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 地球におい茂る木は3兆本を超えると言われており、その数は天の川の星々ですら凌駕する。

 これらの木々は、大気から二酸化炭素を吸収し、土壌を侵食から守り、水を生態系の中で循環させ、無数の生命を育む、私たち人間にとってもかけがえのない存在だ。

 幹から広がる根は、いわば植物の消化管のようなもので、周囲の土から水と栄養を交換している。また文字通りいかりとして植物を固定し、地上で高く広く成長する幹や枝葉を支えている。

 しかし、それは地球に登場した最初から今のような姿をしていたわけではなく、木がどのようにして地下の配管システムを進化させてきたのか、これまでずっと謎だった。

 だが、アメリカ・ニューヨーク州カイロ郊外で発見された3億8500万年前の森の化石がその謎を解き明かしてくれるかもしれない。
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3億8500万年前のデボン紀の森


 『Current Biology』(12月19日付)に掲載された研究によると、アメリカ・ニューヨーク州カイロ郊外で発見された世界最古の森の化石は3億8500万年前のデボン紀のもので、今のほとんどの植物がそうである種子植物が台頭した時期よりも前のものだ。

 この森に残されている根の名残は、現代の木々のものとよく似ているという。つまり、根は相当に早い段階から進化し、今にいたるまで使い続けられてきたらしいということだ。

 根の化石は幹を中心に5.5メートルほど広まり、土の奥深くに潜っている。しっかりと頑丈で、複雑に枝分かれし、その先端からは繊細な細根が伸びている。

 研究グループの一員であるニューヨーク州立大学ビンガムトン校のウィリアム・スタイン氏曰く、その見た目は「驚くほど現代的」だという。


World’s oldest fossil forest at Cairo, New York

植物の世界に登場した革命的な種


 この根は知られる限り最古の木「アーケオプテリス」のものであることが判明している。

 この木は、現代のオークやメープルのような日光を浴びるにはぴったりの平べったい緑の葉を茂らせ、高く成長しやすい太く立派な幹を持っていた。

 今回はさらに、リソースを有効に使える効率的な根が備わっていたことまでが明らかになった。これら三つの特徴を駆使して、デボン紀の終わりにかけて世界中に勢力を広めたのではないかと推測されている。

 「革命です。こうした特徴の多くはより高い代謝率のサインなのですが、それらすべてがほとんど奇跡のようにアーケオプテリスに現れたわけです」とスタイン氏は説明する。

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カイロの森とギルボアの森


 カイロから西に40キロの地点にあるギルボアには、これまで最古とされてきた森の化石がある。そこには現代のシダ植物に似た「エオスペルマトプテリス(Eospermatopteris)」が茂っていた。

 エオスペルマトプテリスはカイロの森にも多く見られ、かなり適応力が高かったらしいことが窺える。しかし、その根は浅く、華奢なもので、1年か、2年程度で次の世代に入れ替わっただろうと考えられている。

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エオスペルマトプテリスの根系の化石 Stein et al., Current Biology, 2019

 一方、アーケオプテリスがギルボアの森に勢力を伸ばすことはなかった。ベリー氏によれば、その理由は、深く根を張る植物にとっては少々土壌の水分が多すぎたからであるようだ。カイロの場合は定期的な乾季があったようで、そのためにアーケオプテリスは根腐れの心配なく、根を深く張り巡らせることができた。

 数十キロの距離と数百万年の隔たりがあるとはいえ、カイロとギルボアの森はかつてキャッツキル山脈をおおっていた同じ風景の一部だったのだろう、とスタイン氏は考えている。

 しかし、この地域はときおり洪水に見舞われてきた。そして特に酷いものが数億年前に発生し、カイロの森は現代の形になってしまった。

森の登場が現代世界を創造した


 アーケオプテリスがこのような効率的な根を進化させるにいたった理由は定かではない。だが、それがいつで、どのようなものであろうと、それまで地表をおおうだけだったちっぽけな植物からの劇的な出発を意味しているのは間違いない。

 それは地球全体の風景をも一変させるほどの出来事だった。 

 木々が大気から二酸化炭素を吸収し、やがて枯れたときにその分子を土の中に堆積させ、これがまた新しい命を育んだ。生茂る葉は日陰を作り出し、容赦なく照りつける太陽から生き物を守った。

 根は地下奥深くへと張り巡らされ、土壌の化学成分に変化を引き起こし、炭酸を海へと移動させた。そして木々が茂ることで、土地全体が洪水や風雨に対して強くなった。

 二酸化炭素が吸収されたことで、大気は劇的に冷えて、地球は氷河期へと突入する。木々の中には絶滅した種もあった。しかし一方でまた違う種が進出し多様化した。

 「こうした森の登場は、現代世界の創造でした」とベリー氏は述べる。

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エオスペルマトプテリスの根系の化石 Stein et al., Current Biology, 2019

 また今回の発見は、温暖化が進む現状についてハッとさせられる事実を突きつけてもいる。

 世界中で森が切り倒され、太古の時代に木々が蓄えた炭素(つまり石炭)が掘り起こされている。「今起きているのは、デボン紀に起きたこととまったく逆のことです」とスタイン氏は話す。

References:smithsonianmag / sciencealert/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 09:08
  • ID:dohRbLcF0 #

森の化石?

