Niegdyś ulubione pożywienie pasących się dinozaurów, starożytna linia roślin zwanych sagowcami pomogła utrzymać te i inne prehistoryczne zwierzęta w epoce mezozoicznej, która rozpoczęła się 252 miliony lat temu, dzięki obfitości w podszycie leśnym. Obecnie w siedliskach tropikalnych i subtropikalnych żyje zaledwie kilka gatunków roślin palmopodobnych.
Podobnie jak ich ociężałe pasące się zwierzęta, większość sagowców wyginęła. Ich znikanie z wcześniejszych siedlisk rozpoczęło się w późnym mezozoiku i trwało do wczesnej ery kenozoiku, przerywane kataklizmicznym uderzeniem asteroidy i aktywnością wulkaniczną, która wyznaczała granicę K-Pg 66 milionów lat temu. Jednak w przeciwieństwie do dinozaurów, jakimś cudem przetrwało do czasów obecnych kilka grup sagowców.
Z nowego badania, które ukazało się 16 listopada w czasopiśmie Nature Ecology & Evolution, wynika, że przetrwanie gatunków sagowców opierało się na bakteriach symbiotycznych w korzeniach, które dostarczają im azotu do wzrostu. Podobnie jak współczesne rośliny strączkowe i inne rośliny wykorzystujące wiązanie azotu, te sagowce wymieniają swoje cukry z bakteriami w korzeniach w zamian za azot pobrany z atmosfery.
To, co pierwotnie zainteresowało głównego autora Michaela Kippa, to fakt, że tkanki roślin wiążących azot mogą stanowić zapis składu atmosfery, w której dorastały. Łączy on geochemię z zapisem kopalnym, próbując zrozumieć historię klimatu Ziemi.
Wiedząc już, że współczesne sagowce wiążą azot, Kipp zaczął analizować niektóre bardzo stare skamieniałości roślin podczas swojego doktoratu. pracować na Uniwersytecie Waszyngtońskim, aby sprawdzić, czy uda mu się inaczej spojrzeć na starożytną atmosferę. Większość starych sagowców ujawniła, że nie są organizmami wiążącymi azot, ale te również okazały się wymarłymi liniami.
„Zamiast być opowieścią o atmosferze, zdaliśmy sobie sprawę, że jest to opowieść o ekologii tych roślin, która zmieniała się w czasie” – powiedział Kipp, który spędził prawie dziesięć lat nad tym odkryciem, najpierw na UW, a następnie jako pracownik naukowy ze stopniem doktora na Uniwersytecie Warszawskim. CalTech.
Kipp dołącza w tym roku do wydziału Duke jako adiunkt nauk o Ziemi i klimacie w Nicholas School of the Environment, aby w dalszym ciągu wykorzystywać zapis kopalny do zrozumienia historii klimatu Ziemi, abyśmy mogli zrozumieć jej możliwą przyszłość.
Kipp powiedział, że duża część naszej wiedzy o starożytnych atmosferach pochodzi z badań chemicznych starożytnego życia morskiego i osadów. Stosowanie niektórych z tych metod w przypadku roślin lądowych jest nowym problemem.
„W momencie rozpoczęcia projektu nie opublikowano żadnych danych dotyczących izotopów azotu w skamieniałych liściach roślin” – powiedział Kipp. Dopracowanie metody i zabezpieczenie próbek cennych skamieniałości roślin, które kustosze muzeów niechętnie pozwalali na wyparowanie w celu uzyskania danych, zajęło mu trochę czasu.
„W kilku próbkach skamieniałości pochodzących z zachowanych linii rodowych (sykad) i które nie są tak stare – mają 20, 30 milionów lat – widzimy tę samą sygnaturę azotu, którą widzimy dzisiaj” – powiedział Kipp. Oznacza to, że azot pochodził od bakterii symbiotycznych. Jednak w starszych i wymarłych skamieniałościach sagowców tej sygnatury azotowej nie było.
Mniej jasne jest, w jaki sposób wiązanie azotu pomogło ocalałym sagowicom. Być może pomogło im to przetrwać dramatyczną zmianę klimatu lub mogło pozwolić im lepiej konkurować z szybciej rosnącymi roślinami okrytozalążkowymi, które rozkwitły po wyginięciu, „a może mieć jedno i drugie”.
„To nowa technika, dzięki której możemy zdziałać znacznie więcej” – powiedział Kipp.
Fundusze na to badanie pochodziły od: Towarzystwa Paleontologicznego, Funduszu Badawczego Uniwersytetu Waszyngtońskiego i grantu egzobiologicznego NASA NNX16AI37G.