易木

在漫長的地質(zhì)年代里，地球上曾經(jīng)生活過無數(shù)的生物，但是我們與許多過去的生命無緣相見。地球母親用一種神秘的方式為我們留下了這些生物的痕跡，它將零散的片段式線索封存在化石之中，為我們的尋“寶”之旅默默指路。

2005年，兩位科學(xué)家在美國紐約州的一個(gè)小鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了兩塊古植物化石，找到了地球上最古老樹木留下的痕跡。讓我們循著這兩塊化石的印記，一起去看看我們未曾見過的地球樹木演變史。

億年化石有話說

在紐約州所發(fā)現(xiàn)的樹木化石大約有3.85億年歷史，從化石可以推斷，這種古樹具有樹干、較淺的根和樹冠，與現(xiàn)代的棕櫚樹有幾分相像。之前在委內(nèi)瑞拉和比利時(shí)也曾發(fā)現(xiàn)過這類古樹化石碎片，古植物學(xué)家認(rèn)為，紐約州發(fā)現(xiàn)的兩塊新化石和之前在委內(nèi)瑞拉、比利時(shí)發(fā)現(xiàn)的化石，都屬于枝蕨綱中的瓦蒂薩樹，這是一種泥盆紀(jì)時(shí)常見的樹木，和現(xiàn)今的蕨類為近親。它們的樹冠由一種原始的樹枝體系構(gòu)成，這種枝干與現(xiàn)在的棕櫚樹十分相像，不過這種樹可比棕櫚樹古老得多，它們距離我們比恐龍時(shí)代還要再早3倍時(shí)間，是目前公認(rèn)最古老的一種樹木。雖然植物完整的樣子仍然不明，但專家估計(jì)完整的古樹高約6～8米。

樹木長成史

地球上第一批登上陸地的植物出現(xiàn)在奧陶紀(jì)（4.8億至4.4億年前），比枝蕨綱古樹繁盛的時(shí)代要早上數(shù)千萬年。這些進(jìn)軍陸地的先遣隊(duì)員是綠藻、孢子等水生有機(jī)物的進(jìn)階版，所以盡管它們一只腳踏入了陸地，但是仍像其他水生有機(jī)物一樣極度依賴水源。這些植物還沒有進(jìn)化出根系，不能從地下汲取水分，站不穩(wěn)腳跟，無法竭力向上生長，更沒有維管系統(tǒng)（輸導(dǎo)水分和營養(yǎng)物質(zhì)的植物組織）將水分輸送到各個(gè)部分。因?yàn)橄忍鞐l件不足，所以這些單體菌種往往只有幾厘米高，依水而居，難以在粗糙的巖石表面生長。

到了志留紀(jì)（4.4億至4.1億年前），這些小小的單體菌種出現(xiàn)了一些變化?，F(xiàn)在，在蘇格蘭東部小鎮(zhèn)附近還能夠找到一些古老植物的化石。從這些化石中人們發(fā)現(xiàn)了一種距今4.25億年的早期植物——光蕨，它們的外形與現(xiàn)在的苔蘚有些相像，而且它們已經(jīng)逐漸發(fā)育出原始的維管組織。隨著植物的生活環(huán)境從水中向陸地過渡，它們必須長出能夠運(yùn)輸水分的組織，通過這樣的組織結(jié)構(gòu)將從地下獲取的水分和養(yǎng)料輸送給每個(gè)獨(dú)立的細(xì)胞，就像人類的循環(huán)系統(tǒng)一樣。維管組織的進(jìn)化是植物進(jìn)化中的重要步驟，它的出現(xiàn)使得植物能夠更好地獲得水分和營養(yǎng)，長得更高，對(duì)于植物適應(yīng)陸生環(huán)境具有重大意義。

