Các nhà khoa học phát hiện khu rừng cổ đại lâu đời nhất trong lịch sử Trái Đất, cách chúng ta 385 triệu năm

Tại một mỏ đá bỏ hoang gần trị trấn Cairo, New York, các nhà khoa học bất ngờ phát hiện thấy tàn tích của một khu rừng lâu đời nhất từng tồn tại trong lịch sử Trái Đất. Những tảng đá 385 triệu năm tuổi ở đây đã gìn giữ được hóa thạch rễ của hàng chục cây cổ thụ.

Phát hiện này được coi là một bước ngoặt trong lịch sử hình thành sự sống trên hành tinh. Khi những cây cổ thụ phát triển được những cụm rễ như này, chúng đã tiêu thụ để rút bớt lượng carbon dioxide (CO₂) trong khí quyển và khóa carbon lại. 

Hiệu ứng này đã khiến khí hậu hành tinh thay đổi một cách toàn diện, dẫn đến kết quả của bầu khí quyển mà chúng ta đang hít thở được ngày nay.

Nơi mà họ đang đứng trong bức ảnh là một cụm rễ siêu to khổng lồ với đường kính xuyên tâm rộng 11 mét của và đường kính rừng nhánh rễ lên tới 15 cm.

Christopher Berry, một nhà cổ sinh vật học tại Đại học Cardiff, Vương quốc Anh cho biết tầng mỏ đá mà nhóm nghiên cứu tìm thấy có kích thước bằng một nửa sân bóng bầu dục. Đó là một lớp cắt ngang qua ngay dưới bề mặt của khu rừng cổ đại.

"Dạo bước qua đây là bạn đang đi bộ qua những gốc cây cổ đại", Berry nói. "Đứng trên mặt mỏ đá này, chúng tôi có thể hình dung ra được toàn bộ khu rừng từng sống xung quanh đây, trong trí tưởng tượng của mình".

Lần đầu tiên Berry và các đồng nghiệp phát hiện ra địa điểm này là vào năm 2009. Nhưng cho đến tận bây giờ, nhóm vẫn đang phân tích các hóa thạch chứa trong đó. Nơi mà họ đang đứng trong bức ảnh là một cụm rễ siêu to khổng lồ với đường kính xuyên tâm rộng 11 mét.

Từng sợi rễ có đường kính trung bình khoảng 15 cm, đại diện cho một cây Archaeopteris đại thụ. Archaeopteris là một loại cây từng sống ở thời tiền sử có rễ gỗ lớn và cành lá sum suê. Nó có liên quan đến những loài cây hiện đại, theo báo cáo của nhóm nghiên cứu trên tạp chí Sinh học hiện tại.

Trước đây, hóa thạch Archaeopteris lâu đời nhất được tìm thấy có niên đại không quá 365 triệu năm tuổi, Berry nói. Chính xác từ bao giờ loài cây này tiến hóa thành cây hiện đại vẫn là một dấu mốc không rõ ràng.

Nhưng bây giờ, phát hiện ở Cairo đã cho thấy Archaeopteris bắt đầu quá trình chuyển đổi của nó vào khoảng 20 triệu năm trước, Patricia Gensel, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Bắc Carolina cho biết.

"Kích thước của các hệ thống gốc đó đã thực sự thay đổi cái nhìn của chúng ta", cô nói. Bởi 20 năm về trước, các nhà nghiên cứu cho rằng những cây có hệ thống rễ lớn và phức tạp như vậy không phát triển quá sớm trong lịch sử địa chất.

Archaeopteris là loài cây ảnh hưởng lớn tới khí hậu của hành tinh chúng ta.

Những cây như ở Cairo có ảnh hưởng lớn đến khí hậu cổ đại, Kevin Boyce, nhà địa chất học tại Đại học Stanford ở Palo Alto, California, nhấn mạnh thêm. Chúng có rễ sâu xâm nhập và phá vỡ các tảng đá bên dưới lòng đất.

Các nhà địa chất học gọi quá trình này là phong hóa, và nó kích hoạt các phản ứng hóa học hút CO₂ từ khí quyển và biến nó thành các ion carbonat trong nước ngầm. Carbon này cuối cùng chạy ra biển và bị khóa xuống đá vôi.

Một phần do thời tiết và các tác động kích thích của nó, nồng độ CO₂ trong khí quyển mới giảm xuống đến mức như bầu khí quyển hiện nay. Và điều đó xảy ra ngay sau sự xuất hiện của các khu rừng gỗ. 

Vài chục triệu năm trước, những cây cổ thụ ở đây đã phải cao gấp 10 đến 15 lần so với ngày nay.

Một số nghiên cứu cho thấy việc loại bỏ rất nhiều CO₂ trong khí quyển đã trực tiếp giúp nồng độ oxy gia tăng một cách bền vững, với bầu khí quyển chứa khoảng 35% oxy vào 300 triệu năm trước.

Và hệ quả là sự tiến hóa của các loài côn trùng. Một số loài sống bên trong các khu rừng thời cổ đại thậm chí đã có sải cánh dài tới 70 cm.

Ngay cả những thế hệ cây cổ thụ phát triển ở thời điểm vài chục triệu năm sau khu rừng Cairo cũng có tác động gián tiếp đến khí hậu hiện đại của chúng ta. Như Berry nói, những cây gỗ này sau khi bị chôn vùi trong lòng đất đã tạo ra than đá, thứ nhiên liệu phục vụ trong Cách mạng Công nghiệp lần thứ nhất ở Châu Âu và Bắc Mỹ.

Một cụm rễ in hằn trong đá hóa thạch ở Cairo.

Đây không phải là lần đầu tiên Berry và các đồng nghiệp khám phá ra một khu rừng nguyên sinh. Vào thế kỷ 19, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một khu rừng hóa thạch ở Gilboa, New York, cách địa điểm Cairo khoảng 40 km. Khu rừng này chứa các mẫu vật có niên đại 382 triệu năm tuổi.

Từ năm 2010, Berry và các đồng nghiệp của ông đã kiểm tra một mỏ đá tại Gilboa còn bảo tồn được những hóa thạch rễ cây cổ thụ. Nhưng những cụm rễ ở Gilboa thuộc về những cây nguyên thủy hơn có thể liên quan đến dương xỉ hoặc cây đuôi ngựa.

Những họ cây này không thể sinh ra rễ sâu, thân gỗ để tác động đủ nhiều tới thời tiết hoặc khí hậu trên hành tinh.

Điều này có nghĩa là những cây cổ thụ mọc ở Cairo mới chính là những người khổng lồ xoay vần thế vận của hành tinh. Chúng đứng đó từ hàng trăm triệu năm trước, với thân gỗ lớn, những cụm rễ ăn sâu chắc chắn cắm vào đá, một tán cây khổng lồ tạo ra bóng râm.

Archaeopteris không chỉ ấp ủ và nuôi dưỡng những sự sống, những loài sinh vật xung quanh mình, mà còn giúp thúc đẩy quá trình sự sống tiến hóa và bao phủ trên khắp Trái Đất.

Tham khảo Sciencemag