晚第三纪武汉地区的化石木对当地古气候的指相

杨家驹1齐国凡2徐瑞瑚2

（1.中国林业科学研究院木材工业研究所；2.湖北大学地理系）

一、武汉地区第三纪树木化石

树木生长发育受许多环境因子的影响，互相联系而又彼此制约的环境因子分为气候因子，包括温度、光照、降水、空气和风等；土壤因子，包括土壤质地、土壤水分、营养元素和酸碱度等；地形因子，包括经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向、山脊、山谷和河流等；生物因子，包括与树木生长关系密切（有益或有害）的动植物，特别是微生物。

树种分布和森林分布主要取决于温度和降水量，不同的经度、纬度和海拔高度等地理条件的差异，将引起温度和降水量的变化，相应的树种分布和森林分布也随之改变。从森林水平分布来看，如我国的东北北部、新疆北部生长着从寒带延伸来的针叶树种，而海南、云南南部则生长着热带阔叶树种。从森林垂直分布来看，据湖北林业志记载，湖北省的神农架山脉，在300～1 600m低山区是亚热带气候，属落叶常绿阔叶林带。下层代表为青冈栲栎阔叶林和铁橡树黄栌矮林，上层代表为枹树林、茅栗林和栓皮栎林。1 600～2 300m是温带气候，属针叶落叶阔叶林带。代表群落为华山松木、华山松阔叶混交林、红桦林、山毛榉木、锐齿栎林和巴山松木。2 300～2 600m是寒带气候，属暗针叶林亚带，代表群落为巴山冷杉林。

环境因子制约着树木的生长发育，反过来树木也可以反映当时当地的环境条件。特别是一些树木，一旦以化石木的形式保留下来，无疑将是当地地质历史时期古气候的最好指示物。

1983年笔者等在武汉市江汉盆地东端进行地质研究时，在新洲县阳逻镇的已半成岩的“阳逻组”砂砾石层内（地质年代为新近纪，距今2 000～250万年）、海拔60～65m的低矮丘陵区顶部，南北宽500～4 000m、东西长5 000m的范围内发现零散分布的化石木群。大部分化石木埋藏在地下，不少化石树形保存比较完整，有些侧枝及木节可见，绝大部分系树木茎干，最长9m，最大直径80cm。过去我国化石木鉴定和发表的全部是裸子植物。1987年笔者首次报道了中国被子植物化石木，先后发掘和鉴定了的化石木有以下15种，它们均是热带和亚热带树种。

（1）裸子植物化石木有：①武汉柏木Cupressue wuhanensis J.J.Yang；②湖北柏木Cu－pressue hubeiensis J.J.Yang；③武汉刺柏Jumiperus wuhanensis J.J.Yang；④油杉Ketelee－ria fortunei Carr.；⑤长苞铁杉Tsuga－keteleeria longibracteata Cheng；⑥杉木Cunning－hamia lanceolata Hook；⑦水松Glyptostrobus pensilis Koch。

（2）被子植物化石木有：①武汉楸木Catalpa wuhanensis J.J.Yang；②武汉猫尾木Doli－chandrone wuhanensis J.J.Yang；③武汉杜英Elaeocarpus wuhanensis J.J.Yang；④秋枫Bischofia javanica Bi；⑤重阳木Bischofia polycarpa Airy－Shaw；⑥武汉土密树Bridelia wuhanensis J.J.Yang；⑦武汉油柑Phyllanthus wuhanensis J.J.Yang；⑧武汉樟型木Laurinoxylon wuhanensis J.J.Yang；⑨顶果木Acrocarpus fraxinifolius Arn ex Wight；⑩海南红豆Ormosia pinnta Merr；○1吴茱萸Euodia rutaecarpa Benth；○12武汉糙叶木Aphananthe wuhanensis J.J.Yang；○13武汉榉木Zelkova wuhanensis J.J.Yang；○14武汉石梓Gmelina wuhanensis J.J.Yang；○15湖北石梓Gmelina hubeiensis J.J.Yang。

二、树木化石的气候指相

（1）从理论上说，我国第四纪植物是在第三纪植物的基础上发展起来的，它的区域性分化轮廓已与今日近似。暖温带的南界也受到气温降低的影响，向南移动了3°～5°，秦岭成了我国东部亚热带和暖温带植被分界线。

