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Como o impactador Chicxulub deu origem às florestas tropicais modernas
Um novo estudo publicado hoje na Science lança luz sobre as origens das florestas tropicais modernas e pode ajudar os cientistas a entender como as florestas irão responder a uma mudança climática rápida no futuro.
Por Smithsonian Tropical Research Institute - 01/04/2021


De florestas cheias de samambaias a florestas cheias de flores: as plantas começaram a produzir flores atraentes contendo recompensas açucaradas para os insetos que carregam grãos de pólen (basicamente o esperma masculino das plantas) para outras flores, ajudando as plantas a se reproduzir. Essa estratégia teve tanto sucesso que as plantas com flores dominaram as florestas tropicais e o mundo. Crédito: De: Hace Tiempo. Un viaje paleontologico ilustrado pela Colombia. Instituto Alexander von Humboldt e Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Hoje, as florestas tropicais são focos de biodiversidade e desempenham um papel importante nos sistemas climáticos mundiais. Um novo estudo publicado hoje na Science lança luz sobre as origens das florestas tropicais modernas e pode ajudar os cientistas a entender como as florestas irão responder a uma mudança climática rápida no futuro.

O estudo liderado por pesquisadores do Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) mostra que o impacto do asteroide que encerrou o reinado dos dinossauros há 66 milhões de anos também fez com que 45% das plantas no que hoje é a Colômbia fossem extintas, e abriu caminho para o reino das plantas com flores nas florestas tropicais modernas .

"Queríamos saber como as florestas tropicais mudaram após uma perturbação ecológica drástica como o impacto de Chicxulub, então procuramos por fósseis de plantas tropicais", disse Mónica Carvalho, primeira autora e pós-doutoranda conjunta da STRI e da Universidad del Rosario, na Colômbia. "Nossa equipe examinou mais de 50.000 registros de pólen fóssil e mais de 6.000 fósseis de folhas de antes e depois do impacto."

Na América Central e do Sul, geólogos se esforçam para encontrar fósseis expostos por cortes de estradas e minas antes que as fortes chuvas os levem embora e a selva os esconda novamente. Antes deste estudo, pouco se sabia sobre o efeito dessa extinção na evolução das plantas com flores que hoje dominam os trópicos americanos.

Carlos Jaramillo, paleontólogo da equipe do STRI e sua equipe, em sua maioria bolsistas do STRI - muitos deles da Colômbia - estudaram grãos de pólen de 39 locais que incluem afloramentos rochosos e núcleos perfurados para exploração de petróleo na Colômbia, para pintar um grande quadro regional das florestas anteriores e depois do impacto. Pólen e esporos obtidos de rochas mais antigas do que o impacto mostram que as florestas tropicais eram igualmente dominadas por samambaias e plantas com flores. As coníferas, como parentes do pinheiro Kauri e do pinheiro da Ilha Norfolk, vendidas nos supermercados na época do Natal (Araucariaceae), eram comuns e projetavam suas sombras sobre as trilhas dos dinossauros. Após o impacto, as coníferas desapareceram quase completamente dos trópicos do Novo Mundo e as plantas com flores assumiram o controle. A diversidade de plantas não se recuperou por cerca de 10 milhões de anos após o impacto.

Fósseis de folhas disseram à equipe muito sobre o clima anterior e o meio ambiente local. Carvalho e Fabiany Herrera, pós-doutorado associado do Instituto Negaunee para Ciência e Ação da Conservação do Jardim Botânico de Chicago, conduziram o estudo de mais de 6.000 espécimes. Trabalhando com Scott Wing no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian e outros, a equipe encontrou evidências de que o pré-impacto nas árvores da floresta tropical estavam bem espaçados, permitindo que a luz atingisse o solo da floresta. Dentro de 10 milhões de anos após o impacto, algumas florestas tropicais eram densas, como as de hoje, onde as folhas das árvores e videiras lançavam sombras profundas nas árvores menores, arbustos e plantas herbáceas abaixo. As copas mais esparsas das florestas pré-impacto, com menos plantas com flores, teriam movido menos água do solo para a atmosfera do que aquelas que cresceram nos milhões de anos depois.
 
