远古树木结构宛如自身森林

树木化石揭示出一种不寻常且复杂的结构 

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切开一棵松树的树干,你会看到一系列熟悉的同心圆环,每个圆环都对应一个生长季节。但并非所有的树桩都讲述着相同的故事。《美国国家科学院院刊》十一月发表的一项研究揭示,世界上最古老的树木具有非常不同的结构。

大约3.7亿年前,枝蕨树至少有八米高,顶部是带有细枝状附属物而不是叶子的树枝。它们看起来有点像细长的棕榈树。今天,它们稀少的遗骸几乎没有揭示其内部结构;在大多数情况下,它们的内部在树木化石化之前就已经腐烂,暴风雨用沙子填满了它们。但是,最近在中国发现的两块保存完好的化石揭示了这些树木的内部运作方式——这与以前研究过的任何其他物种都不同。

致谢:摘自Hong-He Xu、Christopher M. Berry、William E. Stein、Yi Wang、Peng Tang 和 Qiang Fu 在《美国国家科学院院刊》第 114 卷第 45 期(2017 年 11 月 7 日)上发表的“中国硅化石化树干揭示地球上首批树木的独特生长策略”


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从本质上讲,成熟的枝蕨树是空心的。边缘周围分布着粗壮的垂直束,其中包含木质部,木质部是许多植物中输送水分的管状结构。现代树木在生长时会添加多层木质部,形成具有一组同心圆环的木质树干。但在枝蕨树中,“每个木质部束都有自己的生长环,”威尔士卡迪夫大学的古植物学家克里斯托弗·M·贝里说,他与中国科学院南京分院和纽约州立大学宾厄姆顿分校的同事共同撰写了这项研究。

窥视单个枝蕨树的树桩就像看着数十棵较小的“树木”,这些木质束由植物的软组织结合在一起。随着枝蕨树的生长,这些木质部柱会自行分裂开来——最有可能的是为不断扩张的植物供应水分。然后,木质环在新形成的束周围形成。

在一棵树的生命周期中,这些束会交织和交叉,在空心核周围形成错综复杂的格子结构。“这简直太复杂了,”贝里说。他将这些柔性组织和结构的网络比作埃菲尔铁塔——如果这座塔可以随着时间的推移而生长、伸展和自我撕裂的话。

虽然枝蕨树今天没有活着的后代,但它确实留下了重要的遗产。法国国家科学研究中心的古植物学家布里吉特·迈耶-伯托(Brigitte Meyer-Berthaud)解释说,这些树木是“古生代的主要碳库之一”,古生代是从5.42亿年前到2.51亿年前的一段时期,她没有参与这项工作。枝蕨树构成了我们星球上的第一批森林,从大气中捕获碳,并在调节地球气候方面发挥了作用。鉴于这个事实,也许我们应该为了森林而研究这些树木。

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