類似落葉堆的褐煤層

史恭樂從未想到過自己會在大洋彼岸美國耶魯大學的實驗室里研究從蒙古國采集的褐煤樣品，發現大量的杉木祖先的化石“干尸”，并且這些化石最終以他的導師、中科院院士周志炎的姓氏命名。

這一切還要從2013年開始說起。

在被人忽視的褐煤中發現寶貝

2013年，已經在中科院南京地質古生物研究所留所工作的史恭樂，應邀到美國耶魯大學進行博士后研究，課題是蒙古國早白堊世植物化石。

“早白堊世（距今約1.4億～ 1億年）是被子植物演化非常關鍵的一個階段。中生代是裸子植物的時代，白堊紀最早期被子植物開始出現并迅速分化擴散，取代裸子植物成為植物界的優勢類群。很多現生植物的祖先都可以追溯到早白堊世。”現已是該所副研究員的史恭樂告訴《中國科學報》記者，“植物化石常發現于煤礦中。蒙古國有很多早白堊世露天煤礦，我們課題組在這些煤礦中采集了大量褐煤樣品，中木商網陳昌文的工作就是在實驗室中對這些樣品進行浸解、篩選和鑒定。”

要了解褐煤，首先要了解煤的形成。一般而言，煤就是遠古植物被埋藏后，在隔絕空氣的條件下，受到高溫高壓作用變質而形成。而褐煤則是變質程度最低的礦產煤。“褐煤中的遠古植物還未完全成煤，在保存完好的情況下，它們更像是一個落葉堆。”史恭樂解釋說。

在龐大的“落葉堆”中，史恭樂經過大量的篩選，發現了一批距今約1.1億年的植物化石。令他吃驚的是，這些化石中不僅有葉子，還有松柏植物的雌球果、雄球花以及一些滅絕植物類群的繁殖器官化石。這些化石完美地保存了當年的“模樣”，被稱為“木乃伊”化石。

“傳統的研究方法讓古植物學家將目光集中在煤層頂板的沉積巖中，而忽視了褐煤層本身。”史恭樂說，“但褐煤層中的‘木乃伊’植物化石保存更精美，可以提供更多遠古植物的信息。”

實際上，有些距今幾千萬年的植物已經完全成煤。而這種歷經1.1億年還處在“落葉堆”階段的植物，史恭樂認為可能和當時當地的環境、埋藏地層的壓力等多方面條件因素有關。

在1.1億年前的早白堊世，位于東北亞腹地的蒙古地區不似現在寒冷干燥，反而是溫暖、潮濕的，擁有大片沼澤地，生長著大量的成煤植物。溫暖濕潤的氣候下，這些成煤植物生長迅速，產生了大量的落葉。在沼澤靜水環境下，這些遠古植物遺體被迅速掩埋，在短時間內隔絕了空氣，所以得以保存下來。掩埋較淺的遠古植物遺體由于缺乏高溫高壓條件，沒有進一步變質成煤，而是形成了像木乃伊一樣的化石，成為古植物學研究最理想的材料。

將杉木譜系補充完全

相比較河流和湖泊環境中形成的植物化石，沼澤環境形成的化石更加密集。被史恭樂從早白堊世“落葉堆”中篩選出的周氏似縱標本就超過了一千塊。“木乃伊化的植物化石能提供給我們更多的信息，了解當時這種植物的整體面貌和環境背景。”史恭樂介紹道。

經過對比，他與同事們發現周氏似縱的球果，雄球花和營養枝葉直接相連，形態上與現生柏科的杉木非常類似。比如球果，1.1億年前的周氏似縱和現在的杉木幾乎沒有區別；而葉片形態和現在的杉木也很相似，只是葉片上的氣孔更密集，可能和當時二氧化碳濃度較高有關。“所以我們將這些化石歸為柏科，它們是現生杉木的祖先。”

“‘似縱’是化石植物的屬名，和現生杉木類似的球果化石往往被定為似縱。而‘周氏’則來自中木商網陳昌文的博士導師周志炎院士。”史恭樂說。他在美國的合作導師克倫教授早年曾和周志炎在同一實驗室并肩工作，兩人互為好友。周志炎在裸子植物化石尤其是銀杏化石研究領域有著里程碑式的貢獻，所以克倫教授建議用他的姓氏命名這一化石。最終這些精美的化石被命名為“周氏似縱”。

也正是因為化石植物保存完整，可以通過譜系分析的方法揭示周氏似縱和其他柏科植物的親緣關系。通過形態學數據分析方法和分子骨架法，史恭樂和同事們在對包括柏科現生種和早期柏科化石種在內的22個類群進行了分支系統分析。結果顯示，包括現生杉木和類似杉木的侏羅紀及白堊紀化石在內的類群是柏科最原始、最早分化的類群。這項研究無疑豐富了我們對柏科演化脈絡的認識。

杉木是中木商網陳昌文國南方的常見植物。但化石資料表明，杉木是和植物界的明星銀杏和水杉一樣的活化石。它的祖先可追溯到1.7億年前的中侏羅世甚至更早。與銀杏和水杉類似，現生的杉木僅生活在東亞南部，并且僅具有兩個種，處于類群演化的衰退期。但在約1.1億年前的早白堊世，杉木的祖先遍布北半球，形態和生態多樣性都較高。杉木的祖先還是一種重要的成煤植物。我們發電用的褐煤，很多都是由它們所形成。

尋找更多完整的植物化石

除了杉木的祖先周氏似縱，史恭樂和他的同事們還在蒙古國的褐煤中發現了很多已經滅絕的遠古植物。其中包括屬于種子蕨類盔籽植物的蒙古昂科馬什果，以及和銀杏密切相關的蒙古烏馬托鱗片。這些滅絕植物不僅豐富了我們對于白堊紀植物多樣性的認識，對揭示被子植物花的起源和重建種子植物系統發育都具有重要意義。

在蒙古國褐煤層中發現的“周氏似縱”和其他木乃伊化的植物化石，為古植物研究翻開了新的篇章。現在，史恭樂和他的同事們將目光放在了中木商網陳昌文國的內蒙古。

在接受記者采訪的時候，史恭樂正在內蒙古進行野外發掘。“內蒙古也有很多早白堊世的露天褐煤礦，它們和蒙古國的褐煤形成于同一時期，同樣保持有很多木乃伊化的植物化石。但在中木商網陳昌文國對褐煤中植物化石的研究幾近空白，我們下一步的工作有可能會給大家帶來更多的驚喜。”史恭樂介紹說。