“塔城地区泥盆纪地层发育连续，出露广泛，化石保存非常好，是研究我国北方区早期陆生植物化石研究的重要区域。”徐洪河说，这里产出的大量精美且独具特色的泥盆纪植物化石，在国内外研究中也具有非常重要的价值。
古羊齿类植物化石。图/徐洪河拍摄
它们粗壮高大 几亿年后演变成煤
科学研究显示，目前，已证实的泥盆纪的植物化石记录就有700多个属。在3.5亿年前的泥盆纪，植物的丰富度和多样性程度相当高，既有厘米级别的低矮草本，也有乔木状的参天大树，既有靠孢子繁殖的多种多样的蕨类植物，还出现了最古老的、依靠种子进行繁殖的裸子植物。
那么，泥盆纪时期的植物究竟长什么样？它们和今天的植物有多大区别？
徐洪河等研究人员通过对塔城地区植物化石进行切片研究，再现了它们当时的形态特征和生存密码。
“泥盆纪的植物以蕨类为主。今天的蕨类植物通常都非常矮小，一般不超过半米，而泥盆纪的蕨类最高却可以长到20至30米的高度。”徐洪河说，研究团队在对塔城地区发现的枝蕨类植物化石进行切片研究时发现，当时的枝蕨类植物直径有75厘米左右，最高度推测超过4米，其内部结构非常独特，至少30枚独立的茎维管束交错排列，生长模式与现生树木明显不同，现生树木的生长加粗，如年轮，都来自单一木质部的增生。而枝蕨类植物生长关键在它的茎维管束，茎维管束不断分裂重组，越变越多，就会使树木不断变高变粗。
研究团队在对古羊齿类植物化石进行研究时发现，它们是当时最早具有现代树木生长样式的植物，“树干可以高达30米，其在生长方式方面和现代裸子植物非常相似，有意思的是，它是靠孢子进行繁殖的，是一种有低等蕨类的外部形态和高等裸子植物内部结构的独特植物。”徐洪河说。
石松类植物的研究结果显示，它们相对低矮一些，主干粗壮高大，接近顶端时发生二歧分叉，即主枝与次级枝呈“Y” 字形，从泥盆纪中期开始，它们开始越来越高。到了石炭纪，高度有30至40米。科研人员在对山西省地下的煤层进行研究时发现，高大的石松类植物后来随着海平面的缓慢升降，开始大量死亡，并留在了多水的沼泽中。它们经过生物化学变化和物理化学变化形成了泥炭，又经过漫长的地质演变，最终成为褐煤、烟煤甚至无烟煤，“新疆北部的泥盆纪地层中煤层，也都是泥盆纪时的石松类植物演变而来。”徐洪河说。
石松类植物化石。图/徐洪河拍摄
沧海桑田 如今原始丛林变荒漠草原
研究团队通过对植物化石的研究，还“复原”了塔城地区在泥盆纪时期的环境特点。
“当时，塔城地区还是一片火山岛弧，这些火山岛弧分布在古赤道北部，热带地区的浅海之中，这里气候炎热而湿润、岛屿上植被茂盛，到处是郁郁葱葱的高大树木。”徐洪河说，历经几亿年的演变，如今，原始森林已经成为荒漠草原，炎热湿润的环境也变得干燥凉爽，“现在石松类、古羊齿类和枝蕨类等植物在塔城地区已灭绝，石松类植物在我国南方一些地方还能见到，但形态较远古时期的祖先明显改变，从高大的乔木植物演变成矮小的草本植物。”徐洪河说。
据介绍， 根据科学研究，地球上第一片森林大约在5亿年前就出现了，最早登陆的是苔藓、地衣等低等植物。它们虽然矮小，却力量非凡，会分泌浓度不同的有机酸，这种有机酸能把岩石溶解。就这样，这些无数微小的植物在漫长的地质演变过程中，使充满坚硬岩石的大地逐渐变得松软和肥沃。
大约过了一亿年后，也就是泥盆纪时期，陆地植物开始进入大发展时期， 它们的出现大幅度降低了地球大气中的二氧化碳浓度，随后，海洋中四足类动物和两栖动物开始上岸，逐渐演化出陆生动物。到了两亿年后，恐龙出现在地球上，开始成为陆地霸主。（图片由受访者提供）
