超过3.6亿年前，在泥盆纪时期，生命以壮观的方式蓬勃发展。当鱼类和无脊椎动物遍布海洋时，第一批树木在陆地上出现。但在泥盆纪末期，地球上超过一半的物种在一系列大规模灭绝事件中消失了。新的研究表明，树木的进化可能对这些灭绝事件做出了贡献。
美国海军学院海洋学家马修·斯玛特是发表在《美国地质学会公报》上的这项新研究的主要作者，他说，随着陆地植物的多样化，“它们开始生长更复杂的根系，能够更深地向下延伸以获取水分。”一种名为Archaeopteris的原型常绿树甚至聚集成了原始森林。深树根从基岩中吸取磷等关键矿物质，然后最终腐烂，形成富含矿物质的土壤。这种土壤定期大量冲入海洋和湖泊，突然涌入的磷引发了有害的藻类大量繁殖，从而从下面的水中吸走了氧气。
研究人员在苏格兰和格陵兰的五个史前湖床中追踪到了这种致命模式。他们测量了从中泥盆世到晚泥盆世沉积层中磷的逐渐减少，以及伴随氧气耗尽证据的矿物质的突然峰值。
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比利时列日大学的沉积学家安妮-克里斯汀·达席尔瓦没有参与这项新研究，她说：“我们长期以来一直在研究泥盆纪，我们一直认为这些循环已经发生，但我们真的无法解释它。这篇论文可能带来一个解释。”
Archaeopteris叶子的化石。图片来源：John Cancalosi/Minden Pictures
新墨西哥大学行星科学家玛雅·埃尔里克也没有参与这项研究，她说，虽然氧气耗尽事件与灭绝事件同时发生，但尚不清楚树根在其中发挥了多大作用。随着树木的进化，磷含量确实总体上逐渐减少，但她说，这种减少可能已经发生：“如果这是一个先前发生的趋势，你就不能归咎于植物。”
其他假设将泥盆纪灭绝事件与大规模火山爆发、陨石撞击或海洋环流中断联系起来。接下来，斯玛特的团队计划使用计算机模型来测试其结果，以查看陆地植物是否可能导致海洋范围内的氧气耗尽和相应的灭绝——这种分析也可能有助于预测现代藻类大量繁殖的影响。
有害藻类大量繁殖在墨西哥湾等地区呈上升趋势，那里的农业肥料径流进入水中。这导致了缺乏溶解氧的“死亡区”。斯玛特说：“那些不从历史中吸取教训的人注定要重蹈覆辙。在这种情况下，我们正在研究4亿年前的历史，但它仍然可以教会我们同样的教训。”