几亿年前的地球上，森林出现了。

在几亿年之后的人类，用电、取暖、工业发展……我们依旧要感谢远古森林。

远古森林不仅完善了地球生态系统，还造就了与我们生活息息相关的煤矿资源。

那么，森林是从什么时候开始形成？煤与远古森林又有什么关系呢？

远古森林长啥样？

距今4亿年前，维管植物成功登陆，遍布岩石的陆地上随之发生了一次微妙的变化，那就是土壤诞生了，植被变得越来越繁茂了。终于，大约距今3.5亿年前的泥盆纪中晚期，地球上第一次出现了森林。

那么，科学家是如何来判断泥盆纪时代有森林的形成呢？

森林是由高大乔木组成。构成森林的植物必须是乔本植物，高至少4m，胸径至少7.62cm。只有这样的植物才具备构成森林的基本条件。在植物化石埋藏中，整个植物体被完整地保存为化石是十分罕见的，绝大多数只保存了植物体的一部分。因此，通常利用植物的茎直径来确定植物体高度。经统计学分析，茎直径与高度有一定的相关性。中、晚泥盆世，在地球陆地上，一些植物茎直径已经超过了界定树的要求，在10cm以上，那么其高度至少5m，有些可以达到20m，甚至达到30m。

另外，从植物体形态特征上分析，从大气中二氧化碳相对浓度变化几乎呈直线下降的趋势看，在中、晚泥盆世，地球陆地生态系统中可能出现了早期森林。

但是，要确定早期森林，还需要特定的地质条件：生长时的森林植物被原位保存下来，使研究者能构建出森林面貌。原位保存就是保存了植物活着时候的位置，没有经过后期的变动。原位保存的植物化石十分珍贵，它能提供植物分布、总体特征等重要信息。目前保存得最为理想并被广泛认可的早期森林，其化石产自美国纽约州吉尔博阿河边采石场。这是世界上最早的森林，时间为中泥盆世晚期（图1）。

图1 美国纽约州北部吉尔博泥盆纪树桩化石

原始的远古森林是怎样的一种景象呢？那是由木贼，羊齿，石松等蕨类植物组成了原始雨林。30米高的封印木像一朵朵长柄巨伞，只在顶端长着1米长的叶子。封印木的根部长着许多小根，钻出泥土进行光合作用，长到27米高的时候，树干才开始分杈，顶部的孢子被释放出来，随风飘散。一个孢子就是一个小小的遗传基因包。只要环境湿润就能发育成一个新的生命。潮湿多雨的沼泽正是这些孢子植物的天堂。

图2 远古的森林复原图

森林出现1000万年后，植物世界进入大繁盛时期，迎来了石炭纪——一个造煤的时代。那时的气候似乎格外的温暖湿润，陆生植物从滨海地带向大陆内部延伸，形成大规模的森林和沼泽，给煤炭的形成提供了有利条件。在这一时期的地层中，煤炭储量约占全世界总储量的一半以上，“石炭纪”的名字由此而来。几千万年中，森林不断进行着光合作用，贡献着氧气，地球迎来了历史上大气氧含量最高峰的时代。高氧环境似乎对于动物界也产生了奇妙的作用，现代人习以为常的小型无脊椎动物，如蜻蜓、蜘蛛等在那个时代变得如此庞大，蜻蜓一个翅膀长可达70厘米，蜘蛛大至十来米，想想都很恐怖啊！

石炭纪中、晚期，植物界中又演化出了一些新的类群，如苏铁类、种子蕨类（图3）的一个新类群——华丽木目，以及与针叶植物具有关系的伏松脂杉目。裸子植物中的苛达树也是一种高大的乔木，成为造煤的重要植物之一。

图3 种子蕨舌羊齿

在植物种类组成发生变化的同时，植物群落的面貌也开始出现明显的地理分化。从中、晚石炭世到二叠纪地球上的植被可划分为以下4个植物地理区：分布于欧洲和北美洲大部分地区的欧美植物群、分布在亚洲东部的华夏植物群、分布在亚洲北部的安加拉植物群，以及分布于南半球各地和北半球南亚地区的冈瓦纳植物群。其中隶属于华夏植物群的中国和东南亚，在早期也属于华夏植物群，后来随着气候的变化和植物种类的演变，形成了以大羽羊齿（图4）为代表的独特植物群。华夏植物群所处的气候条件为高温潮湿，植被类型与现在的雨林、季雨林相似。代表植物除大羽羊齿外，还有华夏羊齿、织羊齿、瓣轮叶等。

图4 大羽羊齿

植物遗体变能源