Bosques para conquistar la Tierra

Este artículo fue tomado de la Edición Especial No. 201 de Sciences et Avenir, abril / junio de 2020.

Atmósfera extraña … Árboles de unos treinta metros de altura parecidos a coníferas, a los que sus ramas caídas dan un aspecto un tanto despeinado. Cerca de ellos, plantas de 6 a 8 metros de altura se asemejan a helechos arborescentes, con bases extrañamente agrandadas. Y, a sus pies, ciempiés devorando plantas en descomposición … Este fantástico paisaje es sin duda el que presenta un bosque … 386 millones de años. Un bosque fósil, cuyos primeros vestigios fueron descubiertos en 2009, en una cantera de arenisca en El Cairo, en el estado de Nueva York (Estados Unidos). El equipo de investigadores estadounidenses y británicos que lo estudiaron publicó sus resultados completos a fines de 2019.

“Los fósiles de plantas de ese período son raros … ¡Entonces, un bosque entero es excepcional! Solo conocemos a otros tres en el mundo: en Gilboa, también en el estado de Nueva York, en el archipiélago noruego de Svalbard y en China ” dice Chris Berry, investigador de paleobotánica de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) y miembro del equipo. Pero eso no es todo: la datación del sitio de El Cairo por estratigrafía (análisis de la sucesión temporal de las capas geológicas) lo convierte en el bosque fósil más antiguo conocido y, sin duda, uno de los primeros en aparecer en la Tierra.

Una Tierra que luego presenta, en este período geológico del Devónico (-418 a -359 millones de años), un aspecto completamente diferente al que conocemos hoy. Una gran parte del hemisferio sur está ocupada por un vasto continente, Gondwana; más al norte, otro continente, Laurussia, abarca Eurasia y la actual América del Norte. Debido al efecto de las placas tectónicas, allí se formaron cadenas montañosas, incluidos los Apalaches y, cerca, la pequeña cordillera de Catskills, donde se encuentra El Cairo. Al pie de las montañas, se acumularon los sedimentos de su formación. Cubiertos por aguas poco profundas, formaron un sistema en El Cairo similar al delta de un río.

Archaeopteris, la primera especie conocida por tener un tronco de madera

Un ambiente ideal para las plantas de la época. Porque hace 500 millones de años, las plantas, que ya han prosperado durante mil millones de años en los océanos en forma de algas, comenzaron a aventurarse en la tierra.

Su sistema reproductivo está formado por esporas, que producen un gametofito que contiene gametos masculinos y femeninos. Este último solo se puede unir durante la fertilización con una fina capa de agua. Esto explica el desarrollo de estas plantas en ambientes húmedos.

“Estas primeras plantas probablemente parecían musgo. Las plantas ramificadas son más recientes: los fósiles más antiguos encontrados se remontan a 430 millones de años. Cincuenta millones de años después nacen los primeros árboles, que también se reproducen gracias a las esporas “, resume Brigitte Meyer-Berthaud, paleobotánica del CIRAD, en Montpellier. Al mismo tiempo, aparecieron plantas sembradas, capaces de colonizar suelos más secos porque el polen que producían para reproducirse era arrastrado por el viento. Los árboles con semillas se desarrollarán durante el próximo período geológico, el Carbonífero (hace -358 a -298 millones de años). En cuanto a las plantas con flores, con su sucesión de insectos polinizadores, solo llegarán mucho más tarde, hace 130 millones de años.

Las dos especies principales que se encuentran en el bosque de El Cairo tienen poco en común. El plumero queEospermatopteris en su parte superior no es más que un entrelazamiento de ramas de su tronco principal. El árbol, Archaeopteris (nada que ver con el archaeopteryx, el pequeño dinosaurio volador), nos resulta mucho más familiar: de hecho es la primera especie conocida con tronco de madera. Pero sobre todo tiene… ¡hojas! Una “invención” reciente. “La hoja se generalizará más tarde, continúa Brigitte Meyer-Berthaud, porque ofrece la ventaja de exponer al sol un área mucho mayor que un solo tallo. Por lo tanto, es mucho más eficiente para capturar luz y realizar la fotosíntesis. ” Además, el equipo de EE. UU. Y el Reino Unido encontró algunos sistemas de raíces muy grandes y complejos. “Después de limpiar el paleosuelo, usamos un dron para fotografiarlo desde el cielodice Chris Berry. Alrededor de la ubicación de los troncos, pudimos observar impresiones de raíces horizontales deArchaeopteris alcanzando hasta 13 metros de longitud. “Archaeopteris también tiene raíces más pequeñas que crecen más profundamente. Con una innovación: estas raíces se ramifican. Una configuración eficiente para extraer nutrientes del suelo, al igual que los árboles de hoy. En contraste, las raíces deEospermatopteris no tienen ramificaciones.

