Hvordan Chicxulub-impaktoren gav anledning til moderne regnskove

Tropiske regnskove er i dag hotspots for biodiversitet og spiller en vigtig rolle i verdens klimasystemer. En ny undersøgelse offentliggjort i dag i Videnskab kaster lys over oprindelsen af ​​moderne regnskove og kan hjælpe forskere med at forstå, hvordan regnskove vil reagere på et hurtigt skiftende klima i fremtiden.

Undersøgelsen ledet af forskere ved Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) viser, at asteroidevirkningen, der afsluttede dinosaurernes regeringstid for 66 millioner år siden, også fik 45 % af planterne i det, der nu er Colombia, til at uddø, og det gav plads til blomstrende planters regeringstid i moderne tropiske regnskove.

"Vi undrede os over, hvordan tropiske regnskove ændrede sig efter en drastisk økologisk forstyrrelse, såsom Chicxulub-påvirkningen, så vi ledte efter tropiske plantefossiler, sagde Mónica Carvalho, førsteforfatter og fælles postdoc ved STRI og ved Universidad del Rosario i Colombia. "Vores team undersøgte over 50, 000 fossile pollenregistreringer og mere end 6, 000 bladfossiler fra før og efter nedslaget."

I Central- og Sydamerika, geologer har travlt med at finde fossiler blotlagt af vejskæringer og miner, før kraftig regn skyller dem væk, og junglen skjuler dem igen. Før denne undersøgelse, lidt var kendt om effekten af ​​denne udryddelse på udviklingen af ​​blomstrende planter, der nu dominerer de amerikanske troper.

Carlos Jaramillo, ansat palæontolog ved STRI og hans team, for det meste STRI-stipendiater - mange af dem fra Colombia - studerede pollenkorn fra 39 steder, der inkluderer klippefremspring og kerner boret til olieefterforskning i Colombia, at male et stort, regionalt billede af skove før og efter påvirkningen. Pollen og sporer opnået fra sten, der er ældre end nedslaget, viser, at regnskove var lige så domineret af bregner og blomstrende planter. nåletræer, såsom slægtninge til Kauri-fyr og Norfolk Island-fyr, sælges i supermarkeder ved juletid (Araucariaceae), var almindelige og kastede deres skygger over dinosaurusstier. Efter påvirkningen, nåletræer forsvandt næsten fuldstændigt fra den nye verdens troper, og blomstrende planter tog over. Plantediversiteten kom sig ikke før omkring 10 millioner år efter påvirkningen.

Bladfossiler fortalte holdet meget om det tidligere klima og det lokale miljø. Carvalho og Fabiany Herrera, postdoktoral forskningsassistent ved Negaunee Institute for Conservation Science and Action ved Chicago Botanic Garden, ledede undersøgelsen af ​​over 6, 000 eksemplarer. Arbejder med Scott Wing på Smithsonian's National Museum of Natural History og andre, holdet fandt beviser på, at tropiske skovtræer før anslag var placeret langt fra hinanden, lader lyset nå ned til skovbunden. Inden for 10 millioner år efter virkningen, nogle tropiske skove var tætte, som i dag, hvor blade af træer og vinstokke kaster dyb skygge på de mindre træer, buske og urteagtige planter nedenfor. De sparsommere baldakiner fra pre-impact skovene, med færre blomstrende planter, ville have flyttet mindre jordvand ind i atmosfæren end dem, der voksede op i millioner af år derefter.

"Det var lige så regnfuldt tilbage i Kridttiden, men skovene fungerede anderledes." sagde Carvalho.

Holdet fandt ingen tegn på bælgplanter før udryddelsen, men bagefter var der en stor mangfoldighed og overflod af bælgplanteblade og bælg. I dag, bælgfrugter er en dominerende familie i tropiske regnskove, og gennem associationer til bakterier, tage kvælstof fra luften og gøre det til gødning til jorden. Stigningen af ​​bælgfrugter ville have dramatisk påvirket nitrogenkredsløbet.

Carvalho arbejdede også sammen med Conrad Labandeira på Smithsonians National Museum of Natural History for at studere insektskader på bladfossilerne.

"Insektskader på planter kan afsløre i mikrokosmos af et enkelt blad eller udstrækningen af ​​et plantesamfund, bunden af ​​den trofiske struktur i en tropisk skov, " sagde Labandeira. "Den energi, der findes i massen af ​​plantevæv, der overføres op i fødekæden - i sidste ende til boaerne, ørne og jaguarer - starter med insekterne, der skelet, tygge, gennembore og suge, mine, galde og bore gennem plantevæv. Beviset for denne forbrugerfødekæde begynder med alle de forskellige, intensive og fascinerende måder, hvorpå insekter spiser planter."

"Før påvirkningen, vi ser, at forskellige typer planter har forskellige skader:fodring var værtsspecifik, " sagde Carvalho. "Efter sammenstødet, vi finder de samme slags skader på næsten alle planter, hvilket betyder, at fodring var meget mere generalistisk."

Hvordan blev eftervirkningerne af påvirkningen sparsomme, nåletræsrige tropiske skove fra dinosaurernes tidsalder ind i dagens regnskove - tårnhøje træer oversået med gule, lilla og lyserøde blomster, dryppende med orkideer? Baseret på beviser fra både pollen og blade, teamet foreslår tre forklaringer på ændringen, som alle kan være korrekte. En idé er, at dinosaurer holdt skovene åbne før angrebet ved at fodre og bevæge sig gennem landskabet. En anden forklaring er, at faldende aske fra påvirkningen berigede jord i hele troperne, giver en fordel til de hurtigere voksende blomstrende planter. Den tredje forklaring er, at præferentiel udryddelse af nåletræarter skabte en mulighed for blomstrende planter til at overtage troperne.

"Vores undersøgelse følger et simpelt spørgsmål:Hvordan udvikler tropiske regnskove sig?" sagde Carvalho. "Lektionen lært her er, at under hurtige forstyrrelser - geologisk set - hopper tropiske økosystemer ikke bare tilbage; de ​​erstattes, og processen tager rigtig lang tid."