3.7亿年前的树是怎么生长的？“密集恐惧症”莫入

　　地球生命起源于海洋，经历了漫长的演化历史，才登上了陆地，并逐渐演化出丰富多彩的陆地生态系统。最早登上陆地的植物都非常矮小，时间追溯至距今约3.9-3.6亿年的中-晚泥盆世，地球上最早的森林才开始出现。

志留纪到泥盆纪陆地植被变化示意图

　　泥盆纪时期，森林的出现大幅度降低了地球大气中的二氧化碳浓度，这也为陆生动物的生存提供了适宜的大气环境。海洋中的多种动物在此期间也陆续登陆，并逐渐演化为陆生动物。

晚泥盆世时期陆地景观示意图

　　古植物学研究发现，出现于中泥盆世晚期（距今约3.8亿年）的枝蕨类植物是地球上最古老的大型树木。此前曾有研究表明，枝蕨类植物高度可达4至5米。然而，这些构成地球上最早森林的树木是如何长高的？苦于缺乏直接的化石证据，这个问题长期以来一直困扰着古植物学家。

　　此前科研人员所研究的一类枝蕨类植物复原图 (来源: International Journal of PlantSciences, 2013)

　　近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员徐洪河、王怿，副研究员唐鹏、傅强等在《美国科学院院报》（PNAS）发表了团队最新研究成果，揭开了距今3.7亿年最早形成森林的树木生长之谜。

化石发现地新疆塔城地区

　　此次科研人员在新疆塔城地区发现了一批植物化石，经综合地层学研究认为，这些正是3.7亿年前枝蕨类植物的化石，其中一件植物化石的最大直径达70厘米，是迄今为止最早的硅化木。其硅化保存了树木木质部结构的三维细胞级细节，记录了这些树木生长发育的奥秘。

硅化木的挖掘现场

　　经过对化石进行系列切片研究后，科研人员发现，3.7亿年前的枝蕨类植物的内部结构独特。至少有30个独立的茎维管束交错排列，形成网状的维管束系统，该系统总体呈圆柱形。如果将单独一个茎维管束形容成一根管子，该系统就类似于将三十多根管子捆绑融合在一起。

　　新疆晚泥盆世硅化树干的横截面，由至少33枚较粗壮的茎维管束所构成

　　系统中的每一个茎维管束都具有生长轮（年轮），通过每个单一的维管束直径的增大和生根，加粗生长；每个维管束之间彼此分裂、增生，不断扩大圆柱形的维管束系统，从而，实现树木整体的变粗与长高。

每个维管束之间彼此分裂、增生

　　反观现生常见树木，比如松树，水杉等等，起到支撑和运输作用的木质部组织往往是单一的维管束。通过单一的维管束外围持续不断的次生生长，让树木茎干加粗，并产生年轮。

现生树木的年轮（图片来源网络）

　　“枝蕨类植物代表了最早森林中一类独特的植物类型。现在已完全灭绝，其内部结构和生长机理，在现生树木中已经无法看到，不过与现代植物中的某些单子叶植物具有一定的相似性，例如棕榈。”徐洪河类比道。

徐洪河展示此次发现的硅化木标本

　　相关研究发表后引起了国际学术界的广泛关注。美国《科学》（Science）杂志引述评论认为，该研究对了解早期地球之谜，特别是最早的树木是如何构建的具有重要意义。英国《自然》（Nature）杂志也以“最早的树木如何长大”为题对该进展进行了报道。

　　来源：中国科学院南京地质古生物研究所