超過3.6億年前，在泥盆紀時期，生命以壯觀的方式蓬勃發展。當魚類和無脊椎動物遍佈海洋時，第一批樹木在陸地上出現。但在泥盆紀末期，地球上超過一半的物種在一系列大規模滅絕事件中消失了。新的研究表明，樹木的進化可能對這些滅絕事件做出了貢獻。
美國海軍學院海洋學家馬修·斯瑪特是發表在《美國地質學會公報》上的這項新研究的主要作者，他說，隨著陸地植物的多樣化，“它們開始生長更復雜的根系，能夠更深地向下延伸以獲取水分。”一種名為Archaeopteris的原型常綠樹甚至聚集成了原始森林。深樹根從基岩中吸取磷等關鍵礦物質，然後最終腐爛，形成富含礦物質的土壤。這種土壤定期大量衝入海洋和湖泊，突然湧入的磷引發了有害的藻類大量繁殖，從而從下面的水中吸走了氧氣。
研究人員在蘇格蘭和格陵蘭的五個史前湖床中追蹤到了這種致命模式。他們測量了從中泥盆世到晚泥盆世沉積層中磷的逐漸減少，以及伴隨氧氣耗盡證據的礦物質的突然峰值。
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比利時列日大學的沉積學家安妮-克里斯汀·達席爾瓦沒有參與這項新研究，她說：“我們長期以來一直在研究泥盆紀，我們一直認為這些迴圈已經發生，但我們真的無法解釋它。這篇論文可能帶來一個解釋。”
Archaeopteris葉子的化石。圖片來源：John Cancalosi/Minden Pictures
新墨西哥大學行星科學家瑪雅·埃爾裡克也沒有參與這項研究，她說，雖然氧氣耗盡事件與滅絕事件同時發生，但尚不清楚樹根在其中發揮了多大作用。隨著樹木的進化，磷含量確實總體上逐漸減少，但她說，這種減少可能已經發生：“如果這是一個先前發生的趨勢，你就不能歸咎於植物。”
其他假設將泥盆紀滅絕事件與大規模火山爆發、隕石撞擊或海洋環流中斷聯絡起來。接下來，斯瑪特的團隊計劃使用計算機模型來測試其結果，以檢視陸地植物是否可能導致海洋範圍內的氧氣耗盡和相應的滅絕——這種分析也可能有助於預測現代藻類大量繁殖的影響。
有害藻類大量繁殖在墨西哥灣等地區呈上升趨勢，那裡的農業肥料徑流進入水中。這導致了缺乏溶解氧的“死亡區”。斯瑪特說：“那些不從歷史中吸取教訓的人註定要重蹈覆轍。在這種情況下，我們正在研究4億年前的歷史，但它仍然可以教會我們同樣的教訓。”