化石告诉我们的变迁

每年的2月初，是气候上的一个重要节气——立春。一年24节气的划分，至今仍对我国广大农村的生产活动有着重要的意义。而最早整理、记载这一重要气候规律的是我国古代一位卓越的自然科学家——沈括。沈括不仅在气候学方面，而且在天文、地理、地质等方面，都有突出的成就，其中他通过化石对古地理的认识颇值得一提。宋神宗元丰年间（公元1080年前后），沈括任陕西鄜延经略安抚使，带兵抗击西夏。一天，他在延州城处黄河岸边休闲漫步。当时正值连年的洪水过后，在一处崩坍的河岸，离地面几十尺深的岩层中暴露出一丛象竹笋样子的化石，有数百根之多。沈括立刻下到河岸，取出几块，拂去表面泥土，仔细观察起来。这几棵“竹笋”化石意味着什么？他过去曾在浙江金华山发现过松石、核桃、鱼之类的化石，那些都是当地的产物，没有什么可奇怪的，而现在延州这地方气候干燥，向来没有生长过竹子，为什么在地下深处会出现“竹笋”化石呢？由此他推断：在远古时代，延州可能也象南方那样气候温暖湿润，适宜竹子的生长。
     根据现代古生物学知识，我们知道了沈括发现的“竹笋”化石实际上并不是真正的竹笋，而是中生代时期生长的一种被称为“新芦木”的植物，这种植物茎干细长如竹，也分成一节一节的，表面有纵沟、纵肋等条纹，所以其茎保存成化石后，看上去就象竹笋一样。但这种植物还远没有进化到竹子那样高等，它属于在中生代盛极一时的蕨类植物。蕨类在进化上尚属低等植物，许多方面都比较原始，比如要靠孢子传粉繁殖后代，孢子要落到水中方能受精，是典型的“水媒”植物，也就是说必须要在温湿的环境中才能生长发育。所以一旦气候转凉变得干燥，蕨类植物就开始大批死亡。到了二叠纪末，它们已经是昨日黄花了。现生的木贼草就是蕨类挣扎着渡过那时的干旱灾难而留下的孑遗分子，但也已一蹶不振，失去了昔日“竹子”般挺拔的风姿。继蕨类植物之后兴起的是裸子植物，如我们所熟悉的松柏、苏铁、银杏等。它们比蕨类植物有更多的优越性，首先是它们靠种子繁殖后代，多是“风为媒”、“虫为媒”，依赖水的程度小了，在任何环境下都可生存。因此，可以说蕨类植物时代是植物进化史中的一个转变时期，即从水上陆，又逐步适应陆地生活的时期。尽管沈括受当时科学发展水平的制约，没有正确地鉴定出化石的种类，但我们不能忽略沈括由化石推断古地理环境变迁的创见。首先他正确认识了这数百株已经石化了的“竹笋”是远古时期生长于此的植物，进而以它是“竹笋”为前提，推断出该地区远古时期气候温暖湿润，适宜竹子等喜好温湿环境的植物生长。这种以化石特点作为恢复古地理面貌的思想，直到今天仍是古地理学研究的重要手段之一。