Самый древний лес на Земле был по крайней мере трёхъярусным

Представления о том, что первые, появившиеся в девонском периоде, леса были образованы деревьями одного вида, не подтвердились при тщательном изучении самого известного скопления ископаемых древесных остатков около местечка Гилбоа (Gilboa, штат Нью-Йорк, США). По-видимому, в этих лесах были по крайней мере три типа разных древесных растений, занимающие разные ярусы.

Обложка обсуждаемого номера журнала Nature с изображением девонского леса

Окаменелые остатки деревьев из Гилбоа в музее под открытым небом. Изображение с сайта hudsonvalleygeologist.blogspot.com

Первые деревья и, соответственно, первые леса появились на Земле в среднем девоне — 398–385 миллионов лет назад. Это было начало того периода в развитии биосферы, который Г. А. Заварзин назвал «плантием» (от англ. «plant» — растение), поскольку завоёвывающие сушу высшие сосудистые растения становились основными продуцентами на Земле. Их необычайно высокая продукция (прирост массы) и достаточно большая биомасса обеспечивали вывод из круговорота большого количества углерода, что приводило к существенному снижению содержания углекислого газа в атмосфере. «Плантий» продолжается и сейчас, но про его начало нам известно очень мало.
Нижняя часть дерева Eospermatopteris из Гилбоа. Изображение с сайта hudsonvalleygeologist.blogspot.com

Первые находки окаменелых остатков деревьев девонского периода были сделаны еще в 1920‑х годах в штате Нью-Йорк, при раскопках карьера в окрестностях Гилбоа (см. Gilboa Fossil Forest). Вздутые основания стволов деревьев, относимых теперь к роду Eospermatopteris (класс вымерших растений Cladoxylopsida, родственных папоротникам), — всё, что осталось от этого древнего леса. Предполагалось, что произрастал он на болоте (для болотных растений нередки вздутые основания) и состоял только из деревьев одного яруса. Впрочем, как выглядели сами деревья и какого они были размера, оставалось неясным.
Общий облик самого старого известного нам дерева Eospermatopteris, как он был восстановлен недавно Стейном и его коллегами. Изображение из статьи Stein et al. Giant cladoxylopsid trees resolve the enigma of the Earth's earliest forest stumps at Gilboa в Nature

Только в 2007 году группа ученых во главе с Уильямом Стейном (William E. Stein) из Отдела биологических исследований университета Бингхэмптон (Binghampton) сумела по сохранившимся остаткам воссоздать общий вид Eospermatopteris (William E. Stein et al, 2007. Giant cladoxylopsid trees resolve the enigma of the Earth's earliest forest stumps at Gilboa). Выяснилось, что это были деревья с нетолстым стволом, высотой около 8 и более метров. Наверху ствол венчала корона лишенных листьев ветвей, так что в целом растение слегка напоминало пальму или древовидный папоротник.
Расчищенная часть карьера (общая площадь 1200 м2). Длина масштабной линейки 5 м. Изображение из дополнительных материалов к статье Stein et al. "Surprisingly complex community discovered in the mid-Devonian fossil forest at Gilboa" в Nature. Смотреть в увеличенном размере здесь

И вот недавно в журнале Nature появилась другая работа Стейна и его коллег. На этот раз исследователи обратились к тому самому карьеру около Гилбоа, где были найдены первые остатки Eospermatopteris. Они осторожно изъяли заполнивший карьер грунт (иногда вымывали его сильной струей воды) и докопались до «дна» — слоя древней почвы, по которому были разбросаны основания деревьев так, как они росли. На участке площадью 1200 м2 (см. фотографию и карту-схему) исследователи обнаружили 486 разных объектов, которые можно было трактовать как остатки растений. Большинство объектов — это разной степени сохранности основания деревьев Eospermatopteris. Но помимо них присутствовали остатки еще двух типов растений. Одни (видимо, представители порядка Aneurophytales из полностью вымершего класса Progymnospermopsida, далеких предков голосеменных) выглядели как горизонтально лежащие стебли диаметром около 15 см, а в длину достигающие 4 м. Эти «стебли», или правильнее сказать «ризомы» (корневища), иногда дихотомически ветвились. Было также очевидно, что они очень близко подходили к растениям Eospermatopteris и, возможно, использовали их как опору для роста (наподобие лиан). Наконец, третье растение, найденное на том же участке — это представитель древовидных плаунов Lycopsida. От них остались только горизонтальные стебли диаметром около 15 см. Сказать более точно о внешнем виде этих растений и их систематической принадлежности пока невозможно: слишком мало материала.
Карта-схема, показывающая расположение остатков ископаемых деревьев так, как они были раскрыты при недавней расчистке карьера. Кружками показаны остатки Eospermatopteris, черными линиями — остатки стеблей Aneurophytalean, серыми линиями — остатки плаунов (буквы j и k). Изображение из обсуждаемой статьи Stein et al. "Surprisingly complex community discovered in the mid-Devonian fossil forest at Gilboa" в Nature