（2）发掘的化石木树种均是热带和亚热带树种，其中有在武汉地区现今未见的典型热带阔叶树种苏木科的顶果木、蝶形花科的海南红豆和大戟科的秋枫。现代树种顶果木现今分布于我国云南南部北纬21°10′，东经99°55′～101°50′的西双版纳（景洪，海拔高552.7m，1961—1970年均温21.8℃）、思茅（海拔高1 302.1m，1961—1970年均温17.8℃）、新平、元江（海拔高396.6m，1961—1970年均温23.8℃）及河口（海拔高136.7m，1961—1970年均温22.6℃）。现代树种海南红豆现今分布于我国广东徐闻、阳江（海拔高23.3m，1961—1970年均温22.2℃）、茂名，海南（崖县、儋县，海拔高3.9～168.7m；崖县1961—1970年均温25.5℃，儋州1961—1970年均温23.2℃），香港及广西龙州（海拔高128.3m，1961—1970年均温22.0℃）、陆川、那坡、合浦，越南也有分布。现代树种石梓属约35种，多数产于热带亚洲及大洋洲，少数产于热带非洲；我国有7种，产于福建、江西、广东、广西、四川、贵州和云南等地。据《中国植物志》44卷和《中国树木志》第3卷记载，大戟科约有300属、5 000多种，广布于全球，并以热带地区为主。土密属约60种，分布于东半球，热带及亚热带地区。我国有乔木6种，分布于东南部。它们是：①密脉土密树（B.spinosa Willd.），在国内产于云南，国外分布于印度、斯里兰卡、缅甸、泰国、印度尼西亚和马来西亚；②贵州土密树（B.pierrei Gagnep.），在国内产于贵州，国外分布于越南、老挝和柬埔寨；③大叶土密树，在国内产于湖南、广东、海南、广西、贵州和云南；④波叶土密树（B.montana Willd.），在国内产于云南，国外分布于印度、不丹、锡金和尼泊尔；⑤膜叶土密树（B.pubescens Kurz），在国内产于台湾（台北—恒春，海拔高9.0～24.0m， 1961—1970年均温21.9～24.8℃）、广东、广西和云南，国外分布于印度、锡金和缅甸；⑥禾串树，在国内产于福建、台湾、广东、海南、广西、四川、贵州和云南，国外分布于印度、泰国、越南、印度尼西亚、菲律宾和马来西亚。叶下珠属约600种，主要分布于世界热带及亚热带地区，少数为北温带地区。余甘子属在我国的乔木仅有余甘子一种，国内产于江西、福建、台湾、广东、海南、广西、四川、贵州和云南，国外分布于印度、斯里兰卡、中南半岛、印度尼西亚、马来西亚和菲律宾。

（3）秋枫属仅秋枫和重阳木两种。秋枫是常绿和半常绿乔木，自然生长在热带地区。国内分布于台湾、福建南部（龙岩，海拔高341m，1961—1970年均温19.9℃；漳州，海拔高30m， 1961—1970年均温21℃）、华南、西南南部、四川南部（乐山，海拔高424.2m，1961—1970年均温17.2℃），国外分布于印度、缅甸、泰国、老挝、柬埔寨、越南、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾、日本、澳大利亚和波利尼西亚。重阳木是落叶乔木，生长在亚热带地区。国内产于秦岭淮河流域以南至福建（建瓯筹岭，海拔高154.3m，1961—1970年均温18.7℃）和广东北部（绍关，海拔高69.3m，1961—1970年均温20.4℃）。新近纪时期在武汉地区两个种并存，但今日仅存重阳木1种，就化石木数量而言，秋枫化石木较重阳木化石木多得多，所以秋枫是发掘当时就鉴定出来的，而重阳木是经过9年后才发现和鉴定出来的。1989年N.O.Awasth在印度发现并鉴定了古秋枫化石木，亦是同一新近纪。1993年在武汉市发现并鉴定为生长在第四纪晚更新世（时代距今11 280±192年）的重阳木古木，从侧面佐证了武汉地区新近纪时期是炎热潮湿的，至第四纪晚更新世气候转凉。就木材解剖而言，生长在热带地区的秋枫是散孔材，生长在亚热带地区的重阳木是具半散孔材趋势的散孔材。生长在新近纪时代的重阳木无半散孔材趋势，这是重阳木从热带气候向亚热带气候条件下的演化，也反映了武汉地区古气候的变化。

（4）发掘化石木树种，其中在武汉地区现今未见的针叶树种有水松。现代树种水松为喜光树种，适合生长于温暖地区、湿润的气候和潮湿的环境。主要分布于广东珠江三角洲（广州，海拔高6.3m，1961—1970年均温21.8℃）和福建中部（永安，海拔高208.3m，1961—1970年均温19.1℃）及闽江下游海拔1 000m以下的地区；在广东东部及西部、福建西部及北部、江西东部（南城，海拔高80.9m，1961—1970年均温15.9℃）、四川东南部（重庆海拔高260.6m， 1961—1970年均温20.4℃），广西及云南东南部也有零星分布。

（5）武汉地区地处亚热带，中国亚热带分为北、中和南3个部分。北亚热带包括秦岭、大巴山之间和长江中下游之间，年平均气温为14～16℃。中亚热带分为东西两个部分、年平均气温分别为16～21℃和15.8～16℃。南亚热带指南岭山脉以南，包括台湾北部和南部、福建及广东东南部、珠江流域、西江流域、广西中部、云南中南部，年平均气温为20～22℃。热带地区包括雷州半岛、海南岛、台湾南部、南海诸岛及滇南和西藏东南缘的局部地区，年平均气温为22～26℃。武汉市地处北亚热带，年平均气温为16℃，较之化石木树种今日分布的南亚热带和热带地区气温分别相差4～6℃和6～10℃。武汉地区若以北温带计算，则相差6℃和8～10℃。

同北京猿人头盖骨化石一样，化石木也是根据历史遗物来追索、研讨、探讨当时当地的古植物、古气候、古地理等关系。综上所述，从这些化石木的存在和现代树种分布的生长条件及树种演化，反过来有力地证明了武汉地区新近纪当地的古气候比今日炎热和潮湿得多。