在泥盆紀(jì)（4.05億至3.65億年前）中后期，距今3.85億年之時(shí)，出現(xiàn)了枝蕨綱樹木。它們有發(fā)育較為完全的維管系統(tǒng)（由淺根和傳導(dǎo)水的細(xì)胞構(gòu)成），樹干更為結(jié)實(shí)，能夠支撐植物向上生長?，F(xiàn)代的大多數(shù)樹木都依靠種子延續(xù)生命鏈條，但當(dāng)時(shí)的植物還沒有進(jìn)化出這種神奇的育兒裝備，所以只能像蕨類、苔蘚、細(xì)菌和菌類一樣，依舊依靠孢子播種。枝蕨綱樹木缺乏深厚的根系，這使得它們從土地中獲得的水分和養(yǎng)料十分有限。不過它們的木質(zhì)樹干能夠給予樹木足夠的支撐力，使得樹木可以長得更高，這些高大的樹木能夠得到頂部充足的陽光，通過維管系統(tǒng)將水和養(yǎng)分通過根部輸送至樹木的頂部，在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下這些參天大樹具有極大的競爭優(yōu)勢(shì)。

隨著樹木進(jìn)化得越來越高大，它們也就理所應(yīng)當(dāng)?shù)匦枰l(fā)達(dá)的根系來幫助錨定整棵樹，并且從這樣的樹根從土壤中吸收更多的水分和養(yǎng)料，以維持樹木的水分、養(yǎng)料供給。到了泥盆紀(jì)末期，距今約3.7億年的時(shí)候，古羊齒屬的樹木就進(jìn)化出了這種深厚的根系。這些樹木根系深厚發(fā)達(dá)，樹干粗壯堅(jiān)實(shí)，葉片較大，形狀與現(xiàn)在的銀杏葉有些相似。古羊齒屬植物十分適應(yīng)當(dāng)時(shí)的地球環(huán)境，于是迅速在大地上蔓延開來。

根系發(fā)達(dá)使得樹木能夠在土壤中牢牢固定，底盤穩(wěn)了，枝葉才好向上肆意生長，沖破30米的高度，用力擁抱絢爛陽光。而葉片的增大則能夠有效利用這些陽光中的能量，通過更強(qiáng)勁的光合作用，為樹木的生長增添動(dòng)力。這些葉片還有助于調(diào)節(jié)氣溫，大量水分通過葉片上的氣孔散發(fā)到空氣中去，這樣一來，整個(gè)區(qū)域的溫度也因?yàn)檫@些葉片變得更低。

古羊齒屬樹木和枝蕨綱樹木類似，也是通過孢子實(shí)現(xiàn)繁殖，但是進(jìn)化得比它的前輩們要更高明一些。枝蕨綱樹木的葉片下面發(fā)育出了孢子囊，大量孢子隨風(fēng)飄散，到達(dá)適合生長的地方就有機(jī)會(huì)生長成為獨(dú)立的植株。而古羊齒屬樹木身上孕育出了最初的“類種子”——有性別區(qū)分的孢子細(xì)胞（一種會(huì)產(chǎn)生卵細(xì)胞，另一種會(huì)產(chǎn)生精子細(xì)胞），這是介于孢子和種子間的一種進(jìn)化過渡狀態(tài)。

孢子細(xì)胞只有散落在溫暖潮濕的環(huán)境中才能萌發(fā)，否則很快就失去生命力，所以依靠孢子繁殖的植物需要緊挨水源。相比之下，種子則優(yōu)勢(shì)明顯，它們不僅可以依靠表面的堅(jiān)硬外殼存活很長時(shí)間，而且內(nèi)部存儲(chǔ)著脂肪、淀粉和水分，種子發(fā)芽后這些打包好的營養(yǎng)供給能夠幫助它們更好地存活下來，更有效地傳播生命，不再受水源限制。

從古羊齒屬樹木開始，樹木孢子繁殖已經(jīng)漸漸向種子傳播過渡。它們先在孢子中產(chǎn)生雄性和雌性細(xì)胞，然后一步步過渡到通過種子來傳播生命。3.59億年前，第一種擁有種子的樹木——科達(dá)目植物誕生，它們是現(xiàn)代松柏類樹木的祖先。它們松散的種莢中藏著種子。種子的出現(xiàn)使得樹木不需要依水而居，仿佛給了它們雙腳，讓它們可以去往更廣闊的陸地空間，一路蔓延開來。

