Asteroide Chicxulub creo el Reino de las flores y las selvas tropicales

Asteroide Chicxulub creo el Reino de las flores y las selvas tropicales

Hace unos 66 millones de años, un enorme asteroide se estrelló contra lo que ahora es Yucatán, sumergiendo la Tierra en la oscuridad. El impacto transformó las selvas tropicales, dando lugar al reino de las flores. En la actualidad, las selvas tropicales son puntos críticos de biodiversidad y desempeñan un papel importante en los sistemas climáticos del mundo. Es un artículo fascinante que nos regala en su portal la investigación Smithsonian de Investigaciones Tropicales.

Un nuevo estudio publicado hoy en Science arroja luz sobre los orígenes de las selvas tropicales modernas y puede ayudar a los científicos a comprender cómo responderán las selvas tropicales a un clima que cambia rápidamente en el futuro.

El estudio dirigido por investigadores del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) muestra que el impacto de un asteroide que, hace 66 millones de años acabó con el reinado de los dinosaurios, también provocó la extinción del 45% de las plantas en lo que hoy es Colombia, y dio paso al reinado de las plantas con flores en las selvas tropicales modernas.

“Nos preguntamos cómo cambiaron las selvas tropicales después de una perturbación ecológica drástica como el impacto de Chicxulub, así que buscamos fósiles de plantas tropicales”, comentó Mónica Carvalho, autora principal y becaria postdoctoral conjunta en STRI y en la Universidad del Rosario en Colombia. “Nuestro equipo examinó más de 50,000 registros de polen fósil y más de 6,000 fósiles de hojas antes y después del impacto”.

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Hace 125 a 100 millones de años, durante el reinado de los dinosaurios, gran parte de lo que hoy es Colombia estaba cubierta por bosques dominados por coníferas y helechos. Crédito: Libro Hace Tiempo. Un viaje paleontológico ilustrado por Colombia. Instituto Alexander von Humboldt e Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

La Bogotá moderna es una ciudad andina a casi 3000m (9000 pies) sobre el nivel del mar. Pero en el Paleoceno (el período de 10 millones de años que siguió al impacto del asteroide) estaba cubierto por bosques tropicales. El daño causado por insectos en las hojas fósiles recolectadas cerca de Bogotá les da pistas a los investigadores que después del impacto, los insectos que solo se alimentaban de una determinada especie, se volvieron menos comunes, reemplazados por insectos con un gusto más amplio que podían comer muchas plantas diferentes. Crédito: Libro Hace Tiempo. Un viaje paleontológico ilustrado por Colombia. Instituto Alexander von Humboldt e Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Hace 66 a 100 millones de años, las plantas con flores comenzaron a diversificarse en los pantanos a nivel del mar y los bosques de tierras bajas, donde se encuentran hoy las montañas de los Andes. Crédito: Libro Hace Tiempo. Un viaje paleontológico ilustrado por Colombia. Instituto Alexander von Humboldt e Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

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En América Central y del Sur, los geólogos se apresuran a encontrar fósiles expuestos por cortes de carreteras y minas antes de que las fuertes lluvias los arrasen y la selva los vuelva a esconder. Antes de este estudio, se sabía poco sobre el efecto de esta extinción en la evolución de las plantas con flores que ahora dominan los trópicos americanos.

Carlos Jaramillo, paleontólogo de STRI junto a su equipo, en su mayoría becarios de STRI, muchos de ellos de Colombia, estudiaron los granos de polen de 39 sitios que incluyen afloramientos rocosos y núcleos perforados para la exploración petrolera en Colombia, para pintar un gran panorama regional de los bosques antes y después del impacto. El polen y las esporas obtenidos de rocas más antiguas que el impacto muestran que las selvas tropicales estaban igualmente dominadas por helechos y plantas con flores. Las coníferas, como las parientes del pino Kauri y el pino de la isla Norfolk (Araucariaceae), vendidos en los supermercados durante la Navidad, eran comunes y proyectaban sus sombras sobre los senderos utilizados por los dinosaurios. Después del impacto, las coníferas desaparecieron casi por completo de los trópicos del Nuevo Mundo y las plantas con flores se hicieron cargo. La diversidad vegetal no se recuperó durante unos 10 millones de años después del impacto.

