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地球树木养成记
易木/文
在漫长的地质年代里,地球上曾经生活过无数的生物,但是我们与许多过去的生命无缘相见.
地球母亲用一种神秘的方式为我们留下了这些生物的痕迹,它将零散的片段式线索封存在化石之中,为我们的寻“宝”之旅默默指路.
2005年,两位科学家在美国纽约州的一个小镇发现了两块古植物化石,找到了地球上最古老树木留下的痕迹.让我们循着这两块化石的印记,一起去看看我们未曾见过的地球树木演变史.
亿年化石有话说
在纽约州所发现的树木化石大约有3.85亿年历史,从化石可以推断,这种古树具有树干、较浅的根和树冠,与现代的棕榈树有几分相像.之前在委内瑞拉和比利时也曾发现过这类古树化石碎片,古植物学家认为,纽约州发现的两块新化石和之前在委内瑞拉、比利时发现的化石,都属于枝蕨纲中的瓦蒂萨树,这是一种泥盆纪时常见的树木,和现今的蕨类为近亲.它们的树冠由一种原始的树枝体系构成,这种枝干与现在的棕榈树十分相像,不过这种树可比棕榈树古老得多,它们距离我们比恐龙时代还要再早3倍时间,是目前公认最古老的一种树木.虽然植物完整的样子仍然不明,但专家估计完整的古树高约6~8米.
树木长成史
地球上第一批登上陆地的植物出现在奥陶纪（4.8亿至4.4亿年前）,比枝蕨纲古树繁盛的时代要早上数千万年.这些进军陆地的先遣队员是绿藻、孢子等水生有机物的进阶版,所以尽管它们一只脚踏入了陆地,但是仍像其他水生有机物一样极度依赖水源.这些植物还没有进化出根系,不能从地下汲取水分,站不稳脚跟,无法竭力向上生长,更没有维管系统（输导水分和营养物质的植物组织）将水分输送到各个部分.因为先天条件不足,所以这些单体菌种往往只有几厘米高,依水而居,难以在粗糙的岩石表面生长.
到了志留纪（4.4亿至4.1亿年前）,这些小小的单体菌种出现了一些变化.现在,在苏格兰东部小镇附近还能够找到一些古老植物的化石.从这些化石中人们发现了一种距今4. 25亿年的早期植物——光蕨,它们的外形与现在的苔藓有些相像,而且它们已经逐渐发育出原始的维管组织.随着植物的生活环境从水中向陆地过渡,它们必须长出能够运输水分的组织,通过这样的组织结构将从地下获取的水分和养料输送给每个独立的细胞,就像人类的循环系统一样.维管组织的进化是植物进化中的重要步骤,它的出现使得植物能够更好地获得水分和营养,长得更高,对于植物适应陆生环境具有重大意义.
在泥盆纪（4.05亿至3.65亿年前）中后期,距今3.85亿年之时,出现了枝蕨纲树木.它们有发育较为完全的维管系统（由浅根和传导水的细胞构成）,树干更为结实,能够支撑植物向上生长.现代的大多数树木都依靠种子延续生命链条,但当时的植物还没有进化出这种神奇的育儿装备,所以只能像蕨类、苔藓、细菌和菌类一样,依旧依靠孢子播种.枝蕨纲树木缺乏深厚的根系,这使得它们从土地中获得的水分和养料十分有限.不过它们的木质树干能够给予树木足够的支撑力,使得树木可以长得更高,这些高大的树木能够得到顶部充足的阳光,通过维管系统将水和养分通过根部输送至树木的顶部,在当时的环境下这些参天大树具有极大的竞争优势.
随着树木进化得越来越高大,它们也就理所应当地需要更发达的根系来帮助锚定整棵树,并且从这样的树根从土壤中吸收更多的水分和养料,以维持树木的水分、养料供给.到了泥盆纪末期,距今约3.7亿年的时候,古羊齿属的树木就进化出了这种深厚的根系.这些树木根系深厚发达,树干粗壮坚实,叶片较大,形状与现在的银杏叶有些相似.古羊齿属植物十分适应当时的地球环境,于是迅速在大地上蔓延开来.
根系发达使得树木能够在土壤中牢牢固定,底盘稳了,枝叶才好向上肆意生长,冲破30米的高度,用力拥抱绚烂阳光.而叶片的增大则能够有效利用这些阳光中的能量,通过更强劲的光合作用,为树木的生长增添动力.这些叶片还有助于调节气温,大量水分通过叶片上的气孔散发到空气中去,这样一来,整个区域的温度也因为这些叶片变得更低.
