撰文／盛捷（中国科学院南京地质古生物研究所）

你见过森林，但可曾见过2.98亿年前的远古森林？你见过煤矿，但可知煤由哪些植物变成，又经历了怎样的形成过程？你了解气候变化，但可知化石能为应对当今气候变化和生物多样性保护提供重要启示？来到中国内蒙古乌海的“乌达二叠纪植被化石产地”，你便可以找到这些问题的答案。

2024年8月，“乌达二叠纪植被化石产地”入选国际地质科学联合会第二批100个世界地质遗产地名录，它不仅是远古森林的“天然档案”，更是解开煤矿形成的奥秘、追溯并预测地球气候与环境演变的钥匙。它是国家和世界地质公园必然的候选地，为经济发展的绿色转型和生态文明建设奠定基础。它也被称作“植物庞贝城”。

 

发现：源于坚持

 

“植物庞贝城”的发现，始于一个微小却关键的起点。1997年，刚加入中国科学院南京地质古生物研究所的青年学者王军，收到吴秀元研究员赠予的一块来自贺兰山、仅2厘米大小的瓢叶目化石。王军敏锐地发现，这块小化石的内部结构保存异常完好，经研究，他将其命名为“中华盘穗”（Discinites sinensis）。为了寻找更多标本，王军多次深入贺兰山考察。

转机发生在2003年，王军与美国学者费弗科恩教授（Prof. Hermann Pfefferkorn）因一次联合考察来到了内蒙古乌达煤田。在乌达煤田的6号煤层和7号煤层之间，他们震撼地发现：有一层厚达66厘米、延伸30多米的岩层中，嵌着大量植物化石，甚至数十根粗壮的树桩保持着直立的姿态。经过深入研究，科研人员确认这些岩层是火山凝灰岩。

你可以想象2.98亿年前的那幕场景：如今一片荒漠的内蒙古乌达地区，在当时则是位于北回归线以南、低纬度地区的一片生机勃勃的热带雨林，气候温暖湿润，生长着茂密的石松类、有节类、前裸子植物（瓢叶目）、真蕨类、种子蕨类、原始松柏类和苏铁类等植物，形成了高低错落的植被景观。然而，突如其来的一场火山喷发，大量火山灰瞬间将森林“定格”在毁灭的一刹那。这与罗马的庞贝古城如出一辙，“植物庞贝城”也由此得名。

 

过程：曲折中前进

 

发现只是开始，后续的研究之路更为艰辛。“植物庞贝城”在整个乌达煤田分布面积约35平方公里，由于恰好位于矿区，意味着研究工作的开展将直接受到煤矿开采进度的影响。化石所在层位随时随地都会被采矿单位挖掘掉。

为抢救和保护化石，王军带领团队在矿区一年敲上几个月，赶工挖到的化石均运回南京进行异地保护。但问题又来了，运输常造成完整树木化石碎裂，很难复原。

经过多方协调，科研团队终于争取到在原地开展研究的机会，而科研人员也正是利用这样的机会，采用“样方法”（即：在化石层表面用滑石粉划分1×1米网格，标出横纵坐标，对每个坐标内发现的化石进行标记，科研人员记录下化石的准确位置），最终，科研团队对累计约1万平方米的区域进行精确定位和原位开采发掘，再结合高分辨率CT等先进实验技术，“植物庞贝城”的研究开始步入“快车道”。

 

五项世界之“最”

 

经过科研团队二十余年来的努力，当前“植物庞贝城”的研究囊括了五项世界之“最”。

 

1.最大面积的

远古森林实际复原

研究团队通过“样方法”的精确定位和原位开采，绘制了全球首张大规模远古森林实际复原图，真实还原了2.98亿年前森林的群落结构和空间分布。从此，远古森林不再是想象中的“概念性复原”。

 

2.最丰富的同期成煤植物群

化石标本收藏

科研人员已经在植物庞贝城中发现七大类50余种植物化石，包括石松类、有节类、真蕨类、前裸子植物（瓢叶目）、种子蕨类、原始松柏类和苏铁类，涵盖除被子植物外几乎所有现代植被类群。这些化石标本，有的不仅完整地保存了植物的形态，而且保留了内部解剖结构，为科学家研究成煤植物的种类、结构以及成煤过程提供了珍贵的实物资料。

 

3.最古老的

苏铁植物

苏铁，被称为植物界的“活化石”。以往发现的苏铁化石，有的只有叶片，缺乏繁殖器官，难以确认是否属于苏铁。科研人员在“植物庞贝城”中发现了迄今最古老的苏铁类化石，既有叶片又有繁殖器官，首次确证苏铁类植物在二叠纪早期的演化地位，解决了此前苏铁分类的难题。

    

4.最丰富的

瓢叶目植物群落

瓢叶目植物是华夏植物群的特色和代表类群之一，“植物庞贝城”内保存了全球最丰富的瓢叶目植物群（前裸子植物），通过对其中瓢叶目植物化石的研究，科学家确认瓢叶目属于前裸子植物，解决了这一植物类群在生命演化树中的位置难题。

 

5.最多的

化石植物整体重建

在传统的古植物学研究中，发现的植物化石都是零星的、不完整的，重建一个植物难度较大。“植物庞贝城”则保存了大量相对完整的植物体，为化石植物整体重建提供了得天独厚的条件。目前，研究团队已在这里完成了9种古植物的完整重建，已实现了全球同一化石产地数量最多的化石植物整体重建。随着科研的推进，这个数量还在继续增长中。

这五项“世界之最”，也是2024年“植物庞贝城”能够成功入选第二批世界地质遗产地名录的重要原因。然而，作为唯一一个未被认定为国家级地质公园或地质遗迹保护区的世界地质遗产地，“植物庞贝城”的未来将是怎样呢？

 

未来：不止于化石

 

科研永无止境。“植物庞贝城’的完整保存状态，使其科研价值远超传统古植物重建与分类学范畴，还能为气候变化与生物多样性保护提供远古“经验”。“植物庞贝城”的价值也不止于科研，还有重要的科普意义。

“植物庞贝城”的地质剖面就像一个“植物成煤过程的天然实验室”：它保存了成煤的“原料”——完整植物群落，记录了成煤的“关键步骤”——薄层火山灰为成煤沼泽群落提供矿物营养、厚层火山灰快速埋藏封存了泥炭，关联了成煤的“最终结果”——煤层与地质演化。这种“全方位地保存”，让人类得以真正“看见”植物如何一步步转化为煤。这不仅是古植物学研究的圣地，也是自然资源科普的天然圣地。中国独有，世界唯一。

 

如何让工业文明与自然遗产和谐共存，使我们既能留住地球的馈赠，也能为未来留下可持续发展的根基——这不仅是科学家的使命，也需要党和国家层面的高度重视与坚实保障。

（注：本文所有配图均为中国科学院南京地质古生物研究所“乌达二叠纪植被化石产地”研究团队提供）