Около 66 миллионов лет назад огромный астероид врезался в то место, где сейчас находится Юкатан, погрузив Землю во тьму. Воздействие преобразовало тропические леса, породив господство цветов.
Влажные тропические леса сегодня являются очагами биоразнообразия и играют важную роль в климатических системах мира. Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, проливает свет на происхождение современных тропических лесов и может помочь ученым понять, как тропические леса будут реагировать на быстро меняющийся климат в будущем.
Исследование, проведенное учеными из Смитсоновского института тропических исследований (STRI), показывает, что падение астероида, положившее конец правлению динозавров 66 миллионов лет назад, также привело к исчезновению 45% растений на территории современной Колумбии, и он уступил место цветущим растениям в современных тропических лесах.
«Нам было интересно, как тропические леса изменились после резкого экологического потрясения, такого как удар Чиксулуб, поэтому мы искали окаменелости тропических растений», - сказала Моника Карвалью, первый автор и совместный постдокторский научный сотрудник в STRI и в Universidad del Rosario. в Колумбии. «Наша команда изучила более 50 000 ископаемых записей пыльцы и более 6 000 окаменелостей листьев до и после удара».
В Центральной и Южной Америке геологи спешат найти окаменелости, обнаженные в результате выемки дорог и шахт, прежде чем проливные дожди смоют их и снова скроют в джунглях. До этого исследования мало что было известно о влиянии этого вымирания на эволюцию цветковых растений, которые сейчас преобладают в американских тропиках.
Карлос Харамильо, штатный палеонтолог из STRI, и его команда, в основном сотрудники STRI, многие из которых из Колумбии, изучили пыльцевые зерна с 39 участков, включая выходы горных пород и керны, пробуренные для разведки нефти в Колумбии, чтобы нарисовать большой, региональная картина лесов до и после удара. Пыльца и споры, полученные из пород старше удара, показывают, что в тропических лесах в равной степени преобладали папоротники и цветковые растения. Хвойные деревья, такие как родственники сосны Каури и сосны острова Норфолк, продаваемые в супермаркетах на Рождество (Араукариевые), были обычным явлением и отбрасывали тень на следы динозавров. После удара хвойные почти полностью исчезли из тропиков Нового Света, и их место заняли цветковые растения. Разнообразие растений не восстанавливалось в течение примерно 10 миллионов лет после удара.
Окаменелости листьев многое рассказали команде о прошлом климате и местной окружающей среде. Карвальо и Фабиани Эррера, научный сотрудник Института природоохранной науки и деятельности Негони в Чикагском ботаническом саду, провели исследование более 6000 образцов. Работая со Скоттом Вингом в Смитсоновском национальном музее естественной истории и другими учеными, команда обнаружила доказательства того, что деревья в тропических лесах до столкновения располагались далеко друг от друга, позволяя свету достигать лесной подстилки. В течение 10 миллионов лет после удара некоторые тропические леса были густыми, как сегодняшние, где листья деревьев и виноградных лоз отбрасывали глубокую тень на более мелкие деревья, кусты и травянистые растения внизу. Более редкие кроны доударных лесов с меньшим количеством цветковых растений вынесли бы в атмосферу меньше почвенной воды, чем те, которые выросли миллионы лет спустя.
"В меловом периоде было так же дождливо, но леса работали по-другому." - сказал Карвалью.
Команда не обнаружила никаких признаков существования бобовых деревьев до вымирания, но после этого наблюдалось большое разнообразие и изобилие листьев и стручков бобовых. Сегодня бобовые являются доминирующим семейством в тропических лесах и благодаря ассоциации с бактериями берут азот из воздуха и превращают его в удобрение для почвы. Появление бобовых резко повлияло бы на круговорот азота.
Карвальо также работал с Конрадом Лабандейрой в Смитсоновском национальном музее естественной истории, изучая повреждение насекомыми окаменелостей листьев.
«Повреждения насекомыми растений могут проявляться в микрокосме одного листа или в пространстве растительного сообщества, основы трофической структуры тропического леса», - сказал Лабандейра. «Энергия, содержащаяся в массе растительных тканей, которая передается вверх по пищевой цепочке - в конечном счете к удавам, орлам и ягуарам - начинается с насекомых, которые скелетируют, жуют, прокалывают и сосут, добывают желчь и просверливают растительные ткани. доказательство существования этой потребительской пищевой цепочки начинается со всех разнообразных, интенсивных и увлекательных способов, которыми насекомые потребляют растения».
«До удара мы видим, что разные виды растений имеют разные повреждения: питание зависит от хозяина», - сказал Карвалью. «После удара мы находим одинаковые повреждения почти на каждом растении, а это означает, что подкормка была гораздо более общей».
Как последствия удара превратили редкие, богатые хвойными деревьями тропические леса эпохи динозавров в тропические леса сегодняшнего дня - высокие деревья, усеянные желтыми, фиолетовыми и розовыми цветами, с которых падают орхидеи? Основываясь на свидетельствах как пыльцы, так и листьев, команда предлагает три объяснения изменения, каждое из которых может быть правильным. Одна идея состоит в том, что динозавры держали леса открытыми до удара, питаясь и перемещаясь по ландшафту. Второе объяснение заключается в том, что падающий пепел от удара обогащает почвы во всех тропиках, давая преимущество быстрорастущим цветковым растениям. Третье объяснение заключается в том, что преимущественное исчезновение хвойных пород дало возможность цветковым растениям захватить тропики.
"Наше исследование основано на простом вопросе: как эволюционируют тропические леса?" - сказал Карвалью. «Урок, полученный здесь, заключается в том, что при быстрых нарушениях - с точки зрения геологии - тропические экосистемы не просто приходят в норму, они заменяются, и этот процесс занимает очень много времени».
Смитсоновский институт тропических исследований со штаб-квартирой в Панама-Сити, Панама, является подразделением Смитсоновского института. Институт способствует пониманию тропического биоразнообразия и его важности для благосостояния человека, обучает студентов проводить исследования в тропиках и способствует сохранению окружающей среды путем повышения осведомленности общественности о красоте и важности тропических экосистем.