树木也有生日,就像任何其他类型的生物一样。
在第一批陆地植物到来后,森林经历了数百万年的进化,等待着根和枝的前身到来,等待着二氧化碳水平达到合适的水平。
从地球上最高的植物,加利福尼亚的红杉,到地球上最大的热带雨林,亚马逊,庄严的森林似乎是永恒的。但就像每个物种或生态系统一样,它们也有一个出生日期。事实上,尽管植物最早出现在陆地上是在4.7亿年前,但树木和森林是在近3.9亿年前才出现的。
英国卡迪夫大学的古植物学家克里斯-贝里(Chris Berry)告诉《生活科学》,在这一间隔期间,植物生命慢慢地进化出产生树木所需的遗传前体,然后这些树木竞争了其他植物。
2019年,Berry及其同事在《当代生物学》杂志上报告了有记录以来最古老的森林(在新标签中打开)。研究人员在研究报告中说,这片在纽约开罗发现的森林显示,树木和森林的特征--即在几十种植物群中的木材、根和叶--出现的时间 "远远早于以前的怀疑":在3.85亿年前的泥盆纪早期。
在这里,我们看到一名男子正在检查一棵被砍掉的树上的年轮,以了解这棵树的年龄。
贝里说,开罗遗址保存了古树的根系化石,精确指出了它们在生活中出现的位置。"他说:"我们没有看到树木的化石,但我们看到了一张地图,上面显示了这些树木的确切位置。"所以我们学到的是森林的生态学。
根据纽约宾汉姆顿大学的一份报告(在新标签中打开),那张化石 "地图 "的特点是Archaeopteris,一种古老的植物,它拥有 "大的木质根和带叶的木质枝条",就像现代的树木一样。科学》杂志报道(在新标签中打开),此前,最早的已知Archaeopteris的发现将这种植物的到来时间定在2000万年之后。
Berry说,这些早期森林的发展取决于定义树木特征的前驱物的进化。"他说:"我认为触发因素是进化的,是允许更复杂的分支地解剖学的发展。贝里说,一旦植物进化出 "能够建造 "树状结构的遗传工具箱,这种解剖结构就会出现。例如,根据布鲁克林植物园的两份报告(在新标签中打开),早期的树枝系统就在泥盆纪之前,即志留纪(4.438亿至4.192亿年前)发展起来,而第一个根系则在泥盆纪早期到来。此后,树木的特性赋予了主要的优势,特别是超越竞争而吸收阳光的能力。
然而,一些环境变化可能使一个重要的树木特征成为可能。巨型叶子是今天常见的叶子,其特点是有分支的叶脉,可以比它们的前辈长得大得多,从而吸收更多的阳光。根据2001年《自然》杂志上的一项研究(在新标签中打开)和2021年公共广播公司的 "Eons "节目(在新标签中打开),它们首次出现在大约3.9亿年前,但开始时很小,直到3000万年后的泥盆纪末期才开始广泛流行。
该研究发现,这种延迟发生的原因是,高二氧化碳(CO2)水平使地球对大型、巨型叶子来说太热。它们只是吸收了太多的阳光而过热。然而,泥盆纪的二氧化碳水平急剧下降,使大叶植物加倍受益。这种温室气体的减少使地球变冷,而大型的巨叶植物可以装入更多的气孔,称为气孔,以吸收更高水平的不断减少的二氧化碳。这样的叶子就可以帮助推动森林革命的发展。