地球上最古老的化石森林已經(jīng)隱藏了3.9億年的奇異樹(shù)木

英格蘭最高的海崖一直隱藏著地球上迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的化石森林。失落已久的生態(tài)系統(tǒng)的棕櫚樹(shù),稱為菖蒲,距今已有3.9億年的歷史。

這比之前的記錄保持者大約早了三四百萬(wàn)年,在大西洋彼岸發(fā)現(xiàn)在紐約州。

在英格蘭西南部,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原木、樹(shù)根和樹(shù)枝印記的紅砂巖巖壁曾經(jīng)是考慮“貧瘠的痕跡化石”。

然而,最近的調(diào)查發(fā)現(xiàn),該遺址實(shí)際上提供了泥盆紀(jì)生命的美妙橫截面——當(dāng)時(shí)海平面急劇下降將海洋拉回創(chuàng)造兩個(gè)巨大的大陸被稱為岡瓦納和歐美。

動(dòng)物和原始植物都很快利用了新環(huán)境。第一批殖民超級(jí)大陸的樹(shù)木與你今天看到的任何東西都不一樣。最初,他們沒(méi)有根、葉、孢子、種子或任何維管系統(tǒng)來(lái)輸送水分和養(yǎng)分,迫使它們靠近海岸線和河流。

菖蒲在邁恩黑德附近的薩默塞特海岸線上發(fā)現(xiàn)的樹(shù)木已經(jīng)進(jìn)化出根系和血管組織鏈在它們的莖上,但它們只有兩到四米高,它們的樹(shù)干又細(xì)又空。

來(lái)自Calamophyton樹(shù)的化石樹(shù)枝。(Davies 等人,地質(zhì)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào), 2024)

其他同類有以前在德國(guó)以化石形式被發(fā)現(xiàn),紐約和中國(guó).當(dāng)岡瓦納超大陸存在時(shí),德國(guó)曾經(jīng)與英格蘭的這一部分相連,因此它們共享植被是有道理的。

“當(dāng)我第一次看到樹(shù)干的照片時(shí),我立即知道它們是什么,這是基于30年來(lái)對(duì)這種樹(shù)的研究。解釋來(lái)自卡迪夫大學(xué)的克里斯托弗·貝瑞(Christopher Berry)。

“看到他們離家這么近,真是太棒了?!?/p>

更好的是,一些化石樹(shù)木被準(zhǔn)確地保存在它們生長(zhǎng)或倒下的地方,讓科學(xué)家第一次看到了森林生態(tài)系統(tǒng)的布局。與化石森林不同在紐約州北部發(fā)現(xiàn)的這個(gè)古老的洪泛區(qū),樹(shù)木較短,似乎長(zhǎng)得很近,緊緊地?cái)D在一起。

Calamophyton樹(shù)的插圖。(彼得·吉森/克里斯·貝瑞)

“這是一片非常奇怪的森林,”說(shuō)劍橋大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家尼爾·戴維斯(Neil Davies)。

“沒(méi)有任何灌木叢可言,草還沒(méi)有出現(xiàn),但這些密密麻麻的樹(shù)木掉落了很多樹(shù)枝,這對(duì)景觀產(chǎn)生了很大的影響?!?/p>

菖蒲樹(shù)木沒(méi)有葉子,但它們被數(shù)百根經(jīng)常脫落的小樹(shù)枝覆蓋。事實(shí)上,在一輩子,菖蒲樹(shù)木可能已經(jīng)脫落了多達(dá) 800 根樹(shù)枝。

古代樹(shù)干印象菖蒲樹(shù)。(Davies 等人,地質(zhì)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào), 2024)

那棵樹(shù)的垃圾很可能是另一株植物的寶藏。隨著木質(zhì)碎片堆積在森林地面上,地球的土壤被注入擁有第一批有機(jī)物儲(chǔ)備。

在數(shù)千萬(wàn)年前,森林地面將被“異常豐富的植物殘骸”覆蓋,來(lái)自劍橋和卡迪夫的地質(zhì)學(xué)家。

森林地面上的化石漣漪痕跡,顯示了水沖刷植被的位置。(尼爾·戴維斯)

周圍環(huán)繞著河流和渠道網(wǎng)絡(luò),季節(jié)性洪水很常見(jiàn)。樹(shù)木可能進(jìn)化出更深的根源在缺水的情況下生存下來(lái)。

反過(guò)來(lái),這些根系會(huì)穩(wěn)定和雕刻土地,形成山丘、河壩和其他植物定居的渠道的斜坡。

當(dāng)水沖刷洪泛區(qū)時(shí),它以后來(lái)化石的方式在植被周圍以漣漪的形式沉積了泥土,使植物及其位置保存了數(shù)百萬(wàn)年。

插圖解釋了水留下的印象如何在數(shù)百萬(wàn)年后揭示植物的存在。(Davies 等人,地質(zhì)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào), 2024)

“泥盆紀(jì)從根本上改變了地球上的生命,”說(shuō)戴維斯。

“它還改變了水和土地相互作用的方式,因?yàn)闃?shù)木和其他植物通過(guò)其根系幫助穩(wěn)定沉積物,但對(duì)最早的森林知之甚少。

泥盆紀(jì)是有時(shí)稱為“魚的時(shí)代”,但考慮到植物喜歡的程度菖蒲似乎已經(jīng)改變了地球的景觀,時(shí)間可以和樹(shù)木的年齡一樣被稱為。

該研究發(fā)表在地質(zhì)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào).

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