考古学家在北极偏远岛屿发现4500万年前的古核桃

在北极发现已灭绝的核桃表明，历史上的气候较为温暖，森林茂密，这扩展了我们对核桃进化和地理分布的了解。科学家在北极圈上方的一个岛屿上发现了三种新的已灭绝核桃物种。发现这些化石的地点比任何已知的核桃物种（无论是活着的还是已经灭绝的）都更靠北，它们代表了这一物种最古老的记录。

北极圈上方发现了三种核桃新品种，它们是南北两极森林覆盖时期的遗迹。图片来源：佛罗里达博物馆，杰夫-盖奇拍摄

今天，加拿大的阿克塞尔-海伯格岛是一片冰封的沙漠，几乎没有任何生命。但在 4500 万年前，这里曾是北冰洋沿岸郁郁葱葱的热带雨林。从那时起，这片森林先是被沉积物层层掩埋，然后又被积冰掩埋，在时间的长河中被冻结。

核桃很脆，很容易掰成两半。图片来源：詹姆斯-贝辛格

"当你走进现场，首先映入眼帘的是这些直径达一米或更长的大树桩，它们仍然扎根于原来生长的土壤，而最近的活树在 3000 公里之外，"该研究的合著者、萨斯喀彻温大学地质科学名誉教授詹姆斯-贝辛格说。

这些树桩非常显眼，从空中就能看到。1985 年，加拿大地质调查局的工作人员在直升机上对该地区进行勘测时发现了阿克塞尔-海伯格化石森林。一年后，古植物学家再次来到这里，发现了他们从未见过的化石。

大多数核桃化石长度不足 3 厘米。资料来源：詹姆斯-贝辛格

这项研究的主要作者、佛罗里达自然历史博物馆古植物学馆长史蒂文-曼彻斯特（Steven Manchester）说："周围能看到保存得如此完好的化石的地方其实并不多。"

在大多数情况下，化石的特点是有机物随着时间的推移被矿物质取代。在其他情况下，有机物被加热并压缩成煤炭，或在森林大火中燃烧并保存为木炭。但阿克塞尔-海伯格化石并非如此。木材、树叶、球果、坚果和果实似乎都没有变化。这种独特的保存方式被称为木乃伊化，只有在非常特殊和罕见的情况下才会发生。

贝辛格说："物质可以被细菌和真菌分解，也可以在河床中被冲刷和破坏；在成为化石之前，有很多方法可以使物质流失。但是，阿克塞尔-海伯格的古森林被迅速掩埋在沼泽和湖泊沉积物之下。随着全球气候变冷，这些过程也随之减缓。"

阿克塞尔-海伯格岛的树桩化石在冰下冻结了数百万年后依然屹立不倒。图片来源：詹姆斯-贝辛格

贝辛格是最早研究这片森林的研究人员之一。北极荒芜的地表和强风使得采集标本变得异常容易。你可以在地表看到一些化石，然后尽你所能采集。但你明年再去，当有一点侵蚀时，地表上就会多出一些。若干年后，就可以收集到大量化石了。

这些核桃已经从土壤中被侵蚀出来，堆放在地表上。贝辛格说："有一种情况，核桃集中在一个地方，可能是动物藏在那里的。一些核桃化石上还有被啃过的洞，这表明它们是当地动物的食物来源。"

十五年来，贝辛格和他的同事们找回了一千多颗坚果和种子化石，并将它们送回萨斯喀彻温进行研究。

始新世时期气温极高。图片来源：Glen Fergus， CC BY-SA

如果你回望 4500 万年前的始新世中期，地球的两极将面目全非。当时，南极洲和北极圈温暖如春，森林覆盖，与我们今天看到的冰天雪地的沙漠形成了鲜明的对比。

由于纬度较高，极地地区的生长季节相对较短，但夏季日照时间特别长，日照时间长达 20 小时。与此相反，冬季几乎是一片漆黑，但气温却很少达到冰点。

曼彻斯特分析了化石的内部结构。图片来源：佛罗里达博物馆，杰夫-盖奇拍摄

古生物学和地质学记录表明，当时地球大气中 的二氧化碳含量较高，导致气温比现在高得多。这种全球温室效应反过来又创造了温暖的海洋环流，使北冰洋没有冰。

贝辛格说："遥远的北方有红木风格的森林。那里有柏树沼泽和高地森林，像雕像一样的树木可以长到 40 米高。树冠包括数十种树木，如红木、雪松、山核桃、松树、云杉、铁杉、落叶松、桦树、银杏，当然还有核桃。"

化石点坐落在阿克塞尔-海伯格岛的玛格丽特公主山脉中。图片来源：詹姆斯-贝辛格

作为核桃家族进化史方面的专家，曼彻斯特帮助完成了这个长达数十年的项目。他对岛上的核桃进行了 CT 扫描，并描述了三个以前未知的物种。

曼彻斯特说："CT扫描让我们能够展示这些坚果内部结构的细节，而这些细节曾经是很难获得的。在使用CT扫描仪之前，研究化石的传统方法需要对标本进行繁琐的解剖和各种方向的切片，在此过程中会破坏标本。"

在扫描了几块保存最完整的化石后，曼彻斯特将它们与现代核桃和已灭绝核桃物种的核桃进行了比较。像iDigBio这样的国家资源库可以让研究人员轻松找到存放在美国任何地方的博物馆标本。这些化石与尚未发现的任何物种都不匹配，因此被发现代表了胡桃属的三个新物种。

仅根据活体物种的基因数据，研究人员曾一度认为核桃家族起源于亚洲某地。但最近的化石数据表明，它们最早出现在北美或欧洲温暖潮湿的环境中。随着核桃家族的多样化，一些物种适应了较凉爽的环境，这使它们能够将活动范围扩展到更高纬度地区。

这项研究的化石让我们更清楚地了解核桃在气候剧烈变化时期是如何进化的，以及我们的现代物种是从哪里来的。

编译自/ScitechDaily