埃尔斯米尔岛,在加拿大北极群岛就在格陵兰岛的北部和西部,是一个极地沙漠冰架.“它看起来就像地球的尽头,”萨斯喀彻温大学地质科学博士后克里斯托弗·韦斯特(Christopher West)说,他在2017年访问了这个岛屿进行研究生研究。“这是一片棕色和荒凉,远处的冰袋伸向海洋,或者小冰山漂浮在岸边。”

这个岛横跨北纬80度。树木无法在那里生存,大多数灌木丛也无法生存,但起伏的苔原并不是贫瘠的——麝牛、北极狼、野兔和北极旅鼠在这里漫游,棕色的草和小植物覆盖着,包括爬行植物北极的柳树这些灌木很少长得超过几英寸高。“植物越小,”韦斯特说,“就越有可能在那里生存。”访问研究人员通常在6月或7月到达,那时寒冷会稍微放松一点,田野调查通常与季节性的眨眼相吻合,那时大地上盛开着白色、黄色和粉红色的野花。北极的钟形石南花露出垂垂的花朵,北极罂粟娇嫩的金丝雀色花朵看起来像折叠的纸巾,还有紫色的山石首草努勒维特的领土的花在岩石中出现。当花朵再次闭合时,埃尔斯米尔“又回到了一个非常沉睡的生态系统,”韦斯特说。他在着手编录比它们早几百万年的植物群时,遇到了这些植物。

埃尔斯米尔岛现在已经没有树木了。
埃尔斯米尔岛现在已经没有树木了。半径图像/阿拉米库存照片

始新世大约在5600万到3400万年前-北极的景观看起来完全不同。那里没有持久的冰,也没有年平均气温在华氏50度左右徘徊.可能会有罕见的雪花或间歇性的霜冻,但大部分地区都是温暖、潮湿和沼泽。最值得注意的是,它被树木覆盖。

长期以来,化石植物为我们提供了一扇窗口,让我们得以了解如今冰冻地区的温带历史。Beplay客户端安卓版罗伯特·法尔肯·斯科特的团队在南极洲的古老岩石中发现了植物标本1912年,这片冰雪覆盖的地方曾经郁郁葱葱。自19世纪中叶以来,科学家们就知道埃尔斯米尔和邻近的阿克塞尔海伯格岛上的植物化石,当时英国北极探险队的成员收集了一些植物化石,并将它们交给了瑞士博物学家奥斯瓦尔德·海尔,后者将它们与之前在格陵兰岛发现的化石进行了比较。

克里斯托弗·韦斯特和埃尔斯米尔岛的水杉化石树桩。
克里斯托弗·韦斯特和化石水杉埃尔斯米尔岛的树桩。马库斯Sudermann

在20世纪80年代、90年代和21世纪初,萨斯喀彻温大学的地质科学教授詹姆斯·贝辛格(James Basinger)收集了更多的样本。到2013年韦斯特加入贝辛格的研究团队时,情况已经很清楚了,尽管有化石证据,但在现在的埃尔斯米尔和阿克塞尔海伯格岛上,并没有一个完整的分类,没有一个完整的森林曾经覆盖这些没有树木的岛屿的分类。在杂志上的一篇新论文中古生物学韦斯特和贝辛格以及布兰登大学生物学教授大卫·格林伍德一起列出了曾经在那里扎根的史前植物的最完整的目录。

在他的研究中,韦斯特利用了贝辛格和其他人收集的标本,这些标本保存在萨斯喀彻温大学的古植物学收藏和耶鲁大学皮博迪博物馆。他还亲自冒险到北极去采集一些——这可不是件容易的事。2017年夏天,他从渥太华坐了四个小时的飞机到努勒维特的伊克基,然后登上一架较小的飞机去康沃利斯岛上的小镇Resolute Bay。在那里,他换乘了一架配有大型全地形轮胎的六座飞机。一旦他在埃尔斯米尔待了大约三周,韦斯特可能会在几天或更长时间里看不到他的9名现场工作人员之外的任何人;他甚至很少看到头顶上有飞机。但与19世纪的探险者不同的是,他能够与一个团队在Resolute Bay接触。韦斯特说:“当你到达你的网站时,除了搭帐篷外,你要做的第一件事就是建立一个无线电塔,让你可以签到。”“每天早上,你都会说,‘是的,我们活下来了,我们没有被北极熊吃掉。’”

挪威的北极钟石南花,也生长在埃尔斯米尔岛。
挪威的北极钟石南花,也生长在埃尔斯米尔岛。Bjørn Christian Tørrissen/CC BY-SA 3.0

研究植物化石的科学家们必须把一些缺失的大碎片拼在一起。例如,他们可能会发现一些树叶或水果的化石——它们数量众多,有很多机会被吹或冲进沉积物中,在那里它们有机会被保存下来——但没有树干。韦斯特说:“整个植物都进入化石记录中是很罕见的,你得到了那把冒烟的古生物枪,叶子、茎和分枝都在一起。”他主要研究化石叶子,分析它们独特的形状、边缘和脉纹。

根据这些特征,韦斯特得出结论,早在始新世,埃尔斯米尔岛的土地上就点缀着桦树、七叶树、松树、云杉和雪松的祖先,此外还有银杏、黎明红木(水杉)和中国沼泽柏树(Glyptostrobus pensilis).那里也有现代热带森林的元素,有木兰和蕨类植物,还有类似棕榈树的大型单子叶植物,与姜科有关。化石证据表明,植物群落可能有点像现代不列颠哥伦比亚省的温带雨林,也有点像乔治亚州和佛罗里达州北部的沼泽、多样的生态系统。

紫色山石首草在北极开花。
紫色山石首草在北极开花。阿拉斯泰尔·雷/CC BY-SA 2.0

如果韦斯特在始新世登陆,他看到的应该是一片片的树木,而不是一片片的冰雪,但很难说这片森林会是什么样子或闻起来是什么味道。韦斯特说:“当你试图重现遥远过去的环境时,你总是会有一定程度的空虚。但可以肯定的是,那里的植物很坚韧。

因为埃尔斯米尔岛当时与现在的北极纬度大致相同,生活在那里的植物必须在它们现在分散的后代很少遇到的情况下生存下来——长达数月的持续光照和数月的天鹅绒般的黑暗。尽管如此,这些植物仍然茁壮成长,它们的后代可能也能做到这一点。在2006年,来自缅因大学的研究人员将这些古树的现代近亲置于持续的光照下,发现黎明红木(它生长在几个地方,但却没有Beplay客户端安卓版中国特有今天),能够继续进行光合作用,尽管没有从明亮中休息的压力。韦斯特说,在埃尔斯米尔生长的任何东西都可以应对这种压力,这使得遥远的过去的北极成为一个有趣的案例研究,以了解植物如何应对不确定的未来。