在纽约州卡尤加地区开罗附近的化石土壤中,研究人员发现了3.86亿年前原始树木的广泛根系。这些化石位于先前被认为是世界上最早森林的地点约25英里处,表明向今天我们所知的森林过渡在泥盆纪时期比通常认为的要早。泥盆纪时期代表了地球上首次出现森林的时间,作者威廉·斯坦因表示,这些原始森林带来了许多剧变,包括生态系统的变化、地球表面和海洋的变化、全球大气、大气中的二氧化碳浓度以及全球气候。
斯坦因及其合作者,包括卡迪夫大学的克里斯托弗·贝里和詹妮弗·莫里斯以及谢菲尔德大学的乔纳森·利,一直在纽约州的卡尤加地区工作,他们在2012年在吉尔博发现了不同化石森林的“足迹证据”,该地点多年来被称为地球上最古老的森林。在开罗的发现,距离原始地点约40分钟车程,现在揭示了一个更古老的森林,其组成显著不同。
开罗遗址展示了三种独特的根系,斯坦因和他的团队假设,就像今天一样,泥盆纪时期的森林由不同种类的树木组成,这些树木根据当地条件占据不同的位置。首先,斯坦因和他的团队识别出一种他们认为属于一种名为Eospermatopteris的棕榈树状植物的根系。这种树在吉尔博地点首次被识别,具有相对原始的根系。像杂草一样,Eospermatopteris可能占据了多种环境,解释了它在两个地点的存在。
但它的根系范围相对有限,可能只活了一两年就死亡,并被其他占据相同空间的根系取代。研究人员还发现了名为Archaeopteris的树的证据,这种树与现代种子植物有许多共同特征。斯坦因表示,Archaeopteris似乎揭示了森林未来发展的开始,这些植物与其他泥盆纪植物相比非常现代。尽管与现代树木仍有显著不同,但Archaeopteris似乎指出了森林元素的未来方向。
斯坦因和他的团队还在开罗的化石化土壤中意外发现了一种被认为仅存在于石炭纪时期及以后的树的第三种根系:属于石松纲的“鳞片树”。斯坦因说,我们在开罗发现的根系结构与石炭纪煤沼泽中的大树的根系结构相同,但迄今为止,在泥盆纪早期尚未发现该组的化石证据。我们的发现可能表明这些植物已经在森林中,但可能处于不同的环境中,比通常认为的要早。然而,我们只有足迹,我们等待更多的化石证据来确认。
展望未来,斯坦因和他的团队希望继续调查卡尤加地区,并将他们的发现与世界各地的化石森林进行比较。斯坦因表示,了解进化和生态历史,这是他最感兴趣的。