Después del impacto de un asteroide en México, casi la mitad de las plantas existentes antes del impacto se extinguieron. Después del impacto, las plantas con flores llegaron a dominar los bosques tropicales modernos. Crédito: Libro Hace Tiempo. Un viaje paleontológico ilustrado por Colombia. Instituto Alexander von Humboldt e Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Sexo vegetal nuevo y mejorado: las plantas empezaron a producir flores atractivas que contienen recompensas azucaradas para los insectos que transportan el polen (básicamente el esperma masculino de las plantas) a otras flores, lo que ayuda a las plantas a reproducirse. Esta estrategia tuvo tanto éxito que las plantas con flores se apoderaron de los bosques tropicales y del mundo. Crédito: Libro Hace Tiempo. Un viaje paleontológico ilustrado por Colombia. Instituto Alexander von Humboldt e Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Los bosques tropicales modernos, como este bosque tropical de tierras bajas en Panamá Central, están dominados por plantas con flores. Crédito: Archivos de STRI.

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Los fósiles de hojas le dieron al equipo muchas pistas sobre el clima pasado y el medio ambiente local. Carvalho y Fabiany Herrera, ahora investigador asociado postdoctoral en el Negaunee Institute for Conservation Science and Action en el Jardín Botánico de Chicago, dirigieron el estudio de más de 6,000 especímenes. Trabajando con Scott Wing en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian y otros, el equipo encontró evidencia de que los árboles del bosque tropical antes del impacto estaban muy espaciados, permitiendo que la luz llegara al suelo del bosque. Dentro de los 10 millones de años posteriores al impacto, algunos bosques tropicales eran densos, como los del presente, donde las hojas de los árboles y las enredaderas proyectan una sombra profunda sobre los árboles más pequeños, los arbustos y las plantas herbáceas que se encuentran debajo. Las copas más dispersas de los bosques anteriores al impacto, con menos plantas con flores, habrían movido menos agua del suelo a la atmósfera que las que crecieron en los millones de años después.

“Era igual de lluvioso en el Cretácico, pero los bosques funcionaban de manera distinta”. Comentó Carvalho.

El equipo no encontró evidencia de árboles de leguminosas antes del evento de extinción, pero después hubo una gran diversidad y abundancia de hojas y de leguminosas. Hoy en día, las leguminosas son una familia dominante en las selvas tropicales y, a través de asociaciones con bacterias, toman nitrógeno del aire y lo convierten en fertilizante para el suelo. El aumento de las leguminosas habría afectado drásticamente el ciclo del nitrógeno.

Carvalho también trabajó con Conrad Labandeira en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian para estudiar el daño de los insectos en los fósiles de las hojas.

Carlos Jaramillo, paleobiólogo del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales en Panamá, describe los granos de polen basándose en hasta 70 características distintas. ¿Es marrón o negro, rugoso, liso o con hoyos? Crédito: Jorge Alemán, STRI.

Mónica Carvalho y Fabiany Herrera recolectan fósiles de hojas de selvas tropicales neotropicales de 58-60 Myr cerca de Bogotá, Colombia. Crédito: Monica Carvahlo y Fabiany Herrera.

El laboratorio de Carlos Jaramillo en el Centro de Paleobiología y Arqueología Tropical es parte del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales en Panamá. Los científicos y estudiantes visitantes vienen a aprender sobre el pasado a partir de hojas fósiles (como la que mostramos), fósiles de animales y polen de plantas fosilizadas recolectadas en América Central y del Sur. Crédito: Jorge Alemán, STRI.

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“El daño causado por los insectos en las plantas puede revelar en el microcosmos de una sola hoja o en la extensión de una comunidad vegetal, la base de la estructura trófica en un bosque tropical”, comentó Labandeira. “La energía que reside en la masa de tejidos vegetales que se transmite a lo largo de la cadena alimentaria, en última instancia a las boas, águilas y jaguares, comienza con los insectos que esqueletizan, mastican, perforan y chupan, extraen, agrietan y perforan los tejidos vegetales. La evidencia de esta cadena alimentaria del consumidor inicia con todas las formas diversas, intensivas y fascinantes en que los insectos consumen plantas”.