"Foi igualmente chuvoso no Cretáceo, mas as florestas funcionavam de forma diferente." Disse Carvalho.

A equipe não encontrou evidências de árvores leguminosas antes do evento de extinção, mas depois houve uma grande diversidade e abundância de folhas e vagens de leguminosas. Hoje, as leguminosas são uma família dominante nas florestas tropicais e, por meio de associações com bactérias, retiram o nitrogênio do ar e o transformam em fertilizante para o solo. O aumento das leguminosas teria afetado dramaticamente o ciclo do nitrogênio.

Táxons foliares representativos. (A para K) Taxa do Paleoceno Bogotá e (L para W) Floras
Guaduas Maastrichtianas. (A) Menispermaceae (BF6). (B) Salicaceae (BF5) com galha na
nervura central. (C) Folheto de Fabaceae (BF38) com danos de alimentação na superfície.
(D) Euphorbiaceae (BF37) com alimentação por orifício e margem. (E) Fabaceae,
Caesalpinioideae (BF21). (F) Samambaia d'água, Salvinia bogotensis, Salviniaceae (BF22).
(G) Malvaciphyllum sp. Malvaceae (BF4). (H) Exemplo de ponta de gotejamento em
Salicaceae (BF23). (I) aff. Eleaocarpaceae (BF13). (J) Folheto de Fabaceae (BF21, 5 mm)
com orifício de alimentação danificado. (K) Arecaceae (BF27). (L) Arecaceae (GD47, 10 cm).
(M) aff. Lauraceae (GD54). (N) aff. Hamamelidaceae (GD56). (O e P) Fragmentos férteis e estéreis de Polypodiaceae (GD22). (Q) aff. Salicaceae (GD6). (R) Lauraceae (GD7) com ponta
de gotejamento. (S) aff. Urticaceae (GD52). (T) Zingiberales (GD46, 5 cm). (U) aff.
Cucurbitaceae (GD8). (V) Bernhamniphyllum sp. Rhamnaceae (GD1). (W) aff.
Dilleniaceae (GD3). Crédito: Carvalho et al., Science (2021)

Carvalho também trabalhou com Conrad Labandeira no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian para estudar os danos causados ​​por insetos nos fósseis foliares.

"Danos de insetos em plantas podem revelar no microcosmo de uma única folha ou na extensão de uma comunidade vegetal, a base da estrutura trófica de uma floresta tropical", disse Labandeira. "A energia que reside na massa de tecidos vegetais que é transmitida pela cadeia alimentar - em última análise, para jiboias, águias e onças - começa com os insetos que esqueletizam, mastigam, perfuram e sugam, minam, danificam e perfuram os tecidos vegetais. a evidência dessa cadeia alimentar de consumo começa com todas as maneiras diversas, intensivas e fascinantes como os insetos consomem as plantas. "

“Antes do impacto, vemos que diferentes tipos de plantas têm diferentes danos: a alimentação era específica do hospedeiro”, disse Carvalho. "Após o impacto, encontramos os mesmos tipos de danos em quase todas as plantas, o que significa que a alimentação era muito mais generalista."

Como os efeitos posteriores do impacto transformaram as florestas tropicais esparsas e ricas em coníferas da era dos dinossauros nas florestas tropicais de hoje - árvores altas pontilhadas com flores amarelas, roxas e rosa, gotejando orquídeas? Com base em evidências de pólen e folhas, a equipe propõe três explicações para a mudança, todas elas corretas. Uma ideia é que os dinossauros mantiveram as florestas pré-impacto abertas, alimentando-se e movendo-se pela paisagem. Uma segunda explicação é que as cinzas do impacto enriqueceram os solos dos trópicos, dando uma vantagem às plantas com flores de crescimento mais rápido. A terceira explicação é que a extinção preferencial de espécies de coníferas criou uma oportunidade para as plantas com flores assumirem os trópicos.

"Nosso estudo segue uma pergunta simples: como evoluem as florestas tropicais?" Disse Carvalho. "A lição aprendida aqui é que sob distúrbios rápidos - geologicamente falando - os ecossistemas tropicais não apenas se recuperam; eles são substituídos e o processo leva muito tempo."

 

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