El estudio de isótopos muestra que las plantas vasculares habían colonizado la tierra extensamente a principios del Silúrico

La colonización y expansión de las plantas en la tierra representa un hito definitorio para el camino de la vida en la Tierra. La colonización terrestre se ha atribuido a una serie de importantes innovaciones en los planes corporales, la anatomía y la bioquímica de las plantas que transformaron los ciclos biogeoquímicos y los climas globales.

Es crucial identificar el inicio y rastrear la expansión de esas primeras plantas terrestres. Sin embargo, el momento preciso de la colonización terrestre por plantas vasculares sigue siendo controvertido debido a la escasez de megafósiles de plantas terrestres tempranas, los controles estratigráficos deficientes sobre su distribución y las incertidumbres asociadas con los cálculos del reloj molecular.

Recientemente, los científicos dirigidos por el Prof. Chen Daizhao del Instituto de Geología y Geofísica y el Prof. Feng Xinbin del Instituto de Geoquímica de la Academia de Ciencias de China (CAS) utilizaron un isótopo de mercurio para demostrar que las plantas vasculares ya habían colonizado extensamente la tierra por el Silúrico temprano (~444 Ma). Este trabajo fue publicado en Avances de la ciencia el 28 de abril.

Investigadores del Jardín Botánico Tropical Xishuangbanna de CAS, el Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing de CAS, el Servicio Geológico de China, la Universidad Abierta, Reino Unido, y el Colegio de Charleston, EE. UU., también participaron en el estudio.

El mercurio (Hg) es el único elemento de metal pesado que es líquido en condiciones naturales. También se transporta globalmente en forma elemental gaseosa (Hg⁰) a través de la circulación atmosférica. La conclusión más importante sobre el ciclo del Hg en los bosques modernos en las últimas décadas ha sido que el Hg en la vegetación se deriva del Hg atmosférico⁰ asimilación a través de las hojas en lugar de precipitación Hg o transporte geológico de Hg.

La vegetación terrestre transfiere preferentemente el Hg atmosférico⁰que muestra un fraccionamiento independiente de masa impar negativo distinto (IMF impar, notificado como Δ¹⁹⁹Hg) e incluso-MIF (informado como Δ²⁰⁰Hg) firmas, en ecosistemas terrestres. A medida que las plantas terrestres se expandieron y afectaron la meteorización en entornos terrestres, el Hg que contiene estos Δ negativos únicos¹⁹⁹Hg y Δ²⁰⁰Los valores de Hg se transportarían a ambientes marinos cercanos a la costa, que principalmente mostraron firmas positivas significativas. Por lo tanto, el registro geológico de estos sistemas isotópicos proporciona potencialmente un marcador novedoso para rastrear la colonización y expansión de las plantas en la tierra.

En este estudio, los investigadores utilizaron datos de isótopos estables de Hg de sedimentos marinos que abarcan desde el Cámbrico hasta el Pérmico de diferentes facies de depósito recolectadas en el sur de China para resaltar dos episodios de distintas excursiones negativas en valores MIF pares e impares a nivel de etapa en el Silúrico y Carbonífero.

Establecieron un modelo numérico para cuantificar las variaciones seculares en la contribución de los organismos terrestres al Paleozoico. Descubrieron que los resultados hicieron retroceder en el tiempo la expansión extensiva de las primeras plantas vasculares a ~444 Ma en el Silúrico temprano, al menos en áreas de baja latitud como el sur de China, un período de tiempo que es significativamente anterior al primer macrofósil conocido de un planta vascular.

El estudio vinculó la expansión paleozoica de los organismos terrestres, en particular las plantas vasculares, con la coevolución de una variedad de sistemas terrestres, en particular los de la atmósfera, los océanos, los procesos de meteorización y las características geoquímicas.