Comment un astéroïde géant qui a détruit les dinosaures a conduit à l’essor des forêts tropicales modernes

Il y a environ 66 millions d’années, un astéroïde massif est entré en collision avec ce qui est maintenant connu sous le nom de Yucatan, plongeant la Terre dans l’obscurité. L’impact a transformé les forêts tropicales humides, donnant naissance à des fleurs.

Aujourd’hui, les forêts tropicales humides sont un point chaud pour la biodiversité et jouent un rôle important dans les systèmes climatiques mondiaux. Une nouvelle étude a été publiée aujourd’hui dans La science Il met en lumière les origines des forêts tropicales modernes et peut aider les scientifiques à comprendre comment les forêts tropicales réagiront au climat en évolution rapide de l’avenir.

L’étude, menée par des chercheurs du Smithsonian Tropical Research Institute (STRI), a montré qu’une collision d’astéroïdes qui a mis fin au règne des dinosaures il y a 66 millions d’années a également provoqué l’extinction de 45% des plantes dans ce qui est aujourd’hui la Colombie, cédant ainsi la place. au risque d’extinction. Le règne des plantes à fleurs dans les forêts tropicales modernes.

Fougère pour fleurs

Des forêts pleines de fougères aux forêts pleines de fleurs: les plantes ont commencé à produire des fleurs attrayantes qui contiennent des récompenses sucrées pour les insectes qui transportent le pollen (principalement les spermatozoïdes mâles des plantes) vers d’autres fleurs, aidant les plantes à se reproduire. Cette stratégie a connu un tel succès que les plantes à fleurs ont capturé les forêts tropicales et le monde. Crédit: Hesse Tempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt et Smithsonian Institute for Tropical Research. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

«Nous nous sommes demandé comment les forêts tropicales avaient changé après de graves perturbations environnementales comme l’effet Chicxulub, nous avons donc recherché des fossiles de plantes tropicales», a déclaré Monica Carvallo, auteure principale et postdoctorante au STRI et à l’Université de Del Rosario en Colombie. “Notre équipe a examiné plus de 50 000 enregistrements de pollen fossile et plus de 6 000 feuilles fossiles avant et après l’impact.”

La Colombie est couverte de forêts il y a 125 à 100 millions d'années

Il y a 125 à 100 millions d’années, à l’ère des dinosaures, une grande partie de ce qui est aujourd’hui la Colombie était couverte de forêts dominées par des conifères et des fougères. Crédit: Hesse Tempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt et Smithsonian Institute for Tropical Research. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

En Amérique centrale et en Amérique du Sud, les géologues cherchent à trouver des fossiles exposés en coupant des routes et des mines avant de fortes pluies et en cachant à nouveau la jungle. Avant cette étude, on en savait peu sur l’impact de cette extinction sur le développement des plantes à fleurs qui dominent désormais les tropiques américains.

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Carlos Jaramillo, un paléontologue travaillant pour STRI et son équipe, principalement des collègues de STRI – dont beaucoup de Colombie – ont étudié le pollen de 39 sites, y compris des affleurements rocheux et des noyaux d’exploration pétrolière en Colombie, pour brosser un tableau régional des forêts d’avant et d’après impacter. Le pollen et les germes prélevés sur des roches plus anciennes que les roches d’influence montrent que les forêts tropicales étaient dominées par des fougères et des plantes à fleurs. Les conifères, tels que les parents du pin de Kauri et du pin de l’île Norfolk, qui sont vendus dans les supermarchés vers Noël (Araucariaceae), étaient communs et jettent une ombre sur les traces de dinosaures. Après l’impact, les conifères ont presque complètement disparu des tropiques du Nouveau Monde et les plantes à fleurs ont pris le relais. La diversité végétale ne s’est pas rétablie pendant environ 10 millions d’années après l’impact.

Plantes après une collision d'astéroïdes

Après la collision de l’astéroïde avec le Mexique, près de la moitié des usines précollision ont disparu. Après l’impact, les plantes à fleurs dominent les forêts tropicales modernes. Crédit: Hace Tiempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt et Smithsonian Institute for Tropical Research. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Les fossiles de feuilles ont beaucoup appris à l’équipe sur le climat passé et l’environnement local. Carvalho et Fabiani Herrera, chercheur postdoctoral au Negaunee Institute for Conservation Science and Work au Chicago Botanic Garden, ont dirigé l’étude de plus de 6 000 spécimens. En collaboration avec Scott Wing au Musée national d’histoire naturelle de la Smithsonian Institution et d’autres, l’équipe a trouvé des preuves que les arbres de la forêt tropicale pré-impactés étaient espacés, permettant à la lumière d’atteindre le sol de la forêt. Moins de 10 millions d’années après l’impact, certaines forêts tropicales étaient denses, comme celles que l’on trouve aujourd’hui, avec des feuilles et des vignes projetant une ombre profonde sur les petits arbres, arbustes et plantes herbacées ci-dessous. Les auvents parsemés dans les forêts pré-impact, avec moins de plantes à fleurs, ont transporté moins d’eau du sol dans l’atmosphère que ceux qui sont apparus des millions d’années après.

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“Il pleuvait complètement dans crayeuxMais les forêts fonctionnaient différemment, a déclaré Carvalho.

