古生物学家化身“煤矿工人”，我们发现一座神秘的“植物庞贝城”！

出品：科普中国

作者：吴怡菲

监制：中国科普博览

编者按：为揭开科技工作的神秘面纱，科普中国前沿科技项目推出“我和我的研究”系列文章，邀请科学家亲自执笔，分享科研历程，打造科学世界。让我们跟随站在科技最前沿的探索者们，开启一段段充满热情、挑战与惊喜的旅程。

2024年9月，在韩国釜山召开的第37届国际地质大会上，位于我国内蒙古乌海市的“植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地”成功入选第二批世界地质遗产地名录。

“植物庞贝城”入选第二批世界地质遗产地名录

（图片来源：化石网）

在这一荣誉背后，是我们团队——中国科学院南京地质古生物研究所王军研究员团队20多年来的默默付出。我们坚持用科学手段翻阅这本被印刻在岩层中的化石史书，小心翼翼地揭开了这座远古森林的神秘面纱。

与“植物庞贝城”的初次相逢

1997年，王军来到中国科学院南京地质古生物研究所，师从李星学院士开展博士后工作，研究目标为瓢叶目植物。不久后，南京地质古生物研究所研究员吴秀元赠送给王军一小块来自贺兰山脉的瓢叶类植物矿化标本。不曾想，正是这枚化石的到来，让王军与“植物庞贝城”的缘分就此展开。

为了找到这块球果化石的原产地，王军曾多次前往贺兰山脉地区开展野外考察工作，这一找就是六年。漫长的寻找旅程中，虽然始终都没能找到那块化石的原产地，但他却在乌达煤田发现了一层灰白色的厚度较为均匀的植物化石层。在挖掘的过程中，王军蓦地看到了一棵棵树桩直直地“站立”在地层中，他意识到，这可能是一片原位埋藏的史前森林！

直立的封印木树桩

（图片来源：研究团队供图）

王军研究员在野外指导学生

（图片来源：研究团队供图）

随后，王军立即采集岩石样品带回南京地质古生物研究所进行切片观察，确定了该化石层岩性为火山凝灰岩，也就是说——由于一场规模较大的火山活动，这座史前森林被火山灰完完整整地原地掩埋，保存到了今天。

高精度的锆石定年研究表明，火山喷发的时间距今约2.98亿年，其持续时间可能长达数月，累积的火山灰厚度达1.5米，最终经过压实形成了现在看到的约66公分厚的火山凝灰岩层。细腻的火山灰完美地保存了植物的形态，叶脉清晰可见，栩栩如生。

“植物庞贝城”代表植物类群

A. Pecopteris lativenosa厚脉栉羊齿；B. Paratingia wuhaia乌海拟齿叶；C. Taeniopteris sp.带羊齿未定种；D. Sigillariostrobus sp.封印木穗未定种；E. Cordaites sp.科达未定种；F. Palaeostachya guanglongii光隆古芦穗；G. Wudaeophyton wangii王氏乌达木；H. Chansitheca wudaensis乌达晋囊蕨；

（图片来源：研究团队供图）

公元79年，维苏威火山喷发导致位于意大利古罗马的庞贝古城被火山灰完全覆盖，城中的居民来不及逃亡被掩埋其中。这片化石森林的成因与庞贝古城十分相似，因此，王军将其命名为“植物庞贝城”。

探索“植物庞贝城”，一波三折

众所周知，煤是由植物经长时间的地质作用形成的，所以植物化石大多出现在煤层附近。“植物庞贝城”也不例外，它广泛分布于乌海市乌达煤田的6号煤层和7号煤层之间。因此，一旦开展化石研究，化石层位下面的十几层煤将暂时无法开采，会严重影响煤矿的挖掘进度。

