اولین جنگل‌های زمین چه زمانی ظهور کردند؟

از مرتفع‌ترین گیاهان روی زمین در ردوود کالیفرنیا تا بزرگ‌ترین درختان جنگل‌های بارانی گرمسیری آمازون، جنگل‌ها ابدی به نظر می‌رسند؛ اما آن‌ها هم مانند هر ‌گونه‌ی زنده‌ یا اکوسیستمی دارای تاریخ تولد هستند. گرچه گیاهان حدود ۴۷۰ میلیون سال پیش روی زمین ظهور کردند، قدمت درخت‌ها و جنگل‌ها به ۳۹۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد. به گفته‌ی کریس بری، دیرینه‌شناس دانشگاه کاردیف بریتانیا، در این بازه، پیش‌نیازهای ژنتیکی برای شکل‌گیری درخت‌ها به آرامی تکامل پیدا کردند و بدین‌ترتیب درختان بر دیگر گونه‌های گیاهی غالب شدند.

بری و همکاران او در سال ۲۰۱۹، کشف کهن‌ترین جنگل جهان را در مجله‌ی Current Biology گزارش دادند. براساس شواهد به‌دست‌آمده از این جنگل در کایروی نیویورک، اجزای درختان و جنگل‌ها از جمله چوب، ریشه‌ها و برگ‌ها در میان جمعیت گیاهی انبوه، حدود ۳۸۵ میلیون سال پیش در دوره‌ی دوونین پدیدار شدند که بسیار زودتر از زمان پیش‌بینی‌شده است.

جنگل‌ها میلیون‌ها سال پس از ظهور اولین گیاهان زمین به تکامل رسیدند. در این زمان ریشه‌ها و شاخه‌ها به وجود آمدند و سطح کربن‌دی‌اکسید آن‌ها تنظیم شد.

محوطه‌ی کایرو منبع ریشه‌های فسیل‌شده‌‌ی درختان کهن است. این ریشه‌ها نشان می‌دهند که درخت‌ها چه زمانی روی زمین پدید آمدند. به باور بری:

ما فسیل‌های درختان را نمی‌بینیم بلکه نقشه‌ای از محل قرارگیری آن‌ها را می‌بینیم درنتیجه به زیست‌بوم جنگل پی می‌بریم.

نقشه‌ی فسیل‌ شامل گونه‌ی archaeopteris، گیاهی کهنسال با ریشه‌های چوبی و شاخه‌های عظیم برگدار مشابه درختان مدرن است. یافته‌های این درخت در گزارش دانشگاه بینگامتون نیویورک منتشر شدند. رشد جنگل‌های اولیه به تکامل اجزایی که درخت را تعریف می‌کنند، وابسته بود. به گفته‌ی بری:

فکر می‌کنم محرک اصلی رشد جنگل‌ها، به تکامل وابسته است. برای مثال می‌توان به رشد آناتومی‌هایی اشاره کرد که شاخه‌سازی‌های پیچیده‌تر را میسر می‌سازند. چنین آناتومی‌هایی در حین تکامل گیاهان پدیدار شدند.

در اینجا مردی را در حال بررسی حلقه‌های درختی قطع‌شده مشاهده می‌کنید. او با این کار می‌خواهد سن درخت را تخمین بزند.

برای مثال سیستم‌های شاخه‌سازی اولیه در دوره‌ی سیلورین (۴۴۳٫۸ میلیون تا ۴۱۹٫۲ میلیون سال قبل) و درست قبل از دوره‌ی دوونین توسعه پیدا کردند درحالی‌که براساس دو گزارش باغ گیاه‌شناسی بروکلین، اولین ریشه‌ها در اوایل دوونین به وجود آمدند. سپس درخت‌ها به قابلیت‌های جدیدی مثل رشد بیشتر از رقبا و جذب نور خورشید دست یافتند.

برخی تغییرات محیطی هم در ظهور ویژگی‌های درختان نقش داشتند. مگافیل‌ها یا برگ‌های بزرگ رایج کنونی که براساس رگ‌های منشعب شناخته می‌شوند، امروزه می‌توانند بسیار بیشتر از گونه‌های پیشین خود رشد کنند و نور خورشید بیشتری را جذب کنند. براساس پژوهشی که در سال ۲۰۰۱ در مجله‌ی Nature منتشر شد و مستند Eons در سال ۲۰۲۱، این برگ‌ها برای اولین بار در حدود ۳۹۰ میلیون سال پیش ظاهر شدند اما کوچک بودند و سپس در حدود ۳۰ میلیون سال بعد در اواخر دنووین به برگ‌هایی رایج تبدیل شدند.

دلیل این تأخیر این بود که سطوح بالای کربن‌دی‌اکسید، زمین را برای مگافیل‌ها بسیار داغ ساخته بود. این برگ‌ها نور خورشید زیادی را جذب می‌کردند و بیش از اندازه گرم می‌شدند. کاهش سطح کربن دی‌اکسید در دوران دوونین به سود مگافیل‌ها بود. بدین‌ترتیب کاهش این گاز گلخانه‌ای باعث سرد شدن سیاره شد درنتیجه با افزایش روزنه‌های برگی، مگافیل‌ها سطح بالاتری از کربن‌دی‌اکسید را جذب کردند و در نهایت این برگ‌ها به تکامل جنگل کمک کردند.