据估计，地球上的树木有3万亿棵，比银河系中的恒星还要多。这些神奇的木本植物可以从天空中吸收二氧化碳，保护土壤免受侵蚀，使水在生态系统中循环，并支持无数形式的生命。我们很大程度上要感谢它们复杂的根系。

　　根从树干根部发芽，相当于树木的消化道，与周围的土壤交换水分和养分。根实际上是固定植物的基础，根长得越宽，地面上的东西就能长得越大、越强。在它们的现代形态中，它们帮助树木主宰了它们的栖息地，并蔓延到全球。

　　英国卡迪夫大学的古植物学家Christopher Berry说:“根使(树的)生理能力最大化。”“一个有效的生根系统是一棵成功的树的关键。”

　　但根并不总是像今天这样，研究人员长期以来一直对树木如何以及何时进化出广阔的地下管道感到困惑。

　　现在，贝瑞和他的同事们的新研究表明，这些巨大结构的现代版本比以前想象的更深入地扎根于树栖动物的家谱中。他们的团队在纽约开罗城外发现了地球上已知的最古老的森林，详细信息发表在今天的《当代生物学》杂志上。这片古老的林地有3.85亿年的历史，早于种子植物的出现，而种子植物几乎包括了所有现存的树木。古生代森林也是复杂的树根系统遗迹的家园，这些树根系统与今天仍然存在的树根系统惊人地相似。

　　树木似乎很早就找到了理想的生根策略，并从此坚持下来。

　　北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina, Chapel Hill)的古植物学家帕特里夏·根塞尔(Patricia Gensel)说:“这将这种根系的起源推回到了过去。”帕特里夏·根塞尔专门研究泥盆纪植物，泥盆纪横跨4.19亿到3.6亿年前。“到泥盆纪中期，我们已经有了相当复杂的树木，”没有参与这项研究的Gensel说。“在此之前，我们永远不可能这么说。”

　　几十年来，研究人员一直意识到开罗遗址及其潜在的化石宝藏。但直到2009年，贝瑞在纽约州立博物馆的同事们才发现了该遗址最珍贵的宝石之一:一个精心设计的根系系统的原始保存遗迹。

　　世界

　　纽约开罗最古老的化石森林

　　从树干根部向外伸展约18英尺，深入土壤，根结实，分枝，复杂，精致的细根从它们的尖端伸出。换句话说，它们看起来“非常现代，基本上就是你现在在我家院子里看到的东西，”宾厄姆顿大学的古植物学家、主要作者威廉·斯坦说。但将这些化石与斯坦因附近的云杉分开，是一个大约3.85亿年的进化鸿沟。

　　研究人员意识到，这些化石根属于始祖鸟(不要与不相关的类鸟恐龙始祖鸟混淆)，研究人员认为始祖鸟属产生了第一棵“现代树”。像今天的橡树和枫树一样，始祖鸟拥有扁平的绿色叶子，非常适合吸收阳光，而粗壮的树干可以帮助植物生长和成长。斯坦说，在开罗发现的巨大根系现在为始祖鸟增添了另一个当代特征，使这种树具有利用资源的三连冠特征，这可能有助于它们在泥盆纪末期占领世界森林。

　　“我们称之为一场革命，”他说。“很多这些功能……信号较高的代谢率。它们一起出现在始祖鸟中，几乎就像一个奇迹。”

　　始祖鸟到达开罗的时间比预期的要早，这让科考队大吃一惊。向西25英里处是另一个遗址，吉尔博亚，在被邻国开罗取代之前，它被广泛认为是世界上最古老的化石森林。在吉尔波亚，森林里曾经生长着茂密的卵蕨，这是一种类似于现代蕨类植物的植物属，用叶子代替叶子，有中空的海绵树干。

　　密歇根大学(University of Michigan)的古植物学家莫莉·吴(Molly Ng)没有参与这项研究，她说，卵蕨树也是开罗的一种固定植物，这表明这种植物是一种多面手。但是它们的基部被浅而细长的树根包围着，这些树根可能只存活了一两年就被树木取代了——与支撑它们的始祖鸟亲戚的庞大网络完全不同。

　　贝瑞说，与始祖树不同的是，始祖树没有传播到吉尔伯亚，可能是因为这个地方太湿了，不适合这种深根树。在开罗，土壤似乎经历了一段时间的干燥，这使得始祖鸟能够深入土壤，而不会冒着被淹死的风险。然而，该地区确实偶尔会经历洪水，其中一次相当严重的洪水将研究小组新发现的化石冻结在数亿年前。

　　是什么促使始祖鸟进化出这一套营养丰富的特征尚不清楚。但无论何时何地，这种转变发生了，它都标志着数百万年前覆盖地球的虾类植物的急剧消失，根塞尔说。“开罗现场的情况……从某种意义上说，这是令人震惊的。”

　　加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的古植物学家辛迪·罗伊(Cindy loy)没有参与这项研究，她说，研究小组的发现还告诉我们，在泥盆纪中期，谁和谁一起生长。“泥盆纪遗址很少……在那里你可以从三维的角度了解森林的样子，”她说。但保存完好的开罗是个明显的例外。

　　尽管相隔几十英里和几百万年，斯坦认为开罗和吉尔波亚的化石是曾经覆盖卡茨基尔山脉的同一景观的一部分——一个独特的树木社区，每个都是独特的生命生态系统的家园。

　　这些森林和其他类似的森林共同塑造了整个地球。木本树干在死亡之前从空气中吸收碳，并将分子沉积在地下以孕育新生命。树叶遮蔽了土壤，保护它的居民免受无情的阳光照射。树根在泥土中挣扎，改变了它的化学性质，并将碳酸输送到海洋中。在树木的支撑下，整个景观得以抵御洪水和恶劣天气。

　　由于二氧化碳的流失，大气急剧冷却，很可能导致地球进入了一个漫长的冰期。生命之树的一些分支消失了，而其他物种则迁移到陆地上并多样化。“这些森林的到来创造了现代世界，”贝瑞说。

　　斯坦说，这些发现让我们对地球正在经历的气候变化有了清醒的认识。在世界各地，森林正在被砍伐，史前树木留下的古老碳——我们的主要煤炭来源——正在被挖掘和燃烧。斯坦因说:“今天发生的事情与泥盆纪的情况正好相反。”再一次，彻底的改变始于树木，也终结于树木。