Gỗ đầu tiên trên Trái đất xuất hiện tại Cairo (New York) cách đây "chưa lâu"

Gỗ đầu tiên trên Trái đất xuất hiện tại Cairo (New York) cách đây "chưa lâu"

rung.jpg
Rừng cây gỗ ở Cairo (New York)

Giống như mọi loài hoặc hệ sinh thái khác: chúng có ngày sinh. Từ nơi loài thực vật cao nhất trên Trái đất được tìm thấy ở Trung Quốc (cây bách cao 102 mét) đến rừng nhiệt đới lớn nhất hành tinh Amazon, hay những khu rừng cổ kính dường như có từ rất xa xưa, tất cả đều giống nhau. Trên thực tế, cây cối và rừng đã không xuất hiện cho đến gần 390 triệu năm trước, mặc dù thực vật lần đầu tiên xuất hiện trên cạn khoảng 470 triệu năm trước.

Theo Chris Berry, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Cardiff ở Anh, trong thời gian đó thực vật mới chỉ dần dần phát triển các tiền chất di truyền cần thiết để tạo ra cây, dẫn đến sự sinh sôi nảy nở nhanh chóng của các loài thực vật khác.

Khu rừng lâu đời nhất được ghi nhận trên tạp chí Sinh học đương đại là khu rừng mà Berry và các cộng sự của ông đã báo cáo vào năm 2019. Các đặc điểm đặc trưng của cây cối và rừng, đặc biệt là gỗ, rễ và lá giữa quần thể hàng chục loài thực vật, xuất hiện "sớm hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây" theo khu rừng này, được tìm thấy ở Cairo (New York, Mỹ). Theo các nhà nghiên cứu, khu rừng này được hình thành vào đầu kỷ Devon, 385 triệu năm trước.

Theo Berry, địa điểm Cairo đã bảo tồn hệ thống rễ hóa thạch của những cây cổ thụ, xác định chính xác nơi chúng "ra đời".

Vì sao cây có rễ?

Archaeopteris, một loài thực vật cổ đại có "rễ gỗ lớn và cành gỗ có lá", giống như những cây hiện đại, được mô tả trong một báo cáo trước đó từ Đại học Binghamton ở New York. Archaeopteris sớm nhất được tìm thấy ở đó là khoảng 365 triệu năm trước.

Theo Berry, sự phát triển của những khu rừng sơ khai này phụ thuộc vào sự tiến hóa của các tiền thân để xác định các đặc điểm của cây. Theo nhà cổ sinh vật học người Anh, "sự tiến hóa cho phép cây có hệ thống phân nhánh ở gốc (tiền thân của rễ) phức tạp hơn." Theo Berry, những thành phần như vậy phát triển khi thực vật đã phát triển "bộ công cụ di truyền" để có thể xây dựng các cấu trúc giống như cây cối ngày nay.

Ví dụ, các hệ thống phân nhánh ở gốc ban đầu xuất hiện lần đầu tiên trong kỷ Silur, kéo dài từ 443,8 triệu đến 419,2 triệu năm (trước kỷ Devon), trong khi những rễ đầu tiên xuất hiện vào đầu kỷ Devon, theo 2 báo cáo từ Vườn bách thảo Brooklyn. Những cây có bộ rễ mang lại những lợi ích đáng kể, đặc biệt là khả năng cạnh tranh cao để hấp thụ ánh sáng mặt trời. Do đó, chúng truyền lại đặc điểm có lợi này cho thế hệ sau theo quy luật chọn lọc tự nhiên.

Vì sao cây có lá rộng?

Tuy nhiên, một số thay đổi môi trường có thể ít nhất đã tạo ra ít nhất một đặc điểm quan trọng của cây. Megaphylls là loại cây lá phổ biến ngày nay và được phân biệt bởi các gân phân nhánh ở gốc, theo một nghiên cứu năm 2001 trên tạp chí Nature, được PBS công bố trong tập "Eons" năm 2021. Chúng có thể phát triển lớn hơn nhiều so với các lá trước đó, cho phép chúng hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Khoảng 390 triệu năm trước, chúng xuất hiện lần đầu tiên, nhưng chúng chỉ bắt đầu với quy mô nhỏ và chỉ trở nên phổ biến sau 30 triệu năm, tức là vào cuối kỷ Devon.

Theo nghiên cứu, sự chậm trễ 30 triệu năm đó là do nồng độ carbon dioxide (CO2) cao trong thời gian đó, khiến Trái đất trở nên quá nóng đối với những chiếc lá megaphyll lớn. Nói một cách đơn giản, chúng sẽ hấp thụ quá nhiều ánh sáng mặt trời và dễ bị hâm nóng. Tuy nhiên, mức CO2 giảm mạnh trong kỷ Devon đã mang lại lợi ích cho megaphylls nhiều hơn. Trong khi các megaphylls lớn có thể thích nghi với nhiều lỗ khí khổng để hấp thụ lượng CO2 đang suy giảm ở mức cao hơn, thì việc giảm lượng khí nhà kính này làm mát hành tinh. Những chiếc lá như vậy sau đó có thể thúc đẩy sự cách mạng của rừng thực vật.

Vì sao cây có gỗ?

Theo Tom Kimmerer, một nhà khoa học về rừng ở Kentucky, một cái cây chỉ đơn giản là một giải pháp cho một vấn đề và vấn đề đó là khả năng tiếp cận với ánh sáng.

Cây thân thảo, hoặc cây mềm, không thân gỗ, và cỏ thường mọc thấp dưới mặt đất, là những thực vật đầu tiên trên mặt đất. Tuy nhiên, ngay khi một cây phát triển cao hơn những cây khác, đã có sự cạnh tranh về ánh sáng mặt trời.

Theo Kimmerer, "Đặc tính là một loại cây sống lâu năm giữ cho lá của nó cao hơn lá của các cây còn lại để đón ánh mặt trời, đó là điều sống còn của một cây để nó hoạt động hiệu quả."

Ví dụ, cây cối có thân dày để hỗ trợ trọng lượng bên trên và nâng chúng lên cao hơn, giúp chúng tiếp xúc nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Xylem và phloem, các mô tạo nên vòng của cây, cũng cung cấp một hệ thống dẫn nước hiệu quả cho cây cối để hút nước lên cao và vận chuyển chất dinh dưỡng trở lại. Ngoài ra, cây cối có bộ rễ lớn, mạnh mẽ để cung cấp tất cả lượng nước của hệ thống.

Cây thân thảo chia sẻ nhiều đặc điểm với cây xanh lá cây, bao gồm có thân để hỗ trợ trọng lượng của chúng, có xylem và phloem để vận chuyển nước và chất dinh dưỡng, và có hệ thống rễ. Những đặc điểm này không phải lúc nào cũng mạnh như trong một cái cây cao vài chục mét. Thực tế là cây thân thảo không được làm từ gỗ là điều duy nhất tạo nên sự khác biệt.

Theo Kimmerer, "Gỗ là một trong những cấu trúc tuyệt vời nhất trên thế giới bởi vì nó là một sự thích ứng giúp giải quyết đồng thời nhiều vấn đề." Gỗ có ba điều hoàn toàn cần thiết cho một cái cây: nó đủ chắc chắn và linh hoạt để hỗ trợ cây vươn cao; nó rất hiệu quả trong việc vận chuyển nước trên một quãng đường dài và nó cũng rất hiệu quả trong việc lưu trữ chất dinh dưỡng. Nếu không có gỗ, cây cối sẽ phải vật lộn để vận chuyển nước và chất dinh dưỡng trong cơ thể.

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống

Nguồn tin:

 

Tham gia bình luận