“Encontramos fósiles de peces en el sitio, continúa Chris Berry. Esta pista, junto con el análisis químico del suelo, sugiere que todos los árboles fueron tragados al mismo tiempo por inundaciones y sedimentos, posiblemente como resultado de una inundación de río combinada con fuertes lluvias. Lo que estamos viendo, entonces, es una instantánea de este bosque. ” El mapeo del sitio, realizado en unos 3.000 metros cuadrados, sugiere que existían áreas de meseta más secas, donde Eospermatopteris podían prosperar y zonas bajas donde fluía el agua, favorables para el helecho. El bosque original probablemente se extendía a través de las montañas Apalaches, desde Canadá hasta el estado de Nueva York y Pensilvania en la actualidad. Otros ocuparon la superficie del globo, pero es difícil decir cuán importante fue esta cubierta vegetal. “Solo lo sabemos por los fósiles. Sin embargo, solo se forman en áreas donde grandes cantidades de sedimentos transmitidos por el agua cubrieron los restos de la planta”, explica Brigitte Meyer-Berthaud.

Robles, fresnos, hayas … las especies en flor acaban dominando

Los paleobotánicos consideran, sin embargo, que el Devónico fue la gran época de la colonización de la Tierra por plantas. Un fenómeno que influyó en la evolución del clima de la Tierra. ¿Me gusta? “¿O qué? “Usando sus raíces, las plantas rompen el suelo y secretan ácidos orgánicos, explica Yves Godderis, del laboratorio de Geociencias Ambientales (GET), del observatorio Midi-Pyrénées de Toulouse. Esto acelera un fenómeno natural: la alteración de rocas silicatadas (granito, basalto …), que provoca la transformación del CO_dos de la atmósfera en iones de bicarbonato, que son transportados por las aguas hacia los océanos. Este agotamiento de CO_dos tiene el efecto de enfriar el clima. ” La cantidad de CO_dos en el aire en aquellos tiempos remotos se podría estimar en 5,000 ppm (partes por millón) hace 500 millones de años; al final del Devónico, hace unos 380 millones de años, era solo de 1000 ppm (400 ppm en la actualidad). “La contribución exacta de las plantas a este declive aún se debate. Otros factores, particularmente geológicos, menor CO_dos. Pero es cierto que jugaron un papel “, enfatiza Yves Godderis.

Eospermatopteris y Archaeopteris desaparecen al final del Devónico. Ninguno de los niños se fue. En el Carbonífero, los bosques se diversifican en abundancia de formas y especies. Luego, las especies con flores toman el control. “Hoy dominan todos los bosques. Es el caso de los robles, fresnos, hayas …”, observa Brigitte Meyer-Berthaud. Pero todavía hay plantas de esporas, una modesta evocación de los gigantes devónicos. Algunos de ellos nos son familiares: son los helechos de nuestra maleza.

Artrópodos y tetrápodos, hijos de los primeros bosques

Hace 385 millones de años, la fauna terrestre aún estaba poco diversificada en comparación con la de los océanos. “En El Cairo, podríamos encontrar arácnidos: ácaros, arañas, etc. en el humus. – y miriápodos, es decir, ciempiés, la mayoría de los cuales apenas superan los 5 centímetros de longitud ”, explica Jean-Sébastien Steyer del Centro de Investigaciones Paleontológicas (CNRS-MNHN-Universidad de la Sorbona) en París. En cuanto a los ríos y lagos circundantes, están habitados por crustáceos y extraños “peces” como los sarcopterígios, dotados de aletas carnosas que se asemejan a patas primitivas (el celacanto es uno de los últimos representantes). Esta rama divergió para dar los primeros tetrápodos, es decir, los vertebrados con dos pares de extremidades que hoy son anfibios, reptiles, mamíferos y aves. “Solo se conocen algunos rastros de tetrápodos en la época de El Cairo, especifica el paleontólogo. Habitaban las costas y no los bosques ”. En el aire, sin embargo … nada. Tendrás que esperar al Carbonífero, con su clima cálido y húmedo en el ecuador, para ver emerger una fauna exuberante: libélulas de 70 cm de ancho, ciempiés de dos metros de largo y salamandras gigantes. “Sin el desarrollo de los bosques en el Devónico, los artrópodos y tetrápodos no podrían haber evolucionado como lo hicieron., enfatiza el investigador. Permitieron que la vida animal prosperara en la Tierra. “