当时，正值煤价高峰期，数以万计的挖掘机夜以继日地工作，矿区对我们团队是极度排斥的，一度将我们视为盗采人员进行驱赶。经过协商，矿区同意让挖掘机把保存了化石的岩层挖到一边堆起来，王军带领团队成员再加上十几个民工在这些石头堆上一敲就是几个月，每天工作的时候，整个脸都会被煤灰盖住，像是伪装成煤矿工人的古生物学家。

王军研究员野外工作照

（图片来源：研究团队供图）

敲出来的化石会被我们全部带回南京地质古生物研究所进行异地保护。但是，这种方法最大的弊端就是，化石在挖掘和运输途中容易损坏，本来好好的一棵完整的树被挖得七零八碎，最终带回来的也很难拼回去。

后来，经过多方协调，我们争取到了能在原地开展“样方法”研究的机会。这种方法就是在化石层出露的平面上用滑石粉画出1×1m的格子，利用电镐等工具在原地逐步开采，并对每一个样方格中产出的化石进行现场记录，这种方法让我们不仅得到了珍贵的植物化石，同时还获得了详细的群落生态数据。

2021年野外现场

（图片来源：研究团队供图）

经过多年的化石采集工作，我们团队积累了相当数量的材料，研究方向也开始变得多元化。目前，我们团队的主要研究方向包括：对古植物进行整体重建（目前已累计发现五十多个种，其中有九个已完成整体重建）；用样方法统计不同区域内的物种丰富度及多样性差异，探讨其成因；讨论古植物群落与古环境古气候之间的关系等等。

“植物庞贝城”的研究价值重大

多年来，我们团队致力于“植物庞贝城”各个方面的研究，其不管是对古生物学界还是对人类社会发展都有着重大意义。

对于古生物界而言，“植物庞贝城”极大推动了二叠纪古植物学的研究进程。在传统的古植物学研究中，如果想要重建一个植物，需要找到多个连生证据来进行推导，例如，只有证明器官A与器官B相连，器官B又与器官C相连，才可以推导出器官A和器官C来自于同一种植物。当我们发现并探索了“植物庞贝城”，我们就拥有了更多直接保存下来的相对完整的植物体，不仅能够提高植物整体重建的效率，而且更能保证其准确性。

在全世界范围内，仅有德国、捷克、西班牙和美国有4个相似的化石产地，但均只能开展小规模发掘，研究程度较低。而当前“植物庞贝城”的研究则获得了五项“世界之最”——分别是最大面积的远古森林复原、最丰富的成煤植物群化石标本收藏、最古老的苏铁植物、最丰富的瓢叶目植物群落和最多的化石植物整体重建，这也正是“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。

古生物学的研究往往采取将今论古，以古论今的方法。人类社会现在正面临着全球气候变暖、两极冰盖融化、海平面上升的问题，这与2.98亿年前的“植物庞贝城”所处的古环境是极其相似的，并且是地史时期唯一可以与现在对比的一段时期。古植物学的研究可以窥探当时的气候变化对古植物群落面貌造成了什么样的影响，从而预测未来气候变化对现生植被生长的影响（尤其是对农作物的影响），防患于未然。

“植物庞贝城”将为乌海经济带来二次生命

乌海又称“乌金之海”，是一座因煤而生的城市，随着时间一点点流逝，煤总有一天会被挖完，到那时又该怎么办呢？

“植物庞贝城”入选了第二批世界地质遗产地名录，其意义之重大可见一斑，如果以“植物庞贝城“为主题建造一个世界级地质公园，便能够带动乌海市的旅游业发展，促进当地经济转型，不再以采煤作为单一经济来源。

其次，“植物庞贝城”产出的化石保存完整且精美，较大的化石加工后可以作摆件，较小的化石加工后可以作饰品，这些化石可以加快当地企业转型，增加就业岗位，如：化石修复师、饰品设计师等职位，在一定程度上能够缓解当地就业压力。

总而言之，“植物庞贝城”的研究对人类社会而言，不论是可持续发展方面，还是经济发展方面都有着重大意义，因此“植物庞贝城”的深入研究和保护仍然势在必行！