Paléocène de Bogota

Bogota moderne est une ville andine à près de 3000 mètres (9000 pieds) au-dessus du niveau de la mer. Mais au Paléocène (10 millions d’années après la collision d’astéroïdes), il était couvert de forêts tropicales. Les dommages causés par les insectes aux feuilles fossiles collectées près de Bogota indiquent aux chercheurs qu’après l’impact, les punaises difficiles (insectes qui ne mangent que certaines espèces) sont devenues moins courantes et ont été remplacées par des insectes au goût plus extensif qui peuvent manger de nombreuses plantes différentes. Crédit: Hesse Tempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt et Smithsonian Institute for Tropical Research. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

L’équipe n’a trouvé aucune trace d’arbres de légumineuses avant l’extinction, mais après cela, il y avait une grande diversité et une abondance de feuilles et de gousses de légumineuses. Aujourd’hui, les légumineuses sont une famille prédominante dans les forêts tropicales humides et, par association avec des bactéries, elles prennent l’azote de l’air et le transforment en engrais pour le sol. La hauteur des légumineuses a eu un effet significatif sur le cycle de l’azote.

Carvallo a également travaillé avec Konrad Labandera au Musée national d’histoire naturelle de la Smithsonian Institution pour étudier les dommages causés par les insectes aux fossiles de feuilles.

Les plantes à fleurs commencent à se diversifier

Il y a 66 à 100 millions d’années, les plantes à fleurs ont commencé à se diversifier dans les marais au niveau de la mer et les forêts de plaine, là où se trouvent aujourd’hui les Andes. Crédit: il y a longtemps. Une excursion illustrée de paléontologie à travers la Colombie. Institut Alexander von Humboldt et Smithsonian Institute for Tropical Research. Banque d’images (BIA), Institut Alexander von Humboldt.

“Il peut révéler des dommages causés par les insectes aux plantes dans un microcosme d’une seule feuille ou une extension d’une communauté botanique, qui est la base de la structure alimentaire dans une forêt tropicale”, a déclaré Labandeira. «L’énergie de la masse de tissu végétal qui traverse la chaîne alimentaire – en fin de compte vers les boas, les aigles et les jaguars – commence par les insectes qui forment le squelette et mâchent, perforent et sucent, se déplacent vers la vésicule biliaire et sont transportés à travers les tissus végétaux. . La preuve de cette chaîne alimentaire de consommation commence de toutes les manières. Intensif et brillant que les insectes consomment pour les plantes. “

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«Avant l’effet, nous voyons que différents types de plantes ont des dommages différents: l’alimentation était spécifique à l’hôte», a déclaré Carvalho. “Après l’impact, nous avons constaté les mêmes types de dommages dans presque toutes les plantes, ce qui signifie que la nutrition était plus générale.”

Feuilles fossiles

Papiers fossiles du groupe utilisé pour cette étude. Feuillage se nourrissant fortement d’insectes d’une nouvelle forêt tropicale humide de 58 à 60 ans dans la formation de Bogotá, Colombie. Aujourd’hui, la famille Euphorbe est l’une des familles les plus abondantes et les plus diversifiées d’une forêt tropicale de plaine. Crédit: De Monica Carvallo.

Comment les séquelles ont-elles transformé les forêts tropicales clairsemées et riches en pins de l’époque des dinosaures en forêts tropicales d’aujourd’hui – de grands arbres parsemés de fleurs jaunes, violettes et roses, ruisselant d’orchidées? Sur la base des preuves provenant du pollen et des feuilles, l’équipe suggère trois explications pour le changement, qui peuvent toutes être vraies. Une idée est que les dinosaures ont maintenu ouvertes les forêts avant l’impact en se nourrissant et en se déplaçant dans le paysage. La deuxième explication est que les cendres tombent sous l’influence du sol fertilisé dans tous les tropiques, ce qui donne un avantage aux plantes à fleurs à croissance plus rapide. La troisième explication est que l’extinction préférentielle des espèces de conifères a créé une opportunité pour les plantes à fleurs de dominer les tropiques.

“Notre étude suit une question simple: comment évoluent les forêts tropicales humides?” Dit Carvalho. “La leçon ici est qu’avec des perturbations rapides – géologiquement – les écosystèmes tropicaux ne se contentent pas de rebondir; ils sont remplacés, et le processus prend vraiment beaucoup de temps.”

La référence: «L’extinction à la fin du Crétacé et l’origine des forêts tropicales modernes» par Monica R Carvallo, Carlos Jaramillo, Felipe de la Bara, Dinari Caballero Rodriguez, Fabiani Herrera, Scott Wing, Benjamin El Turner et Carlos RÉ. Apollito, Millerlandy Romero-Baez, Paula Narvais, Camilla Martinez, Mauricio Gutierrez, Conrad Labandera, German Baiona, Milton Rueda, Manuel Baez Reyes, Dyron Cardenas, Alvaro Duque, James L. Crowley, Carlos Santos, 2 avril, Silvest 2021, La science.
DOI: 10.1126 / science.abf1969

Les auteurs de cet article sont affiliés au STRI au Panama, Université Del Rosario Bogota, Colombie; Université de Montpellier, CNRS, EPHE, IRD, France; Université de Salamanque, Espagne; Institut Colombiano del Petroleo, Bucaramanga, Colombie; Jardin botanique de Chicago; Musée national d’histoire naturelle, Washington, DC; Université de Floride, Nous sommes; Université fédérale du Mato Grosso, Cuiaba, Brésil; Exxon Mobil Corporation, Spring, Texas, États-Unis; Centre scientifique et technologique-CONICET, Mendoza, Argentine; Université du Chili, Santiago; Université du Maryland, College Park, États-Unis; Université normale de la capitale, Pékin, Chine; Corporación Geológica Ares, Bogotá, Colombie; Paleoflora Ltda. , Zapatoka, Colombie; Université de Houston, Texas, États-Unis; Institut de recherche scientifique d’Amazon, SINCHI, Leticia, Colombie; Université nationale de Colombie, Medellin, Colombie; Université d’État de Boise, Boise, Idaho, États-Unis; BP Exploration Co. Ltd. , Royaume-Uni ; Et l’Université de Fribourg, Suisse.

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