Khám phá mạng lưới hóa thạch của mạng rễ 385 triệu năm tuổi mới đây đã giúp các nhà khoa học tưởng tượng lại những khu rừng đầu tiên trên thế giới từng trông như thế nào.
Gần thị trấn nhỏ Cairo ở ngoại ô New York, bên dưới một mỏ đá, các nhà khoa học đã tái tạo lại những gì còn lại của một khu rừng già hùng vĩ và trưởng thành. Đó là nơi sinh sống của ít nhất ba loài thực vật sớm nhất trên thế giới.
Một số cây ban đầu được gọi là cladoxylopsids trông giống như những thân cây cần tây lớn, cao 10 mét, hướng lên trời. Những cây khác giống cây thông, nhưng với những chiếc lá có lông giống như cây dương xỉ (Archaeopteris). Loài thực vật thứ ba có phần gốc hình củ và tán của các nhánh giống như dương xỉ (Eospermatopteris).
Hình ảnh rễ cây hóa thạch ở Cairo, New York.
Bảy mặt cắt song song của địa điểm Cairo khiến các nhà nghiên cứu cho rằng những cây nguyên sinh này khá già và lớn. Do đó, chúng không tập trung dày đặc với nhau mà tương đối rải rác trên một vùng ngập lũ được xói mòn và chảy theo mùa.
Thời kỳ khô hạn là một phần thường xuyên của chu kỳ, nhưng khu rừng Cairo theo sông Catskill, dường như là nơi cư trú của những cây nguyên sinh mà chúng ta từng nghĩ chỉ có thể sống sót trong đầm lầy hoặc đồng bằng sông.
Những cây giống cây này thuộc chi Eospermatopteris, chúng trông giống như những cây dương xỉ cao đứng trên các gốc cây củ.
Bởi vì những cây cao chót vót này có rễ cạn và không phân nhánh, chúng có thể không thích nghi được tốt trong điều kiện khô hạn hơn. Do đó, sự hiện diện của chúng ở các vùng ngập lụt cổ ở Cairo là điều khó hiểu.
Trước đây, các nhà khoa học mới chỉ tìm thấy bằng chứng về cây Eospermatopteris trong điều kiện đất thấp ẩm ướt như địa điểm thời tiền sử Gilboa, cũng ở New York.
Tuy nhiên, không giống như các đầm lầy của Gilboa, địa điểm ở Cairo đã có từ 2 đến 3 triệu năm tuổi và cảnh quan của nó khá đa dạng.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, nó từng được tạo thành từ một con kênh bị bỏ hoang với một vùng trũng chỉ chứa đầy nước vào một số mùa nhất định.
Cây Eospermatopteris dường như phát triển mạnh ở đây, có thể trong hơn 16.000 năm. Các nhà nghiên cứu cho biết, rễ của chúng đã thích nghi với điều kiện bán khô hạn và khả năng xảy ra lũ lụt trong thời gian ngắn.
Tại địa điểm nghiên cứu ở Cairo, các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy bằng chứng về hệ thống rễ sâu hơn từ các loài thực vật giống cây thông đã tuyệt chủng, thuộc giống Archaeopteris. Đây là những cây cao cấp hơn so với cây Eospermatopteris, với các nhánh gỗ và lá thật có thể quang hợp. Chúng cũng có rễ sâu hơn, đôi khi lan rộng 11 mét và sâu 7 mét.
Chính những đặc điểm này lần đầu tiên được cho là đã cho phép những cây giống dương xỉ nguyên thủy thoát ra khỏi các đầm lầy đất thấp cách đây hàng trăm triệu năm, cuối cùng tiến vào những khu vực khô hạn hơn như đồng bằng ngập lũ, nơi mực nước ngầm có thể lên xuống.
Nhưng những phát hiện mới cho thấy ngay cả những cây Eospermatopteris nguyên thủy, không có lá thật hoặc rễ sâu, có thể đã rời khỏi đầm lầy trong điều kiện khô hạn hơn.
Nhà sinh thái học tiến hóa Khudadad từ Đại học Binghamton, New York cho biết: "Phát hiện này cho thấy những cây cổ thụ sớm nhất có thể sống trong nhiều môi trường và không bị giới hạn trong môi trường ẩm ướt. Không chỉ cây cối có thể chịu được môi trường khô hạn hơn mà còn cả môi trường khắc nghiệt của những vùng đất sét rộng lớn từng thống trị đồng bằng Catskill".
Vậy tại sao chúng ta thường thấy cây Eospermatopteris thống trị các vùng châu thổ thời tiền sử trong khi cây Archaeopteris thống trị vùng ngập lụt?
Nguyên nhân vì cây cối vẫn sử dụng bào tử chứ không phải hạt để sinh sản, chắc chắn chúng sẽ có nhiều khả năng sống gần sông hoặc nguồn nước có thể mang gene của chúng đi xa hơn.
Các tác giả của nghiên cứu mới cho rằng các hồ sơ hóa thạch có thể đang đánh lừa chúng ta. Khu rừng Cairo thời tiền sử được cho là đã biến mất sau một trận lụt dài hạn làm ngập úng cây cối và giết chết chúng. Nhưng lớp trầm tích được tạo ra sau đó có thể đã bảo tồn gốc rễ của chúng theo cách rất hiếm khi xảy ra ở các vùng đồng bằng ngập lũ và phổ biến hơn là ở các vùng đồng bằng.
Với độ tuổi tuyệt đối của khu rừng thời tiền sử Cairo, các nhà nghiên cứu nghi ngờ cấu trúc của nó là một điều bất thường. Họ cho rằng nó rất có thể nó là đại diện của những khu rừng trưởng thành trong thời gian chưa được bảo tồn hoặc chưa được khám phá.