Nueva investigación dirigida por el candidato a doctorado en biología de la Universidad de Baylor William J. Matthaeus y el profesor de biología Joseph White, Doctor., considera cómo la intolerancia a la congelación de las plantas afectó la cubierta forestal y la hidrología durante el período de Pensilvania, hace aproximadamente 340 millones a 285 millones de años durante la Era Paleozoica, proponer mejoras a las proyecciones climáticas para el pasado y el futuro con datos de funcionamiento de la planta.

Este proyecto altamente interdisciplinario y colaborativo incluyó al investigador postdoctoral en geología de Baylor, Jon Richey, así como científicos del clima, geólogos y paleobotánicos de varias otras instituciones estadounidenses y europeas.

El estudio, publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , sugiere que la congelación de plantas habría limitado la distribución geográfica de la cubierta forestal en el supercontinente Pangea. Durante este tiempo, hubo ciclos glacial-interglaciares y periodos sostenidos de bajas temperaturas. Dependiendo de las limitaciones de la fisiología vegetal tolerante a la congelación, Las temperaturas mínimas heladas probablemente limitaron la capacidad de supervivencia de las plantas arbóreas.

"Las plantas pueden decirnos cosas sobre el momento y el lugar en que crecieron porque las plantas tienen necesidades básicas, como personas. Pero debido a que las plantas no pueden moverse para obtener lo que necesitan, tienen que construir sus 'cuerpos' para que funcionen bien en el lugar donde están creciendo, "Matthaeus dijo." Debido a esto, Los fósiles de plantas contienen información sobre el funcionamiento de esas plantas, sino también las condiciones a las que se enfrentaron, incluso hace 300 millones de años ".

La baja cobertura forestal aumentó la escorrentía superficial de agua dulce y sedimentos en algunas regiones. La escorrentía inducida por la congelación cambió considerablemente entre los períodos glacial e interglacial en Pangea, y puede haber impulsado diferencias específicas de ubicación en minerales, sedimento, niveles de materia orgánica y nutrientes en la escorrentía de agua dulce hacia la ribera, Ambientes marinos ribereños y costeros.

Los investigadores combinaron el modelado climático y el modelado de procesos de ecosistemas para simular la vegetación arbórea durante la era glacial del Paleozoico tardío. Debido a que las proyecciones de modelos climáticos globales existentes no tienen en cuenta las diferencias de los rasgos funcionales de las plantas entre las plantas contemporáneas y paleozoicas, los investigadores utilizaron datos de rasgos de plantas derivados de fósiles para simular los procesos del ecosistema global.

"Incluso con la muestra limitada del registro fósil que se utiliza aquí, Son evidentes los indicios del impacto de la congelación en comunidades de plantas de 300 millones de años. Estamos combinando la inferencia basada en fósiles sobre la función de las plantas con el modelado del clima global para dar vida a la Tierra antigua. Este es un emparejamiento crítico de disciplinas para armar el rompecabezas de la historia natural, "Dijo Matthaeus.

El modelo del clima global mostró que las temperaturas bajo cero eran de ocurrencia casi global y probablemente un factor limitante en la distribución de la cubierta forestal. incluso en los temas. Menos del 25% de la tierra no glaciar que podría soportar la vegetación permaneció por encima del punto de congelación durante todo el año. Los investigadores sugieren que la exposición generalizada y repetida de las plantas a temperaturas bajo cero durante el Pensilvania influyó en la evolución de aspectos notables de la fisiología vegetal del Paleozoico posterior.

"Los modelos climáticos se utilizan normalmente para estudiar las tendencias de la temperatura media en escalas de tiempo mensuales o más largas en el pasado de la Tierra. Sin embargo, este enfoque ignora las temperaturas extremas que se sabe que son críticas para el funcionamiento y la supervivencia de las plantas en la actualidad. Un aspecto novedoso de este estudio es que nos centramos en los cambios de temperatura diarios simulados por el modelo que probablemente soportaron las plantas durante el Pensilvania, "dijo Sophia I. Macarewich, coautor y candidato a doctorado en paleoclimatología e informática científica en la Universidad de Michigan.

La incorporación de datos paleobotánicos derivados de fósiles en la modelización del clima en tiempo profundo puede mejorar las proyecciones y la comprensión de los sistemas terrestres pasados, así como ayudar a los futuros modelos de cambio climático. según los autores.

"Un mayor desarrollo de estos métodos puede servir como un puente para comprender los cimientos de los ecosistemas globales a lo largo del pasado antiguo de la Tierra. Al comprender cómo funcionaron las cosas a lo largo de la historia natural, tenemos más posibilidades de comprender nuestro propio futuro, "Dijo Matthaeus.

White considera que el estudio refuerza a Baylor como líder en el campo, particularmente en lo que respecta a los estudios de doctorado y el éxito académico.

"El éxito del Sr. Matthaeus se puede atribuir a su mente intrínsecamente inquisitiva y sus excepcionales habilidades computacionales que, con sus títulos académicos en biología evolutiva y matemáticas, le proporcionó la mente preparada para tener éxito en abordar una cuestión tan difícil, ", dijo." También es muy leído y ha tenido el beneficio de la interacción directa con los expertos de la disciplina, muchos de los cuales son sus coautores, además de la tutoría de profesores adicionales de Baylor, como el paleobotánico Dr. Dan Peppe, profesor asociado de geociencias, y el Dr. Bernd Zechmann, director y profesor asociado de investigación del Centro de Microscopía e Imágenes ".