樹木如何改變世界

在過去的數(shù)億年中，樹木隨著環(huán)境的變化不斷演化，與此同時(shí)，樹木也在悄悄影響我們的地球。

1.帶來更富饒的土壤

3.7億年前，地球的大部分地方被巖石覆蓋，荒蕪寥落，沒有生機(jī)。然而，早期的樹木進(jìn)化出了根系這一結(jié)構(gòu)。根的出現(xiàn)，不僅能夠幫助樹木自身存儲(chǔ)水分和營養(yǎng)物質(zhì)，而且使得植物能夠沖破巖石的束縛。看似不起眼的樹根扎入巖石的縫隙，將巖石慢慢分解成小碎片，再經(jīng)過風(fēng)化侵蝕，使其成為更小的顆粒，最終以柔克剛，將堅(jiān)不可摧的硬石塊瓦解。植物根部分泌出有機(jī)酸，進(jìn)一步幫助塑造土壤。

植物根部分泌的有機(jī)酸會(huì)與空氣中的二氧化碳結(jié)合，將硅酸鹽分解成離子和鹽類，成為樹木需要的營養(yǎng)并被其吸收。這些營養(yǎng)物質(zhì)中的一部分被水沖走，進(jìn)入湖水和溪流中，成為藻類和微生物的美味糧食。隨著各種生命的蓬勃發(fā)展，就出現(xiàn)了越來越多的有機(jī)物，有機(jī)物分解進(jìn)入地下，使得黏土似的地面更加富有營養(yǎng)，一步步把這些土塊充實(shí)成為富含腐殖質(zhì)的肥沃土壤。

2.成就新的生態(tài)環(huán)境

樹木的出現(xiàn)為其他生物的成長、發(fā)展創(chuàng)造了適宜的環(huán)境。它們的樹冠、落葉、斷折掉落的枝椏，給新生動(dòng)物的出現(xiàn)和進(jìn)化提供了棲居之所。隨著后來森林在地球上大范圍地?cái)U(kuò)張和多種植物的萌生，地球的生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了翻天覆地的變化。地球冰期到來，樹木在那些未被冰川覆蓋的地方保存住了生命的種子，冰期一過，這些植物又蓬勃生長，擴(kuò)張領(lǐng)地。而有植物生長的地方，慢慢又會(huì)吸引動(dòng)物的到來，最終衍化出完整的生物圈。

3.塑造出更涼爽的氣候

古植物學(xué)家認(rèn)為樹木的存在和石炭紀(jì)（3.55億至2.95億年）二氧化碳水平驟降有直接關(guān)聯(lián)。當(dāng)樹木進(jìn)化出較為成熟的根系結(jié)構(gòu)后，瓦解土壤的能力更強(qiáng)，加上根系分泌的有機(jī)酸以及植物死亡形成的腐殖酸的作用，加速了土壤風(fēng)化?？諝庵械亩趸紩?huì)隨雨水降落，與土層中硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)，固化形成碳酸鹽固體。風(fēng)化作用會(huì)消耗大量二氧化碳，植物本身的光合作用也會(huì)消耗大量二氧化碳。隨著空氣中二氧化碳含量急劇降低，溫室效應(yīng)被削弱，使當(dāng)時(shí)溫度出現(xiàn)驟降，甚至有專家認(rèn)為，植物的繁盛對(duì)冰河時(shí)代的到來也有明顯的影響。

今天，地球上多樣的植物已經(jīng)成為我們無法放棄的寶貴財(cái)富，我們美麗的藍(lán)色星球在這些植物的妝點(diǎn)下生機(jī)勃勃。北美的大紅杉可以長到30多米高；瑞典的云杉根系有9550歲高齡；櫻花和木蘭溫婉又嬌艷，像是美麗又優(yōu)雅的妙齡女子。樹木還為我們提供了木材、咖啡、香料和水果等眾多不可或缺的物質(zhì)補(bǔ)給。與這些現(xiàn)代繁盛、欣榮的子孫相比，瓦蒂薩樹似乎顯得單調(diào)、平凡，但是正是它所邁出的一小步進(jìn)化步伐才孕育繁衍出如今這偌大的樹木家族，成就出地球今天的奇妙生態(tài)。