Таким образом, лес, существовавший в девонском периоде в том месте, где сейчас располагается изученный карьер, был не столь простым и включал по крайней мере три типа разных древесных растений. Стейн и его коллеги полагают, что условия, в которых развивалось это растительное сообщество, не отличались стабильностью. Анализ отложений из соседних мест свидетельствует о том, что время от времени здесь наблюдалось значительное повышение уровня внутреннего моря и затопление леса. В заключение надо отметить, что грунт, изъятый из карьера, по окончании работ был возвращен на свое прежнее место. Богатый окаменелостями слой снова под защитой слоя осадков.
Схематическое изображение самого древнего (390 миллионов лет) леса, воссозданное на основе ископаемых остатков в окрестностях Гилбоа (Нью-Йорк, США). В этом лесу было по крайней мере три яруса. Самые высокие деревья (около 6 м в высоту) — это Eospermatopteris, ниже — образующие ризомы растения из группы Aneurophytales (Progymnospermopsida) растущие под землей, но выходящие и на поверхность. Третья группа (от которой меньше всего остатков) — представители плаунов (Lycopsida). Изображение из обсуждаемой статьи Brigitte Meyer-Berthaud и Anne-Laure Decombeix "In the shade of the oldest forest" в Nature

Никогда не понимал как что-то деревянное может окаменеть. Идешь по лесу, видишь трухлявый пенек, хлобысь по нему сапогом — а он каменный. :) Сапог порван, стопа сломана, а пеньку хоть бы что.

Это в каком лесу ты нашёл такой пенёк?

Вот как раз на основании того, что ни разу не сталкивался с таким пеньком я и усомнился в возможности превращения дерева в камень.

Такие пеньки просто так не валяются. Каменный уголь получается за счёт давления и отсутствия кислорода много миллионов лет, если мне память не изменяет, пеньки так же. Только почему они не становятся углём, а остаются пеньками? Задумчиво.

Каменный уголь тоже не очень-то и каменный. Где ты видела, чтобы камни горели? :)

Ты прав, не видела. Но я и каменного угля то в руках не держала. Камни тоже бывают хрупкие. Что собственно такое "камень"? Просто слово, которое объединяет под собой группу минералов схожих по некоторым признакам. Как "трава". Нет ведь такого растения "трава". Это только общее понятие. Есть гранит, есть кварц, есть мрамор, есть слюда и базальт. Они разные по "хрупкости" и "ковкости". Вот и уголь, почти каменный, хотя почему тогда другой "бурый", мне не ясно.

Да, камни бывают разные: от философского камня, то тех, которые в почках. :)

Камни в органах очень красивые на самом деле. Только их формирование и добыча не самые приятные и перспективные.

Да уж, еще та красота. Отворотясь не налюбуешься. :)
камни в почках

Случаются бракованные, ничего не поделаешь. :)

Тоже заинтересовалась, почему дерево окаменело, и вот что нашла в википедии: процесс окаменения происходит под землёй, когда дерево оказывается похороненным под осадком, но не портится из-за недостатка кислорода. Богатая минеральными веществами вода, текущая сквозь осадок, приносит минералы в клетки растения, и когда лигнин и целлюлоза распадаются, остаётся камень, повторяющий первоначальную форму. При этом все органические вещества замещаются минералами (зачастую силикатами, такими как кварц), а оригинальная структура дерева сохраняется.

Это многое проясняет. :) Тогда формально это не окаменение, а замещение дерева минералами. Но у меня новый вопрос: если это дерево пропитывается минералами, то окаменеть в первую очередь должны области, наиболее близкие к поверхности. Но разве эта каменная оболочка не мешала бы проникновению внутрь воды, препятствуя дальнейшей минерализации? :)

То есть, ты ведёшь к тому, что серединка должна быть "мягкой"?

Такой вариант кажется мне еще более сомнительным. Но я не понимаю как вода с минералами поступает вовнутрь после окаменения поверхностного слоя. И не понимаю почему дерево несколько тысяч лет ждет пока его пропитают минералы, а не гниет.

Минирализация не наступает за несколько минут, наверное, дерево пропитывается "минералкой", как губка, полностью и каменеет постепенно и равномерно по всему объёму.
Про то, что оно не гниёт сказали - нет свободного кислорода и много минерализированных вод. Можешь не даче попробовать провести эксперимент: наполнить большую бочку солью и поместить туда розу, зарыть под землю и лет через 50 посмотреть, что получиться.

Я на даче большую бочку заполнил совсем другой субстанцией и розу туда засовывать ну совсем не хочется. :)

Эта субстанция её разъест, точно.
Как думаешь, стоит реально попробовать опыт с солью и жёским растительным объектом? Хотя бы на год закопать какой-нибудь цветок?

Конечно стоит! Это же, в конце концов, очень выгодно! Покупаешь букет летом, когда цветы дешевые, закапываешь, а зимой откапываешь и даришь кому-нибудь, проверяя гипотезу и одновременно с этим экономя. Profit!

А если при этом подкаменеют, то и оригинально получится. Всё, начинаю закупать соль. :)

А где ты собралась ее закупать? Нужна не поваренная соль, а какой-нибудь карбонат кальция... Делай все по технологии, а то у тебя получится не испытательный полигон для проверки теории, а соленая компостная яма. :)

Решать проблемы буду по мере их возникновения.
И надо запатентовать идею, пока кто-нибудь не сделал это до меня и не разбогател на шикарной идее.

Кварцевые деревья. Очень миленько!

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии