??? 編者按：為揭開科技工作的神秘面紗，科普中國前沿科技項目推出“我和我的研究”系列文章，邀請科學(xué)家親自執(zhí)筆，分享科研歷程，打造科學(xué)世界。讓我們跟隨站在科技最前沿的探索者們，開啟一段段充滿熱情、挑戰(zhàn)與驚喜的旅程。

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2024年9月，在韓國釜山召開的第37屆國際地質(zhì)大會上，位于我國內(nèi)蒙古烏海市的“植物龐貝城——烏達(dá)二疊紀(jì)植被化石產(chǎn)地”成功入選第二批世界地質(zhì)遺產(chǎn)地名錄。

“植物龐貝城”入選第二批世界地質(zhì)遺產(chǎn)地名錄

（圖片來源：化石網(wǎng)）

在這一榮譽(yù)背后，是我們團(tuán)隊——中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王軍研究員團(tuán)隊20多年來的默默付出。我們堅持用科學(xué)手段翻閱這本被印刻在巖層中的化石史書，小心翼翼地揭開了這座遠(yuǎn)古森林的神秘面紗。

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與“植物龐貝城”的初次相逢

1997年，王軍來到中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，師從李星學(xué)院士開展博士后工作，研究目標(biāo)為瓢葉目植物。不久后，南京地質(zhì)古生物研究所研究員吳秀元贈送給王軍一小塊來自賀蘭山脈的瓢葉類植物礦化標(biāo)本。不曾想，正是這枚化石的到來，讓王軍與“植物龐貝城”的緣分就此展開。

為了找到這塊球果化石的原產(chǎn)地，王軍曾多次前往賀蘭山脈地區(qū)開展野外考察工作，這一找就是六年。漫長的尋找旅程中，雖然始終都沒能找到那塊化石的原產(chǎn)地，但他卻在烏達(dá)煤田發(fā)現(xiàn)了一層灰白色的厚度較為均勻的植物化石層。在挖掘的過程中，王軍驀地看到了一棵棵樹樁直直地“站立”在地層中，他意識到，這可能是一片原位埋藏的史前森林！

直立的封印木樹樁

（圖片來源：研究團(tuán)隊供圖）

王軍研究員在野外指導(dǎo)學(xué)生

（圖片來源：研究團(tuán)隊供圖）

隨后，王軍立即采集巖石樣品帶回南京地質(zhì)古生物研究所進(jìn)行切片觀察，確定了該化石層巖性為火山凝灰?guī)r，也就是說——由于一場規(guī)模較大的火山活動，這座史前森林被火山灰完完整整地原地掩埋，保存到了今天。

高精度的鋯石定年研究表明，火山噴發(fā)的時間距今約2.98億年，其持續(xù)時間可能長達(dá)數(shù)月，累積的火山灰厚度達(dá)1.5米，最終經(jīng)過壓實形成了現(xiàn)在看到的約66公分厚的火山凝灰?guī)r層。細(xì)膩的火山灰完美地保存了植物的形態(tài)，葉脈清晰可見，栩栩如生。

“植物龐貝城”代表植物類群

A. Pecopterislativenosa厚脈櫛羊齒；B. Paratingia wuhaia烏海擬齒葉；C. Taeniopteris sp.帶羊齒未定種；D. Sigillariostrobus sp.封印木穗未定種；E. Cordaites sp.科達(dá)未定種；F. Palaeostachya guanglongii光隆古蘆穗；G.Wudaeophyton wangii王氏烏達(dá)木；H. Chansitheca wudaensis烏達(dá)晉囊蕨；

（圖片來源：研究團(tuán)隊供圖）

公元79年，維蘇威火山噴發(fā)導(dǎo)致位于意大利古羅馬的龐貝古城被火山灰完全覆蓋，城中的居民來不及逃亡被掩埋其中。這片化石森林的成因與龐貝古城十分相似，因此，王軍將其命名為“植物龐貝城”。

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探索“植物龐貝城”，一波三折

眾所周知，煤是由植物經(jīng)長時間的地質(zhì)作用形成的，所以植物化石大多出現(xiàn)在煤層附近。“植物龐貝城”也不例外，它廣泛分布于烏海市烏達(dá)煤田的6號煤層和7號煤層之間。因此，一旦開展化石研究，化石層位下面的十幾層煤將暫時無法開采，會嚴(yán)重影響煤礦的挖掘進(jìn)度。

當(dāng)時，正值煤價高峰期，數(shù)以萬計的挖掘機(jī)夜以繼日地工作，礦區(qū)對我們團(tuán)隊是極度排斥的，一度將我們視為盜采人員進(jìn)行驅(qū)趕。經(jīng)過協(xié)商，礦區(qū)同意讓挖掘機(jī)把保存了化石的巖層挖到一邊堆起來，王軍帶領(lǐng)團(tuán)隊成員再加上十幾個民工在這些石頭堆上一敲就是幾個月，每天工作的時候，整個臉都會被煤灰蓋住，像是偽裝成煤礦工人的古生物學(xué)家。

