在英格兰西南部发现了世界上最古老的森林化石，其历史可追溯到3.9亿年前，为了解早期树木生命的形式及其对泥盆纪时期地球景观的影响提供了至关重要的见解。这项开创性的研究强调了早期树木在稳定环境和塑造河流系统演变中的重要作用。菖蒲树的森林。图片来源:Peter Giesen/Chris Berry

　　地球上迄今为止发现的最古老的森林化石，可追溯到3.9亿年前，位于英格兰西南部德文郡和萨默塞特海岸高耸的砂岩悬崖内。

　　这些化石是由剑桥大学和卡迪夫大学的研究人员发现和鉴定的，是英国发现的最古老的树木化石，也是地球上已知最古老的化石森林。这个化石森林比之前在纽约州发现的记录保持者大约要早400万年。

　　这些化石是在布里斯托尔海峡南岸的Minehead附近发现的，靠近现在的Butlin度假营地。这些被称为“菖蒲”的树木化石，乍一看很像棕榈树，但它们是我们今天所熟悉的树木的“原型”。它们的树干不是实木，而是中间又细又空的。它们也没有叶子，它们的树枝上覆盖着数百个小树枝状的结构。

　　倒下的菖蒲原木化石。来源:尼尔·戴维斯

　　这些树也比它们的后代矮得多:最大的树只有2到4米高。随着树木的生长，它们会脱落树枝，掉落大量的植被，这些植被支撑着森林地面上的无脊椎动物。

　　地质意义

　　科学家们以前认为这片英国海岸没有重要的植物化石，但除了它的年龄，这个特别的化石发现还表明，数亿年前，早期的树木是如何帮助塑造景观、稳定河岸和海岸线的。研究结果发表在《地质学会杂志》上。

　　这片森林可以追溯到泥盆纪时期，在4.19亿到3.58亿年前，生命开始第一次大规模扩张到陆地上:到这个时期的末期，第一批有种子的植物出现了，最早的陆地动物，主要是节肢动物，已经建立起来了。

　　倒下的树干的细节。Credit:克里斯·贝瑞

　　“泥盆纪从根本上改变了地球上的生命，”剑桥大学地球科学系的尼尔·戴维斯教授说，他是这项研究的第一作者。“这也改变了水和土地之间的相互作用，因为树木和其他植物通过根系帮助稳定沉积物，但对最早的森林知之甚少。”

　　生态学的见解和研究方法

　　研究人员在北德文郡和西萨默塞特海岸的汉格曼砂岩地层中发现了化石林。在泥盆纪时期，这个地区并没有与英格兰的其他地区相连，而是在更南边，与德国和比利时的部分地区相连，在那里发现了类似的泥盆纪化石。

　　“当我第一次看到树干的照片时，我立刻知道了它们是什么，基于对全球这种树木30年的研究，”合著者、卡迪夫大学地球与环境科学学院的克里斯托弗·贝里博士说。“在离家这么近的地方看到它们真是太棒了。但最具启发性的洞察力来自于第一次看到这些树木生长的地方。这是我们第一次有机会直接观察这种最早类型森林的生态，解释菖蒲树生长的环境，并评估它们对沉积系统的影响。”

　　汉格曼砂岩组，沿着德文郡北部和萨默塞特西部海岸，在那里发现了这些化石。来源:尼尔·戴维斯

　　实地考察是沿着英国最高的海崖进行的，其中一些只有乘船才能到达，并揭示了这个砂岩地层实际上富含泥盆纪时期的植物化石材料。研究人员发现了保存在砂岩中的植物化石和植物残骸、树木化石、树根痕迹和沉积结构。在泥盆纪时期，这里是半干旱的平原，从山脉向西北延伸的小河纵横交错。

　　戴维斯说:“这是一个非常奇怪的森林，不像你今天看到的任何森林。”“没有任何灌木可言，草也还没有出现，但这些密集的树木掉下了很多小树枝，这对景观产生了很大的影响。”

　　这一时期标志着密密麻麻的植物第一次能够在陆地上生长，菖蒲树掉落的大量残骸在沉积物层中堆积起来。沉积物影响了河流流经地貌的方式，这是河流第一次以这种方式受到影响。

　　戴维斯说:“这些化石中包含的证据保存了地球发展的一个关键阶段，当时河流开始以一种与以前根本不同的方式运作，成为今天强大的侵蚀力量。”“人们有时认为英国的岩石已经被研究得够多了，但这表明，重新审视它们可以产生重要的新发现。”

　　参考文献:Neil S. Davies、William J. McMahon和Christopher M. Berry撰写的《地球上最早的森林:英格兰西南部萨默塞特和德文郡中泥盆世(艾菲利世)Hangman砂岩组的树木化石和植被沉积构造》，2024年2月23日，《地质学会杂志》。DOI: 10.1144 / jgs2023 - 204

　　这项研究得到了自然环境研究委员会(NERC)的部分支持，该委员会是英国研究与创新(UKRI)的一部分。尼尔·戴维斯是剑桥大学丘吉尔学院的研究员。