“Antes del impacto, vemos que distintos tipos de plantas tienen diferentes daños: la alimentación era específica del huésped”, comentó Carvalho. “Después del impacto, encontramos el mismo tipo de daño en casi todas las plantas, lo que significa que la alimentación fue mucho más generalista”.

¿Cómo transformaron las secuelas del impacto a los bosques tropicales escasos y ricos en coníferas de la era de los dinosaurios en los bosques tropicales de la actualidad, árboles imponentes salpicados de flores amarillas, púrpuras y rosas, cargados de orquídeas? Con base en la evidencia tanto del polen como de las hojas, el equipo propone tres explicaciones para el cambio, todas las cuales pueden ser correctas. Una idea es que los dinosaurios mantuvieron abiertos los bosques anteriores al impacto alimentándose y moviéndose a través del paisaje. Una segunda explicación es que la caída de cenizas del impacto enriqueció los suelos de los trópicos, lo que dio una ventaja a las plantas con flores de crecimiento más rápido. La tercera explicación es que la extinción preferencial de las especies de coníferas creó una oportunidad para que las plantas con flores se apoderaran de los trópicos.

Foto Sesbe.

“Nuestro estudio sigue una interrogante simple: ¿Cómo evolucionan las selvas tropicales?” Comentó Carvalho. “La lección aprendida aquí es que, bajo perturbaciones rápidas, geológicamente hablando, los ecosistemas tropicales no se recuperan simplemente; se reemplazan y el proceso lleva mucho tiempo”.

Hojas fósiles de la colección utilizada para este estudio. Hojas de euforbio fuertemente alimentadas por insectos de las selvas tropicales neotropicales de 58-60 Myr de la Formación Bogotá en Colombia. Hoy en día, la familia de los espolones es una de las más abundantes y diversas en las selvas tropicales de las tierras bajas. Credit: from Monica Carvalho.

Folletos de leguminosas que muestran estructuras de portadores de caja (Lepidoptera: Coleophoridae) de forma cilíndrica y evidencia de extracción de hojas adyacentes.

Una hoja de 66-70 millones de años sin daños junto a una hoja muy devorada y minada por insectos representa la especificidad del anfitrión en los patrones de alimentación de los insectos en las selvas tropicales del Cretácico Superior de Colombia. Crédito: de Monica Carvalho.

La vida de un insecto del Paleoceno. Hoja de malva de 58-60 millones de años con daños por alimentación de insectos, ejemplifica la herbivoría abundante y generalizada que se encuentra en las selvas tropicales del Paleoceno de Colombia. Crédito: de Monica Carvalho.

Referencia: Carvalho, M.R., Jaramillo, C., de la Parra, F., et al. 2021. Extinction at the end-Cretaceous and the origin of modern neotropical rainforests. Science. Doi:

Los autores de este artículo están afiliados a STRI en Panamá, la Universidad del Rosario Bogotá, Colombia; La Universidad de Montpellier, CNRS, EPHE, IRD, Francia; Universidad de Salamanca, España; el Instituto Colombiano del Petróleo, Bucaramanga, Colombia; el Jardín Botánico de Chicago; Museo Nacional de Historia Natural, Washington, D.C.; Universidad de Florida, EE. UU.; Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, Brasil; ExxonMobil Corporation, Spring, Texas, EE. UU.; Centro Científico Tecnológico-CONICET, Mendoza, Argentina; Universidad de Chile, Santiago; Universidad de Maryland, College Park, EE. UU.; Universidad Capital Normal, Beijing, China; Corporación Geológica Ares, Bogotá, Colombia; Paleoflora Ltda., Zapatoca, Colombia; Universidad de Houston, Texas, EE. UU.; Instituto Amazónico de Investigaciones Científicas SINCHI, Leticia, Colombia; Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia; Universidad Estatal de Boise, Boise, Idaho, EE. UU.; BP Exploration Co. Ltd., Reino Unido; y Universidad de Friburgo, Suiza.

https://stri.si.edu/es/noticia/flores

 

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