Tropische regenwouden zijn tegenwoordig hotspots voor biodiversiteit en spelen een belangrijke rol in de klimaatsystemen van de wereld. Een nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd in Wetenschap werpt licht op de oorsprong van moderne regenwouden en kan wetenschappers helpen begrijpen hoe regenwouden in de toekomst zullen reageren op een snel veranderend klimaat.

De studie onder leiding van onderzoekers van het Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) toont aan dat de asteroïde-inslag die 66 miljoen jaar geleden een einde maakte aan de heerschappij van dinosauriërs, er ook voor zorgde dat 45% van de planten in wat nu Colombia is uitstierven, en het maakte plaats voor de heerschappij van bloeiende planten in moderne tropische regenwouden.

"We vroegen ons af hoe tropische regenwouden veranderden na een drastische ecologische verstoring zoals de Chicxulub-impact, dus zochten we naar tropische plantenfossielen, " zei Mónica Carvalho, eerste auteur en gezamenlijk postdoctoraal onderzoeker aan STRI en aan de Universidad del Rosario in Colombia. "Ons team onderzocht meer dan 50, 000 fossiele pollenrecords en meer dan 6, 000 bladfossielen van voor en na de inslag."

In Midden- en Zuid-Amerika, geologen haasten zich om fossielen te vinden die zijn blootgelegd door wegsneden en mijnen voordat zware regenval ze wegspoelt en de jungle ze weer verbergt. Voorafgaand aan deze studie, er was weinig bekend over het effect van dit uitsterven op de evolutie van bloeiende planten die nu de Amerikaanse tropen domineren.

Carlos Jaramillo, stafpaleontoloog bij STRI en zijn team, voornamelijk STRI-fellows - velen van hen uit Colombia - bestudeerden stuifmeelkorrels van 39 locaties, waaronder rotspartijen en kernen die zijn geboord voor olie-exploratie in Colombia, om een ​​grote te schilderen, regionaal beeld van bossen voor en na de impact. Stuifmeel en sporen verkregen uit rotsen die ouder zijn dan de inslag, laten zien dat regenwouden evenzeer werden gedomineerd door varens als bloeiende planten. coniferen, zoals familieleden van de Kauri-den en de den van Norfolk Island, verkocht in supermarkten met kerst (Araucariaceae), waren heel gewoon en wierpen hun schaduw over dinosaurussporen. Na de inslag, coniferen verdwenen bijna volledig uit de tropen van de Nieuwe Wereld, en bloeiende planten namen het over. De plantendiversiteit herstelde zich pas ongeveer 10 miljoen jaar na de inslag.

Bladfossielen vertelden het team veel over het klimaat en de lokale omgeving in het verleden. Carvalho en Fabiany Herrera, postdoctoraal onderzoeksmedewerker bij het Negaunee Institute for Conservation Science and Action in de Chicago Botanic Garden, leidde de studie van meer dan 6, 000 exemplaren. Werken met Scott Wing in het Smithsonian's National Museum of Natural History en anderen, het team vond bewijs dat pre-impact tropische bosbomen ver uit elkaar stonden, waardoor het licht de bosbodem kan bereiken. Binnen 10 miljoen jaar na de inslag, sommige tropische wouden waren dicht, zoals die van vandaag, waar bladeren van bomen en wijnstokken diepe schaduw werpen op de kleinere bomen, struiken en kruidachtige planten hieronder. De schaarsere luifels van de pre-impact bossen, met minder bloeiende planten, zouden minder grondwater in de atmosfeer hebben gebracht dan degenen die in de miljoenen jaren daarna opgroeiden.

"Het was net zo regenachtig in het Krijt, maar de bossen werkten anders", zei Carvalho.

Het team vond geen bewijs van peulvruchten vóór het uitsterven, maar daarna was er een grote diversiteit en overvloed aan peulvruchtbladeren en peulen. Vandaag, peulvruchten zijn een dominante familie in tropische regenwouden, en door associaties met bacteriën, stikstof uit de lucht halen en het omzetten in mest voor de bodem. De opkomst van peulvruchten zou de stikstofkringloop drastisch hebben beïnvloed.

Carvalho werkte ook samen met Conrad Labandeira in het Smithsonian's National Museum of Natural History om insectenschade aan de bladfossielen te bestuderen.

"Insectenschade aan planten kan zichtbaar worden in de microkosmos van een enkel blad of de uitgestrektheid van een plantengemeenschap, de basis van de trofische structuur in een tropisch bos, Labandeira zei. "De energie die aanwezig is in de massa plantenweefsels die door de voedselketen wordt doorgegeven - uiteindelijk naar de boa's, adelaars en jaguars - begint met de insecten die skeletoniseren, kauwen, doorboren en zuigen, de mijne, gal en boor door plantenweefsels. Het bewijs voor deze voedselketen voor consumenten begint bij alle uiteenlopende, intensieve en fascinerende manieren waarop insecten planten consumeren."

"Vóór de inslag, we zien dat verschillende soorten planten verschillende schade hebben:voeding was gastheerspecifiek, " zei Carvalho. "Na de impact, we vinden dezelfde soorten schade op bijna elke plant, wat betekent dat voeding veel algemener was."

Hoe veranderde de nawerking van de impact schaars, coniferenrijke tropische wouden van het dinosaurustijdperk tot de regenwouden van vandaag - torenhoge bomen bezaaid met gele, paarse en roze bloesems, druipend van orchideeën? Gebaseerd op bewijs van zowel stuifmeel als bladeren, het team stelt drie verklaringen voor de verandering voor, die kunnen allemaal kloppen. Een idee is dat dinosaurussen pre-impact bossen open hielden door zich te voeden en door het landschap te bewegen. Een tweede verklaring is dat vallende as van de inslag verrijkte bodems in de tropen, een voordeel geven aan de sneller groeiende bloeiende planten. De derde verklaring is dat het preferentieel uitsterven van coniferensoorten een kans creëerde voor bloeiende planten om de tropen over te nemen.

"Onze studie volgt een eenvoudige vraag:hoe evolueren tropische regenwouden?" aldus Carvalho. "De les die hier is geleerd, is dat tropische ecosystemen bij snelle verstoringen - geologisch gesproken - niet alleen terugveren; ze worden vervangen, en het proces duurt erg lang."