地球上的第一批森林是什麼時候出現的?

2022年07月03日00:34:46 科學 1699

樹木也有生日,就像任何其他類型的生物一樣。

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在第一批陸地植物到來後,森林經歷了數百萬年的進化,等待着根和枝的前身到來,等待着二氧化碳水平達到合適的水平。

從地球上最高的植物,加利福尼亞紅杉,到地球上最大的熱帶雨林,亞馬遜,莊嚴的森林似乎是永恆的。但就像每個物種或生態系統一樣,它們也有一個出生日期。事實上,儘管植物最早出現在陸地上是在4.7億年前,但樹木和森林是在近3.9億年前才出現的。

英國卡迪夫大學的古植物學家克里斯-貝里(Chris Berry)告訴《生活科學》,在這一間隔期間,植物生命慢慢地進化出產生樹木所需的遺傳前體,然後這些樹木競爭了其他植物。

2019年,Berry及其同事在《當代生物學》雜誌上報告了有記錄以來最古老的森林(在新標籤中打開)。研究人員在研究報告中說,這片在紐約開羅發現的森林顯示,樹木和森林的特徵--即在幾十種植物群中的木材、根和葉--出現的時間 "遠遠早於以前的懷疑":在3.85億年前的泥盆紀早期。

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在這裡,我們看到一名男子正在檢查一棵被砍掉的樹上的年輪,以了解這棵樹的年齡。

貝里說,開羅遺址保存了古樹的根系化石,精確指出了它們在生活中出現的位置。"他說:"我們沒有看到樹木的化石,但我們看到了一張地圖,上面顯示了這些樹木的確切位置。"所以我們學到的是森林的生態學

根據紐約賓漢姆頓大學的一份報告(在新標籤中打開),那張化石 "地圖 "的特點是Archaeopteris,一種古老的植物,它擁有 "大的木質根和帶葉的木質枝條",就像現代的樹木一樣。科學》雜誌報道(在新標籤中打開),此前,最早的已知Archaeopteris的發現將這種植物的到來時間定在2000萬年之後。

Berry說,這些早期森林的發展取決於定義樹木特徵的前驅物的進化。"他說:"我認為觸發因素是進化的,是允許更複雜的分支地解剖學的發展。貝里說,一旦植物進化出 "能夠建造 "樹狀結構的遺傳工具箱,這種解剖結構就會出現。例如,根據布魯克林植物園的兩份報告(在新標籤中打開),早期的樹枝系統就在泥盆紀之前,即志留紀(4.438億至4.192億年前)發展起來,而第一個根系則在泥盆紀早期到來。此後,樹木的特性賦予了主要的優勢,特別是超越競爭而吸收陽光的能力。

然而,一些環境變化可能使一個重要的樹木特徵成為可能。巨型葉子是今天常見的葉子,其特點是有分支的葉脈,可以比它們的前輩長得大得多,從而吸收更多的陽光。根據2001年《自然》雜誌上的一項研究(在新標籤中打開)和2021年公共廣播公司的 "Eons "節目(在新標籤中打開),它們首次出現在大約3.9億年前,但開始時很小,直到3000萬年後的泥盆紀末期才開始廣泛流行。

該研究發現,這種延遲發生的原因是,高二氧化碳(CO2)水平使地球對大型、巨型葉子來說太熱。它們只是吸收了太多的陽光而過熱。然而,泥盆紀的二氧化碳水平急劇下降,使大葉植物加倍受益。這種溫室氣體的減少使地球變冷,而大型的巨葉植物可以裝入更多的氣孔,稱為氣孔,以吸收更高水平的不斷減少的二氧化碳。這樣的葉子就可以幫助推動森林革命的發展。

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