古羊齿属树木和枝蕨纲树木类似,也是通过孢子实现繁殖,但是进化得比它的前辈们要更高明一些.枝蕨纲树木的叶片下面发育出了孢子囊,大量孢子随风飘散,到达适合生长的地方就有机会生长成为独立的植株.而古羊齿属树木身上孕育出了最初的“类种子”——有性别区分的孢子细胞（一种会产生卵细胞,另一种会产生精子细胞）,这是介于孢子和种子间的一种进化过渡状态.
孢子细胞只有散落在温暖潮湿的环境中才能萌发,否则很快就失去生命力,所以依靠孢子繁殖的植物需要紧挨水源.相比之下,种子则优势明显,它们不仅可以依靠表面的坚硬外壳存活很长时间,而且内部存储着脂肪、淀粉和水分,种子发芽后这些打包好的营养供给能够帮助它们更好地存活下来,更有效地传播生命,不再受水源限制.
从古羊齿属树木开始,树木孢子繁殖已经渐渐向种子传播过渡.它们先在孢子中产生雄性和雌性细胞,然后一步步过渡到通过种子来传播生命.3.59亿年前,第一种拥有种子的树木——科达目植物诞生,它们是现代松柏类树木的祖先.它们松散的种荚中藏着种子.种子的出现使得树木不需要依水而居,仿佛给了它们双脚,让它们可以去往更广阔的陆地空间,一路蔓延开来.
树木如何改变世界
在过去的数亿年中,树木随着环境的变化不断演化,与此同时,树木也在悄悄影响我们的地球.
1.带来更富饶的土壤
3.7亿年前,地球的大部分地方被岩石覆盖,荒芜寥落,没有生机.
然而,早期的树木进化出了根系这一结构.根的出现,不仅能够帮助树木自身存储水分和营养物质,而且使得植物能够冲破岩石的束缚.看似不起眼的树根扎入岩石的缝隙,将岩石慢慢分解成小碎片,再经过风化侵蚀,使其成为更小的颗粒,最终以柔克刚,将坚不可摧的硬石块瓦解.植物根部分泌出有机酸,进一步帮助塑造土壤.
植物根部分泌的有机酸会与空气中的二氧化碳结合,将硅酸盐分解成离子和盐类,成为树木需要的营养并被其吸收.这些营养物质中的一部分被水冲走,进入湖水和溪流中,成为藻类和微生物的美味粮食.随着各种生命的蓬勃发展,就出现了越来越多的有机物,有机物分解进入地下,使得黏土似的地面更加富有营养,一步步把这些土块充实成为富含腐殖质的肥沃土壤.
2.成就新的生态环境
树木的出现为其他生物的成长、发展创造了适宜的环境.它们的树冠、落叶、断折掉落的枝桠,给新生动物的出现和进化提供了栖居之所.随着后来森林在地球上大范围地扩张和多种植物的萌生,地球的生态环境也发生了翻天覆地的变化.地球冰期到来,树木在那些未被冰川覆盖的地方保存住了生命的种子,冰期一过,这些植物又蓬勃生长,扩张领地.而有植物生长的地方,慢慢又会吸引动物的到来,最终衍化出完整的生物圈.
3.塑造出更凉爽的气候
古植物学家认为树木的存在和石炭纪（3.55亿至2.95亿年）二氧化碳水平骤降有直接关联.当树木进化出较为成熟的根系结构后,瓦解土壤的能力更强,加上根系分泌的有机酸以及植物死亡形成的腐殖酸的作用,加速了土壤风化.空气中的二氧化碳会随雨水降落,与土层中硅酸盐发生反应,固化形成碳酸盐固体.风化作用会消耗大量二氧化碳,植物本身的光合作用也会消耗大量二氧化碳.随着空气中二氧化碳含量急剧降低,温室效应被削弱,使当时温度出现骤降,甚至有专家认为,植物的繁盛对冰河时代的到来也有明显的影响.
今天,地球上多样的植物已经成为我们无法放弃的宝贵财富,我们美丽的蓝色星球在这些植物的妆点下生机勃勃.北美的大红杉可以长到30多米高；瑞典的云杉根系有9550岁高龄；樱花和木兰温婉又娇艳,像是美丽又优雅的妙龄女子.树木还为我们提供了木材、咖啡、香料和水果等众多不可或缺的物质补给.与这些现代繁盛、欣荣的子孙相比,瓦蒂萨树似乎显得单调、平凡,但是正是它所迈出的一小步进化步伐才孕育繁衍出如今这偌大的树木家族,成就出地球今天的奇妙生态.
树木论文范文结:
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