Cách đây 400 triệu năm, trên Trái đất chưa hề có gỗ bởi cây thân gỗ mới chỉ xuất hiện cách đây 390 triệu năm tại Cairo (New York, Mỹ).

Từ Trung Quốc- nơi phát hiện ra cây Bách (loài thực vật cao nhất châu Á, với chiều cao lên đến 102 mét) đến Amazon khu rừng nhiệt đới lớn nhất hành tinh và cả những khu rừng cổ đã có cách đây vài thế kỉ. Tất cả đều có chung một đặc điểm giống như các loài và các hệ sinh thái khác: chúng đều có “ngày sinh”. Theo như nghiên cứu mặc dù khoảng 470 triệu năm về trước thực vật đã lần đầu tiên xuất hiện trên cạn nhưng phải đến gần 390 triệu năm sau thì rừng và cây cối mới bắt đầu xuất hiện.



Theo nhà cổ sinh vật học Chris Berry (Đại học Cardiff- vương quốc Anh) trong khoảng thời gian đó thực vật vẫn đang dần dần phát triển và hoàn thiện các tiền chất di truyền cần thiết để tạo ra cây. Sau đó chúng mới có thể sinh sôi và bùng nổ và số lượng với các loài thực vật khác nhau. 

Vào năm 2019, Chris Berry và các cộng sự đã đưa ra báo cáo về khu rừng được cho là lâu đời nhất (ghi nhận trên tạp chí: Sinh học đương đại); khu rừng này được phát hiện tại Cairo (New York- Mỹ). Theo như tiết lộ của các nhà nghiên cứu những đặc điểm của cây cối, rừng- cụ thể là gỗ, rễ và lá 

Ngoài ra Chris Berry còn cho biết hệ thống rễ hóa thạch của những cây cổ thụ hiện đã được bảo tồn, xác định được chính xác nơi chúng sinh ra. 

Vì sao cây có rễ?

Archaeopteris (là một loài thực vật cổ đại có “rễ gỗ lớn và cành gỗ có lá”) giống như những cây hiện đại bây giờ đã được ghi lại trong “bản đồ hóa thạch” (theo báo cáo của Đại học Binghamton- New York). Qua đó phát hiện cây Archaeopteris sớm nhất là vào khoảng 365 triệu năm về trước. 

Nhà cổ sinh vật học người Anh cho biết sự phát triển của những khu rừng sơ khai này phụ thuộc nhiều vào sự tiến hóa của các tiền thân để xác định được các đặc điểm của cây. Chris Berry nhận định: “Tôi nghĩ yếu tố kích hoạt là sự tiến hóa cho phép cây có hệ thống phân nhánh ở gốc (tiền thân của rễ) phức tạp hơn”. Để có thể xây dựng các cấu trúc giống như cây cối ngày nay những bộ phận như vậy cần phải xuất hiện khi thực vật đã phát triển “bộ công cụ di truyền”.

Ví dụ, như hai báo cáo từ vườn bách thảo Brooklyn đã cho thấy các hệ thống phân nhánh ở gốc ban đầu đã phát triển ngay trong kỷ Silur cách đây 443,8 triệu đến 419,2 triệu năm (trước kỉ Devon), trong khi vào đầu kỉ Devon những rễ đầu tiên mới xuất hiện. Những cây có rễ sẽ có những lợi thế lớn hơn, nhất là khả năng cạnh tranh vươn cao để hấp thụ ánh sáng mặt trời; theo như quy luật chọn lọc tự nhiên chúng truyền lại đặc điểm có ích này cho thế hệ sau.

Vì sao cây có lá rộng?

Một số tác động của yếu tố môi trường cũng có thể đã tạo ra ít nhất một đặc điểm quan trọng của cây. Vào năm 2001 trên tạp chí Nature có đăng tải một nghiên cứu về vấn đề này và được PBS giới thiệu nghiên cứu này trong tập “Eons” năm 2021. Nghiên cứu nói về Megaphylls (là loại cây lá phổ biến ngày nay, đặc trưng bởi các gân phân nhánh ở gốc). Vì chúng phát triển lớn hơn các lá trước đó nên chúng có thể hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Loài cây này xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng 390 triệu năm trước nhưng chỉ với số lượng ít ỏi và chỉ trở nên phổ biến hơn sau 30 triệu năm (tức vào cuối kỷ Devon).

