中国“植物庞贝”──内蒙古乌达早二叠世成煤沼泽植物群的群落生态

In resent years, the applicants discovered a 300 mys peat-forming swampy forest from the Wuda Coalfield, Inner Mongolia, which was preserved by a volcanic tuff, much similar in the way like the ancient Italian Pompeii, so as to be called a Chinese “vegetational Pompeii” in geobiologic world. Based on extensive field quantitative investigation, some regional actual reconstructions of the vegetation were carried out, and published in Proceedings of the National Academy of Sciences, USA (PNAS). The exceptionally well preserved Chinese “vegetational Pompeii” is certainly a fossil lagerstatte to detect the ecology of the ancient forest. As commented in the same issue of PNAS, such T0 deposits allow palaeoecologists to examine the past in much the same way neoecologists appraise modern environments. Chinese “vegetational Pompeii” allows us to test whether modern ecological principles are applicable in the 300 mys vegetation. As such, in this project, we will try to make a thorough investigation on the community ecology of this Early Permian coal swampy forest on the basis of detailed systematic study. The floral composition, structure, tree density, storey, ecological gradient, reproductive ecology will be particularly appraised. As a consequence of the implement of our project, the discipline of Chinese fossil.floral ecology will be promoted to be among international frontier.

近年来，申请者在内蒙古乌达煤田发现了一距今约三亿年前被火山喷发所埋藏的成煤沼泽森林，其保存方式与意大利庞贝古城颇为相似，被称为是地球生物界的一个中国“植物庞贝”。通过大量的野外定量统计调查，课题组绘制了远古森林的局部实际复原图，成果发表于《美国科学院院报》（PNAS）。中国“植物庞贝”保存之完好为世界所罕见，是探索远古植被生态系统的化石宝库。正如PNAS同期配置的评述所指出的，这种原位埋藏的化石群落使古生物学家能够运用现代生态学方法研究过去。中国“植物庞贝”使我们能够检测现代生态学的相关法则是否在三亿年前既已存在。藉此，本项目拟在深入的系统分类学工作的基础上，对该早二叠世成煤沼泽植被生态系统开展群落生态学研究，揭示其组成类群、群落结构、树木密度、分层状况、生态梯度、生殖生态等特征。本项目研究成果必将把我国化石植物群落生态学研究推向国际前沿。

本项目设计目标是对内蒙古乌达煤田保存的约三亿年前被火山喷发所原位埋藏的成煤沼泽森林（即中国“植物庞贝”） 开展古植物群落生态学研究。中国“植物庞贝”是世界罕见的探索远古植被生态系统的化石宝库，使古生物学家能够检测现代生态学的相关法则是否在三亿年前既已存在。2016-2020年项目执行期，研究团队通过大量的野外定量统计调查，在深入的系统分类学工作的基础上，对该早二叠世成煤沼泽植被生态系统开展了系统深入的群落生态学研究，阶段性成果累计发表论文50余篇。获得的具体成果包括：1）生态学成果：基本搞清了群落的组成类群、生活型、分层结构状况、树木密度、生态梯度、生殖生态特征等等；2）分类学研究成果：基本搞清了该群落各组成成分的分类学归属，为基本的生态学分析奠定了的基础；其中少数植物的分类学成果尤为重要，如拟齿叶完整植物揭示了自从上世纪30年代以来一直亲缘关系不清楚的瓢叶目亲缘关系属于前裸子植物，并且是与种子植物最为接近的前裸子植物；3）数据积累:利用了煤田露天开采的现场条件，抢救性地开展了对“植物庞贝”的古植物生态学调查，先后累计对1200 m2多面积的区域进行了调查，获得了生态学数据，采集了丰富的化石标本；样方单位面积为1 m2,代表了当前世界上精度最高的古植物生态学调查水准；4）一定面积的整体平移：项目组已平移72 m2至乌海市海勃湾区博物馆，为永久保护该罕见的化石森林奠定了基础。5）地层学意义：保存该植物群的火山凝灰岩年龄值为298.34±0.09 Ma，位于石炭—二叠纪界限，表明乌达煤田是探索石炭-二叠纪转换时期植物群演替的理想地区，相关剖面也是探索建立陆相C/P界线“金钉子”的理想剖面；6）项目执行期之后，仍有大量的执行期期间所获得的材料及数据，将陆续进一步整理和发表，亦应作为本项目成果对待；7）人才培养：有两位博士生和两位硕士生分别以“植物庞贝”局部区域和部分类群进行了群落生态学分析和分类学的研究，既完成了学术研究任务，又为古植物学科训练和培养了人才。