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化石-解读古气候演变的助手

发布时间:2012-08-12

  2001年,中国北极科考队在朗伊尔宾附近发现了数十块植物化 石,包括阔叶化石、针叶化石以及树枝梗化石,尤其是一些品相上乘的 阔叶化石。随队的地质学家认为,这表明这些树木生长的地方气候温 暖。

  历史的演变是残酷的。阔叶树当年生长的地方,再好不过地表明 了过去这里是何等的温湿!而今在这个島上,竞然没有一棵树木。有 关专家初步判断,这些化石树木的生存年代在中世纪的侏罗纪或白垩 纪,距今约1亿年。

  多么神奇的化石〗一亿年前的气候,由它就这样在我们眼前展现。 就像达’芬奇说过的那样,地球是一本书,这本书的出现要远早于 文字记栽,科学的任务就是解读地球自身的历史痕迹。气候本来是时 过境迁的自然现象,过去了是无法追溯的。而古气候的研究就像搞侦 破工作一样,要多方寻找线索、证据和证人,必须侬靠一切可能的蛛丝 马迹,让地球向我们泄漏它的秘密。在这个过程中,化石是个可靠的助 手。

  化石,是保存在芯层中的古牛物遗体、遗物和活动遗迹。化石一词 源自拉丁文。&11。,意为挖掘。中国占籍屮节巳冇乂 丁化柯的记载, 如吞秋时代的计然和三国时代的吴晋,都曾提到山西锊产“龙骨”,“龙

  骨”即古代脊椎动物的骨骼和牙齿的化石;(〈山海经》中也朴关于“苻鱼” 的记载,也就是鱼化石的记述。

  气候肖:接影响动、椬物的地区分布和生钇繁飱。枓学家们正足通 过一些曾生活在那个时代、那个区域、今天已成为化石的古牛:物作为 “见证人”,发现了大域的古气候证据,因为在这些化石丨:都留下了古气 候的深刻烙印。比如,见到毛发又长又密的氏毛象就知道它生存于酷 寒的气候;挖掘到恐龙化石就能猜到当时的植物比现在的大昨多,并II 该地区中生代的气候是温暖潮湿的;猿的化6可以证明那里曾存过森 林;而普通象类的化石意味若气候炎热。古生物学家通常利用化打群 的组合特征来判断过去吋代的气候环境特征,比如人们熟知的猛犸象 和披毛犀适典型的寒带动物,如果在一个动物群屮发现它们的化石,那 一定表示当时的气候非常寒冷。

  用古植物化石来判断古气候更为“I靠,因为椬物的移动性小。年 轮的冇无是判断气候有无季节性变化的重耍标志。木化石年轮明显, 说明该地区足季货变化明显的温带湿润气候,科学家就是利用了植物 化石的年轮生长情形及楨物形态,推论出欧洲地区在距今二厂「丨万年 前是热带气侯区。年轮少或无年轮说明是季节变化不明姐的热带雨林 气候。针叶树林表示冷温气候;阔叶树林表示温暖气候;棕榈、月桂等 标志着亚热带气候等。

  古人在这方面就有成功的尝试。宋祌宗元丰年同,著名的政治家 沈括担任陕西鄺延经略安抚使,带兵抗击西夏。有一次,他沿着黄河岸 边漫步,看到一处崩坍的河岸,离地面几十尺深的岩层中暴露出一丛 “竹笋〃化石,有数百棵之多,而且根和茎还相互连接在一起。沈括跳下 河岸,取出儿块,随手拂去表面的泥土,兴致勃勃地带回军营研究4意 外的发现,引起了沈括的沉思:“什笋”化石在浙江婺州金华山也见过, 但它们都是浙江中部一带的本地产品,没有什么值得奇怪的;而今天, 在延州碰到“竹笋”,不得不奇怪了。因为竹子是生长在尚方气候温和、 雨量充沛的地方。而现在的延州,地处干燥的黄土高原上,不可能生长 竹子。秦岭一淮河以北,已经见不到竹林了,为什么在地下深处的岩层 里会留下如此多的竹丛?这些“付笋”化石,无疑是更者老年代里生长 在山野之间的。照这样看来,延州这个地方古代与现在不一样,或许曽 经像南方地带那样,也是温暖湿润的气候环境。

  根据现代地质古生物学的知识,沈括所说的“什夢”化石,实际上是 中生代时期的一种芦木植物,称为‘‘新芦木”,是现代生长在温暖气候区 水塘边的木賊草的祖先。但是,在古生物鉴定属、秤具体名称问题上的 差错并不影响沈括由此推断古地理、古气候方面的创见。首先,他认识 了数百棵已经石化了的“竹笋”的客观亊实,进而分析到“延郡素无竹” 的情况得出结论:“无乃旷古以前,地卑气湿,而宜竹耶?”〔引文见《梦溪 笔谈》第373条〕。

  沈括的推论,完全合乎科学的道理,直到今天,我们在研究地质历 史时期的古地理特点,恢复当时的自然面貌,也正是运用如沈括所阐明 的“以今论古”的原則。

  2005年美国科学家的一项新研究发现,美国黄石国家公园中发掘 的虎纹钝螈化石,清楚地反映丫过去3000年间的气候变化,生活在 溫暖环境屮的虎纹钝口螈比生活在相对寒冷环境中的同类体积要大。

  研究人员发现,在距今1150—650年前,也就是黄石地区历史上最 热的-段吋间里,生活在陆地上的虎纹钝门螈与生活在水里的同类体 积差异最为显著,前者体积比后者体积明昆耍大。他们解释说,气候变 暖读致陆地气温升高的幅度超过了水里。气温升高后,生活在陆地的 虎纹钝14螈的食物吏加充足,其新陈代谢同时也会加剧,因此生长的速 度就更快。相反,在水中这样相对寒冷的环境中,生长过程会拉长。因 此,确定了这些虎纹钝门螈化行的生长年代,就可以判知当时的气候环 境。