科学家还原7500万年前的南极洲大火

古地质与古气候 /Science Technology

    古生物学家透过化石还原了一场发生在7500万年前南极洲的大火

詹姆斯罗斯岛(James Ross Island)位于南极半岛顶端，这里成为科学家探索南极的重要一站，同时也为我们还原史前南极提供了大量的线索。

图注；詹姆斯罗斯岛的科研基地，图片来自网络

图注；詹姆斯罗斯岛的海岸线，图片来自网络

     早在1986年，古生物学家就在詹姆斯罗斯岛上发现了恐龙化石，它就是南极洲最早被发现的恐龙奥氏南极甲龙（Antarctopelta oliveroi）。除了恐龙化石之后，古生物学家还在岛上发现了大量的古植物化石，化石都来自于圣玛丽塔组（Santa Marta Formation）地层。

图注；位于詹姆斯罗斯岛上的圣玛丽塔组地层，图片来自论文

图注；南极甲龙是第一种在南极洲发现的恐龙，图片来自网络

     自从19世纪30年代以来，詹姆斯罗斯岛就有木化石被发现，西摩岛上也有木化石发现的报道。关于圣玛丽塔组的木化石及古植物群落的描述在过去几十年不断被发表，它们中大多数都是针叶树木，还有一些被子植物和蕨类植物补充。目前进行古生物化石发掘的地区仅限于岛屿北部、东北部、西部和西北部的一些地区。

    普哈纳 （Pujana）等古生物学家在2017~2018年对詹姆斯罗斯岛白兰地湾（Brandy Bay）的植物化石进行了详细的分类学研究，确认包括有柏型木、罗汉松、柏科、衫型木等，这些树种之前在南极其他地区的白垩纪地层中也有发现。化石表明，白兰地湾具有针叶树的多样性，同时也辨认出属于被子植物的戟科等。

图注；白垩纪南极森林的复原图，图片来自网络

     2021年10月，德国与巴西的古生物学家在《极地研究》上发表了一篇名为《詹姆斯罗斯岛坎帕阶野火事件：南极半岛新的宏观木炭记录》（Wildfires in the Campanian of James Ross Island: a new macro-charcoal record for the Antarctic Peninsula）的论文，报道了一场发生在7500万年前南极洲的大规模古野火事件。

图注；研究论文，图片来自网络

图注；国内媒体的相关报道，图片来自网络

    研究中的材料正是来自于詹姆斯罗斯岛，包括有大量宏观可视的木炭碎片，宽度在5~19毫米，长7~38毫米，厚1~2毫米，边缘有轻微磨损。除了宏观特征之外，样品还被一种淡黄色物质浸渍，无需放大镜就能够观察到。通过电子显微镜，能够观察到完好的解剖细节，包括均质化的细胞壁。这些木炭是古野火发生的直接证据，均质细胞壁的存在证实了研究的材料已经被烧焦。从纵向剖面上观察，管胞显示出罕见的单列或双列交替点蚀，似乎是类紫衫烷类，这一特征在炭化过程中很容易受到干扰，不能可靠地用于木质木炭的分类处理。

图注；发现木炭化石的具体位置，图片来自论文

图注；显微镜下的木炭结构，图片来自论文

     尽管关于南极洲发生的白垩纪古野火第一个报道来自于纳尔逊岛的坎帕阶地层（Manfroi et al. 2015），但是其规模和烈度都不及詹姆斯罗斯岛的发现古野火事件，考虑到该事件记录上的稀缺性以及对于南极半岛古生物演化及多样性的重要意义，研究人员进行了深入研究和探讨。

    自然界中森林大火的诱因包括了雷击、火球、火花和火山爆发等等，这是地质时期非常常见的现象。正如火山灰溅落相关地区中存在化石遗迹所表明的那样，南极洲在白垩纪时期因构造而发生了强烈的火山活动，火山活动点燃了森林导致大规模的野火事件，这种推测是合理的。

图注；闪电和火山爆发都会引起森林大火，图片来自网络

图注；野火是对生态的重塑，图片来自网络

     在过去的几年中，对于高纬度生物群，特别是南极洲生物群的更多信息的需求及其在全球大陆漂移和板块构造背景下的作用变得更加明确。由于南极板块在很长的一段地质时期内靠近南极，因此该大陆在此期间的生物群演替揭示了影响动植物进化的物理参数。植物是对于环境和气候变化最敏感的生物之一，因此了解植物区系更替对于重建长期发生的气候和生态事件具有极大的参考价值。

图注；坎帕阶的地球，图片来自网络

     发生在南极洲的古野火事件并非孤立的，古生物学家布朗（Brown）等人对于近些年来白垩纪的相关研究进行了汇编，显示在坎帕阶，古野火事件频繁发生，范围也很广，波及到从低纬度到高纬度的大面积地区。在晚白垩世各大洲都有古野火的证据，但是大多数来自北美洲，南半球之前仅在塔斯马尼亚岛、新西兰和阿根廷有过相关证据，因此南极洲的发现就有重要意义。

PS

    2020年公布的一项研究表明，在距今9300万至8300万年前的白垩纪时期，南极的海岸是一片茂盛的温带沼泽雨林，类似于今天新西兰生长的森林，年平均气温约为12摄氏度，与今天美国西海岸的西雅图相似。相关内容之后发单独编辑科普文发布！

图注；新西兰的森林，图片来自网络

图注；南极洲经历了从绿色到白色的蜕变，图片来自网络

参考资料：

文字编辑：江氏小盗龙

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