Sự chậm trễ 30 triệu năm đó xảy ra là do nồng độ carbon dioxie (CO2) cao khiến trái đất khi ấy trở nên quá nóng đối với những chiếc lá Megaphyll lớn. Giải thích một cách dễ hiểu là do bề mặt lá lớn khiến chúng hấp thụ quá nhiều ánh sáng mặt trời và dễ dàng bị hâm nóng. 

Tuy nhiên, mức CO2 giảm mạnh trong kỷ Devon đã mang lại lợi ích lớn cho Megaphyll. Chúng có thể dễ dàng thích nghi với nhiều lỗ khí khổng để hấp thụ lượng CO2 đang suy giảm ở mức cao hơn vì việc giảm lượng khí nhà kính này giúp hành tinh trở nên mát mẻ hơn. Megaphyll có thể giúp thúc đẩy cuộc sống cách mạng về rừng của thực vật.

Vì sao cây có gỗ?

Tom Kimmerer- một nhà khoa học về rừng tại Kentucky, từng chia sẻ 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 (tức những loại cây mềm) là những loài thực vật đầu tiên xuất hiện trên trái đất, chúng thường mọc dưới mặt đất không có thân gỗ hay cao lớn. Nhưng sự cạnh tranh về ánh sáng mặt trời đã bắt đầu ngay khi có một cây mọc cao hơn tất cả các cây còn lại. 

Kimmerer từng nói: “Đặc tính là một số loại cây sống lâu năm giữ cho lá của nó cao hơn lá của các cây còn lại để đón ánh nắng mặt trời, đó là điều sống còn của một cây để nó hoạt động hiệu quả.”

Ví dụ như việc cây cối có thân dày để hỗ trợ trọng lượng bên trên và giúp chúng vươn cao hơn, cũng từ đó mà chúng có thể hứng nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Thêm vào đó nhờ xylem, phloem và các mô tạo thành vòng, cây cối đã tự tạo cho mình một hệ thống dẫn nước hiệu quả nhằm hút nước lên cao và mang các chất dinh dưỡng trở lại. Đồng thời cũng nhờ có bộ rễ lớn và hoạt động hiệu quả nên cây có thể cung cấp đủ lượng nước cho hệ thống. 


Tin liên quan

Ngôi mộ kì lạ được tìm thấy tại London


Không quá khác biệt với cây thân gỗ, cây thân thảo cũng có nhiều những đặc điểm tương tự: chúng có thân để hỗ trợ trọng lượng, đều có xylen và phloem để mang nước và chất sinh dưỡng, và các cây thân thảo cũng có hệ thống rễ giống cây thân gỗ. Tuy nhiên những chức năng này không cần thiết phải hoạt động với cường độ giống như trong một cái cây cao vài chục mét. Sự khác biệt lớn nhất của cây thân thảo và cây thân gỗ chính là ở phần thân cây không phải là gỗ hay ta có thể nói chính gỗ đã tạo nên sự khác biệt.

Kimmerer nói: “Gỗ là một trong những cấu trúc tuyệt vời nhất trên thế giới bởi vì nó là một sự thích ứng giúp giản quyết đồng thời nhiều vấn đề. Gỗ làm được ba điều hoàn toàn cần thiết cho một cái cây: nó đủ chắc chắn và linh hoạt để giúp cây vươn cao; nó rất tốt trong việc vận chuyển nước trên một quãng đường dài và nó cũng rất tốt trong việc lưu trữ chất dinh dưỡng. Không có gỗ, cây cối sẽ oằn mình dưới sức nặng của chính chúng và phải vật lộn để vận chuyển nước và chất dinh dưỡng trong cơ thể.”

 

 

 

 

Chủ đề liên quan