Самые древние деревья Земли

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.

Окаменелые остатки деревьев из Гилбоа

в музее под открытым небом

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

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. Giantcladoxylopsid trees resolve the enigma of the Earth's earliest forest stumps atGilboa 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

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.

Источники:

1. William E. Stein, Christopher M. Berry, Linda VanAller Hernick, Frank Mannolini. Surprisingly complex community discovered in the mid-Devonian fossil forest at Gilboa // Nature. 2012. V. 483. Pp. 78–81.
2. Brigitte Meyer-Berthaud, Anne-Laure Decombeix. In the shade of the oldest forest // Nature. 2012. V. 483. P. 41–42.

См. также:

1. William E. Stein, Frank Mannolini, Linda VanAller Hernick, Ed Landing, Christopher M. Berry. Giant cladoxylopsid trees resolve the enigma of the Earth's earliest forest stumps at Gilboa // Nature. 2007. V. 446. Pp. 904–907.

Алексей Гиляров