王軍研究員野外工作照

（圖片來源：研究團(tuán)隊供圖）

敲出來的化石會被我們?nèi)繋Щ啬暇┑刭|(zhì)古生物研究所進(jìn)行異地保護(hù)。但是，這種方法最大的弊端就是，化石在挖掘和運輸途中容易損壞，本來好好的一棵完整的樹被挖得七零八碎，最終帶回來的也很難拼回去。

后來，經(jīng)過多方協(xié)調(diào)，我們爭取到了能在原地開展“樣方法”研究的機(jī)會。這種方法就是在化石層出露的平面上用滑石粉畫出1×1m的格子，利用電鎬等工具在原地逐步開采，并對每一個樣方格中產(chǎn)出的化石進(jìn)行現(xiàn)場記錄，這種方法讓我們不僅得到了珍貴的植物化石，同時還獲得了詳細(xì)的群落生態(tài)數(shù)據(jù)。

2021年野外現(xiàn)場

（圖片來源：研究團(tuán)隊供圖）

經(jīng)過多年的化石采集工作，我們團(tuán)隊積累了相當(dāng)數(shù)量的材料，研究方向也開始變得多元化。目前，我們團(tuán)隊的主要研究方向包括：對古植物進(jìn)行整體重建（目前已累計發(fā)現(xiàn)五十多個種，其中有九個已完成整體重建）；用樣方法統(tǒng)計不同區(qū)域內(nèi)的物種豐富度及多樣性差異，探討其成因；討論古植物群落與古環(huán)境古氣候之間的關(guān)系等等。

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“植物龐貝城”的研究價值重大

多年來，我們團(tuán)隊致力于“植物龐貝城”各個方面的研究，其不管是對古生物學(xué)界還是對人類社會發(fā)展都有著重大意義。

對于古生物界而言，“植物龐貝城”極大推動了二疊紀(jì)古植物學(xué)的研究進(jìn)程。在傳統(tǒng)的古植物學(xué)研究中，如果想要重建一個植物，需要找到多個連生證據(jù)來進(jìn)行推導(dǎo)，例如，只有證明器官A與器官B相連，器官B又與器官C相連，才可以推導(dǎo)出器官A和器官C來自于同一種植物。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)并探索了“植物龐貝城”，我們就擁有了更多直接保存下來的相對完整的植物體，不僅能夠提高植物整體重建的效率，而且更能保證其準(zhǔn)確性。

在全世界范圍內(nèi)，僅有德國、捷克、西班牙和美國有4個相似的化石產(chǎn)地，但均只能開展小規(guī)模發(fā)掘，研究程度較低。而當(dāng)前“植物龐貝城”的研究則獲得了五項“世界之最”——分別是最大面積的遠(yuǎn)古森林復(fù)原、最豐富的成煤植物群化石標(biāo)本收藏、最古老的蘇鐵植物、最豐富的瓢葉目植物群落和最多的化石植物整體重建，這也正是“植物龐貝城”能夠成功入選第二批世界地質(zhì)遺產(chǎn)地名錄的重要原因。

古生物學(xué)的研究往往采取將今論古，以古論今的方法。人類社會現(xiàn)在正面臨著全球氣候變暖、兩極冰蓋融化、海平面上升的問題，這與2.98億年前的“植物龐貝城”所處的古環(huán)境是極其相似的，并且是地史時期唯一可以與現(xiàn)在對比的一段時期。古植物學(xué)的研究可以窺探當(dāng)時的氣候變化對古植物群落面貌造成了什么樣的影響，從而預(yù)測未來氣候變化對現(xiàn)生植被生長的影響（尤其是對農(nóng)作物的影響），防患于未然。

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“植物龐貝城”將為烏海經(jīng)濟(jì)帶來二次生命

烏海又稱“烏金之?！保且蛔蛎憾某鞘?，隨著時間一點點流逝，煤總有一天會被挖完，到那時又該怎么辦呢？

“植物龐貝城”入選了第二批世界地質(zhì)遺產(chǎn)地名錄，其意義之重大可見一斑，如果以“植物龐貝城“為主題建造一個世界級地質(zhì)公園，便能夠帶動烏海市的旅游業(yè)發(fā)展，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，不再以采煤作為單一經(jīng)濟(jì)來源。

其次，“植物龐貝城”產(chǎn)出的化石保存完整且精美，較大的化石加工后可以作擺件，較小的化石加工后可以作飾品，這些化石可以加快當(dāng)?shù)仄髽I(yè)轉(zhuǎn)型，增加就業(yè)崗位，如：化石修復(fù)師、飾品設(shè)計師等職位，在一定程度上能夠緩解當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)壓力。

總而言之，“植物龐貝城”的研究對人類社會而言，不論是可持續(xù)發(fā)展方面，還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都有著重大意義，因此“植物龐貝城”的深入研究和保護(hù)仍然勢在必行！