2

2. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 09:11
  • ID:EI6fx4220 #

大昔の森の想像図ってどれも不気味で なんだかワクワクする

3

3. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 09:51
  • ID:u.wvL0eo0 #

岐阜県美濃加茂市に化石林公園とかあるな、、まあ、行ってもよくわからんが、、
宮城県の化石林も見に行ったことあるが、よくわからんかったな、、化石を使った
アクセサリーがお土産であったので買った思い出、、

4

4. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 10:06
  • ID:OD.OXpDM0 #

急激に増加した酸素によって深刻化した山火事から身を守るために、植物は地下に逃れたのではないか

5

5. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 10:24
  • ID:HrIygSdP0 #

太古の原始地球って「酵素」がまだ生まれていなかったから
倒れた木々が腐らず積み重なっていたなんて言うよな

6

6. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 10:42
  • ID:BGAy3kuo0 #

いあいあ !

7

7. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 10:45
  • ID:TZPJ1Kix0 #

※1
ほんとそれ
木の化石は知ってたけど、森の化石なんてのもあるんだな

8

8. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 10:49
  • ID:UYYCYUen0 #

森の化石というよりは台風の後にアスファルトにくっついている
スルメになった雑草にも見える

9

9. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 12:03
  • ID:8yIG4qym0 #

葉の化石群じゃなくて根の化石群だから、複数の木が一箇所に存在した証明として、森の化石って言い方してるんだろう

10

10. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 12:19
  • ID:5aCBc6H50 #

※5
酸素云々は関係なく木が出始めた頃の地球には木(リグニン)を分解できる細菌がいなかったので
枯れて倒れた木が腐らずに堆積していった
今掘って使ってる石炭はその成れの果て

11

11. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 15:04
  • ID:p5R.sv5n0 #

※10
石炭って古代の木だったんだ
うちにある漬物石、木の年輪がきれいに残ってる石炭みたいなやつだから
ずっと不思議だった

12

12. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 15:22
  • ID:8sfDU.3O0 #

※10
ええ!知らなかった。
ということは、今はリグニンを分解できる細菌がいるので、はるか未来の石炭は仕込まれてないってこと!?
つまり数万?数億?年後は石炭が使えない?

13

13. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 16:35
  • ID:zPVcTb1x0 #

森の化石って言うから、なんか森がひとつ丸ごと埋まって化石化した壮大な化石を想像してわくわくで開いたら、ぜんぜんイメージと違ってた・・
これ、森なん?
もうちょいロマン感じさせるヴュジアルで発掘されてほしかったような
(´・ω・`)

14

14. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 17:24
  • ID:h6oO4LZL0 #

珪化木って化石の1年生みたいなものかな。

15

15. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 22:12
  • ID:RScBr5c50 #

アーケオプテリスが一瞬始祖鳥(アーケオプテリクス)のことかと思った

16

16. 匿名処理班

  • 2019年12月28日 22:17
  • ID:Ap0rvz0u0 #

※10
リグニンの話で天高く積み上がる倒木の迷路みたいのを想像したが実際は水辺に茂る巨大な草なんでふやけて自壊と堆積圧縮を繰り返して数億年でも厚さ30メートルと聞いてがっかり

17

17. 匿名処理班

  • 2019年12月29日 02:11
  • ID:KZ7UAJjK0 #

何億年と蓄えられた二酸化炭素がエネルギーの源
それをここ数百年でぱっと使っちゃってる
温暖化で人類が滅ぶことはまずないけど、それが引き金で気候が通常運転に戻ると、人類はかなりの危機に陥る
南極やグリーンランドで採取された氷床からは、地球の平均的気候は今より遥かに荒く、数百年ごとに急速な寒冷化と温暖化を繰り返していた様子がわかっている
この地球の通常運転が静まり、気候が極めて安定するようになったここ一万年で、人類は文明を作った

18

18. 匿名処理班

  • 2019年12月29日 03:00
  • ID:i3jc2Isc0 #

シダの全盛期だな
石炭はシダ植物の化石

19

19. 匿名処理班

  • 2019年12月29日 09:28
  • ID:cWs4mJMe0 #

※12 石炭の利用は「人間が住み易い環境」にとって良くないんじゃなかったっけ? 

20

20. 匿名処理班

  • 2019年12月30日 07:21
  • ID:hVfSg9AK0 #

ニューヨークにはカイロがあるのか!へぇ〜

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