一片巨大的“装饰艺术风格路灯”森林如何推动地球生命的转变,并对今天的我们传递何种启示

A spruce forest attacked by engrave beetles (Scolytidae) is seen at the Czech Republic's Sumava National Park, June 4, 2011. World Environment Day dedicated to forest, celebrated on June 5, is to raise worldwide awareness for environmental protection and motivate action towards a cleaner and greener future, according to the United Nations Environment Programme website. REUTERS/Petr Josek (CZECH REPUBLIC - Tags: ENVIRONMENT SOCIETY IMAGES OF THE DAY) - GM1E7650AY201
250,000 square metres of fossilised lycopsid trees have been found in Xinhang, China.Image: REUTERS/Petr Josek
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如果您能穿越回约3.65亿年前,所见的景象可能更像科幻小说中荒野的海岸,而非地球上的真实景观。试想一片仅由一种树木组成的森林:纤细笔直、覆满叶片的树干只有几米高,在顶端分出四根短小的下垂枝条。这有点像一盏绿色、有生命的装饰艺术风格路灯。

这些奇特的植物构成了迄今在地球上发现的最古老的大型森林,近期被发掘出土,地点位于中国安徽省的新桥。研究人员在两个黏土采石场发现了25万平方米的化石鳞木类树木,年代可追溯至泥盆纪,使其成为亚洲已知最古老的化石森林。它代表了森林生长史上的关键一步,标志着地球生命发生了真正的转变和大规模扩张。

这种古老的森林树种被命名为广德木属(Guangdedendron),是已灭绝鳞木类植物中的一个新属。它没有花,也没有种子(这些大多是植物界后来才出现的特征),而是从枝端的瓶状结构中释放孢子。与现代森林中的树木相比,它较为原始,但已进化到足以在陆地上的严酷条件中生存,能够应对剧烈的温度波动和频繁的干旱期。

已灭绝的广德木树。Image: Zhenzhen Deng

这是一个比海洋更具挑战性的环境。海洋条件更为稳定(且始终湿润),复杂的多细胞生命在那里已繁盛了数亿年。但生命也在缓慢地征服陆地。高度仅及脚踝的简单陆生植物早在约4.3亿年前的志留纪便已存在。首片已知森林(更像一片小树林,面积约相当于几座网球场)大约在3.85亿年前生长于今天美国纽约州的吉尔博阿地区。

化石化的广德木。Image: Deming Wang and Le Liu

然而,新桥那些常常密集丛生的树木,构成了我们所知最早的真正大型森林。它标志着向后续石炭纪巨大的全球性沼泽森林的过渡,该森林约在3.2亿年前形成。这些开拓性的陆生植物,以及它们所提供的食物和庇护所,使从千足虫到两栖动物等各类动物得以登陆陆地。

甚至河流也改变了形态。随着植被扎根并稳固了河岸,单一的蜿蜒河道变得比此前景观中普遍存在的多条不断迁移的河道更为常见,而在地表披上绿色之前,这些多河道景观已持续了数十亿年。

这一陆地入侵的生物学规模之大,在一项近期研究中得到了体现。该研究计算了现代生物圈的质量,即当今地球上所有生命的总重量。其结果为5500亿吨碳(约占有机分子总质量的五分之一)。该生物量的80%以上为陆生植物。这进一步说明,森林的扩散在地球生命史上具有何等重大的意义。

气候变化的起源

泥盆纪晚期和石炭纪的超强植物生长还产生了另一种全球性后果。大气中的大量碳被锁存起来,首先存在于活体植物中,随后以被掩埋的化石形式沉积,形成了今天我们仍依赖的煤和天然气能源。

大气二氧化碳随之减少,使世界陷入一场持续约5000万年的冰期,气候和海平面的波动随之产生,产生了全球性影响,这也是为今日我们所知生命的出现奠定基础的重大事件。

如今,我们挖掘出了这些化石森林被压缩的遗骸,并在过去两个世纪的工业转型中将其用作能源,从而将其中的碳以巨量形式释放回大气。这正是导致全球变暖(或更确切地说是全球升温)的原因,即今天的气候危机。

人类持续进行的大规模地面向空中的碳转移,我们能做些什么?全球生物量研究指出,5500亿吨活体碳的估算值可能仅约为人类开始砍伐树木之前地球生物量的一半。因此,像新桥那样快速的森林再扩张或许是减缓全球变暖热量的一种途径。

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