△ 现生的银杏叶片
神奇的是，银杏还藏着大气的秘密。中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永栋带领的国际科研团队与西北大学地质学系博士后周宁等，通过对1.8亿年前银杏植物化石的不懈探索，发现当时的二氧化碳浓度是现在的三四倍，属于温室气候期。相关成果近日发表在国际地学学术刊物《古地理 古气候 古生态》上，对了解古环境和古气候情况具有重要作用，还为探究未来气候变化提供参考依据。
古大气二氧化碳浓度有多高？银杏化石藏答案
银杏有着悠久的历史，早在约2.7亿年前，它就已经出现在地球上。经大约1亿年的漫长岁月，银杏发展到它的鼎盛时期。大片大片的银杏树林分布在地球上的绝大部分地区，与同时代生活的恐龙一样普遍。因此，人们又称它为“植物界的恐龙”。
△ 湖北秭归的银杏植物化石
但在以后的岁月中，银杏急剧衰落，直到现在一直处于不断衰减的过程中。只有少数地区由于受到得天独厚的地理环境的保护，才有少量的银杏侥幸保存下来。它们成了植物界中的稀世之物，是科学家心目中的“植物活化石”。
此次研究中的“大功臣”——距今约1.8亿年的银杏植物化石。“2015年起，我们就在湖北省秭归县郭家坝镇开展野外考察工作，后来发现了一条出露条件非常好的侏罗纪陆相地层剖面，那条剖面上保存有十分丰富的植物化石。”王永栋介绍。之后的四年，科研人员在此处陆续发现了近300个银杏植物化石标本。
△ 湖北秭归的银杏植物化石
“这些植物化石是在被称为香溪组的剖面上发现的。它是华南侏罗纪最为典型的一段含煤地层剖面，但随着三峡水库水位的提高，原来的层型地点和参考剖面都被水淹没。”王永栋说，为了寻找替代剖面，2015年起他们对秭归地区进行了实地考察，结果在郭家坝镇找到了很好的香溪组剖面。“香溪组中的银杏类相当繁盛，并保存有十分完好的角质层构造，可以进行气孔参数的研究。”
1.8亿前的银杏叶像五根手指头
这些丰富的化石标本形态各异、大小不等。“侏罗纪银杏和现在的银杏形态是不一样的。”王永栋解释，现在的银杏叶像“小扇子”，而1.8亿年前的银杏叶分裂成许多裂片，像五根“手指头”，窄而细。它之所以改变叶片形状是为了适应气候的变化。
仔细观察，化石表面都有一层黑色的膜。“这就是角质层，经过了亿万年依然保存下来了，非常珍贵。”王永栋说，它们蕴藏着上亿年的植物细胞构造。
△ 湖北秭归的银杏化石叶片及荧光显微镜下角质层气孔
△ 研究团队在野外考察
此次，研究团队首次从有效选择气孔记数方式、计算光合作用初始同化率等方面，重建了1.8亿年前华南鄂西地区（湖北西部）的大气二氧化碳浓度。“浓度为900–1400ppm，是现今大气二氧化碳浓度的约3-4倍。”周宁说。
有助于预测未来气候变化
二氧化碳是公认的温室气体，大气二氧化碳浓度与气候变化紧密相关。科研团队的这一数据结果表明，距今1.8亿年前的早侏罗世是温室气候期，并导致出现了全球性的大洋缺氧和气候升温。
△ 现生的银杏叶片
“尽管这些银杏化石是在华南地区发现的，但是当时大气中二氧化碳浓度的升高却是全球性的，湖北秭归的化石精准地记录了这个变化。”王永栋介绍，研究团队聚集了来自爱尔兰、挪威等国的科学家，通过对比研究，他们发现二氧化浓度升高这样一个重大历史事件是全球性的。
“我们可以通过监测大气中的二氧化碳浓度来预测未来大气温度的变化情况，这与将来全球气候变暖、海平面升高、冰川融化等都有很大的关系。”周宁表示，这一研究成果对了解古环境和古气候情况具有重要作用，还为探究未来气候变化提供了参考依据。
王永栋透露，下一步，他们计划不断扩大研究区域和时代跨度，发挥中国的材料和学科优势，做更全面的区域性和全球性的对比研究。
（受访者供图）
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