p Os pinheiros tornam-se temporariamente estéreis quando expostos à radiação ultravioleta tão intensa quanto alguns cientistas acreditam que a Terra experimentou 252 milhões de anos atrás durante a maior extinção em massa do planeta, emprestando suporte à teoria de que a destruição da camada de ozônio contribuiu para a crise. p O efeito da alta radiação ultravioleta sobre as coníferas e potencialmente outras árvores também sugere cautela hoje na introdução de produtos químicos que destroem a camada de ozônio da Terra, que ainda não se recuperou depois de uma proibição global de refrigerantes clorofluorcarbonetos instituída na década de 1980 após buracos de ozônio desenvolvidos sobre os pólos. Alguns produtos químicos industriais também destroem o ozônio atmosférico, que é o protetor solar do planeta, protegendo toda a vida dos raios ultravioleta excessivos, em particular comprimentos de onda UV-B, que causa mutações no DNA.

p Resultados do experimento, que foi conduzido pela University of California, Jeffrey Benca, estudante de graduação em Berkeley, será publicado em 7 de fevereiro no jornal online Avanços da Ciência .

p Benca irradiou 18 polegadas de altura, Pinheiros semelhantes ao bonsai com dosagens de UV-B até 13 vezes mais fortes do que na Terra hoje, simulando os efeitos da destruição da camada de ozônio causada por imensas erupções vulcânicas que ocorreram no final do Período Permiano. Durante a experiência de dois meses, nenhuma das árvores morreu, mas todos os cones de sementes, ou pinhas, enrugou apenas alguns dias depois de emergir, deixando as árvores estéreis.

p Quando colocado fora, as árvores recuperaram a capacidade de produzir cones de sementes saudáveis ​​anos depois.

p Os cientistas propuseram que a destruição da camada de ozônio causada por erupções vulcânicas periódicas ao longo de quase um milhão de anos foi uma das causas da extinção do final do Permiano, mas como não ficou claro. A chuva ácida teria sido um efeito local, mas a extinção de quase 70 por cento dos animais terrestres conhecidos, 95 por cento da vida marinha e muitas linhagens de plantas eram globais.

p Estudos anteriores de modelagem de paleoclima sugerem que as erupções vulcânicas podem ter destruído a camada de ozônio em todo o mundo, embora temporariamente. No entanto, mesmo se as árvores antigas recuperassem sua fertilidade, episódios repetidos de esterilidade podem ter dificultado o crescimento populacional ao longo do tempo, levando ao colapso da biosfera em todo o planeta, de acordo com Benca.

p Colapso da biosfera de longo prazo

p "Durante a crise do fim do Permiano, as florestas podem ter desaparecido parcial ou totalmente por causa do aumento da exposição aos raios ultravioleta, "Benca disse." Com os pulsos de erupções vulcânicas acontecendo, esperaríamos enfraquecimento do escudo de ozônio pulsado, o que pode ter levado a declínios florestais previamente observados no registro fóssil. "

p "Se você interromper repetidamente algumas das linhagens de plantas dominantes globalmente, você poderia desencadear cascatas tróficas ao desestabilizar a base da teia alimentar, o que não funciona muito bem para animais terrestres, " ele adicionou.

p As descobertas surpreendentes dizem aos cientistas algo sobre extinções passadas e as perspectivas futuras da Terra como a mudança climática, a destruição e poluição do habitat nos prepararam para a sexta extinção em massa da Terra.

p "Os paleontólogos criaram vários cenários de morte para extinções em massa, mas a vida das plantas pode não ser afetada pela morte repentina tanto quanto pela interrupção de uma parte do ciclo de vida, como reprodução, por um longo período de tempo, fazendo com que a população diminua e potencialmente desapareça, "disse a co-autora Cindy Looy, um professor associado de biologia integrativa da UC Berkeley.

p "As catástrofes da biodiversidade global não são sobre morte, mas sobre a poda dos ramos evolutivos da árvore da vida a uma taxa muito maior do que o surgimento de novos brotos, "adicionou o co-autor Ivo Duijnstee, professor assistente adjunto de biologia integrativa. "Jeff, que usou suas câmaras de crescimento de plantas como uma máquina do tempo para testar o potencial de uma hipótese sobre o que pode ter acontecido 252 milhões de anos atrás, fornece um excelente exemplo ilustrando como a extinção lentamente se desenrolando na terra ao longo de talvez dezenas ou centenas de milhares de anos pode ter sido causada por problemas reprodutivos na base da cadeia alimentar. "

p Vulcões siberianos

p Acredita-se que a extinção no final do Permiano tenha sido causada por erupções vulcânicas na Sibéria ao longo de centenas de milhares, senão um milhão de anos, que produziram o que hoje é conhecido como Armadilhas Siberianas:campos de lava cobrindo grande parte do norte da Rússia e originalmente abrangendo quase 3 milhões de milhas quadradas com uma espessura média de cerca de 1, 000 pés.

p Em 2004, Looy e seu ex-Ph.D. o conselheiro Henk Visscher propôs uma maneira como isso poderia ter acontecido, bases em esporos de plantas anormais fossilizados encontrados em todo o mundo:gases vulcânicos - halocarbonos como cloreto de metila e brometo de metila - destruíram grande parte ou toda a camada de ozônio da Terra, aumentando a exposição ao UV-B que teria afetado a vida e potencialmente aumentado as taxas de mutação genética no pólen e esporos de plantas em todo o mundo.

p A evidência para essa hipótese cresceu em 2005, quando uma equipe de pesquisa independente liderada por Clinton Foster da Geoscience Australia descobriu grãos de pólen malformados de plantas com sementes do final do Permiano. O aumento da porcentagem de pólen malformado, que é visto tanto no hemisfério norte quanto no hemisfério sul, coincidiu com o declínio das florestas em todo o mundo.

p Encontrar evidências de mecanismos de malformação em fósseis de pólen de 252 milhões de anos é impossível, então Looy e outros buscaram outras maneiras de determinar se o aumento de UV-B perturbou o ecossistema do final do Permiano. Benca fez uma série de experimentos usando plantas vivas para testar a hipótese.

p O primeiro experimento, usando pinheiros, foi projetado para descobrir se altos níveis de UV-B podem causar grãos de pólen malformados nas plantas com sementes de hoje semelhantes às descritas por Foster, e se essas malformações podem afetar a reprodução. Espremer um pinheiro maduro em um laboratório era um obstáculo até que Benca encontrou uma nova solução:usar um cultivar anão selecionado para bonsai que produz pólen e cones de sementes prontamente.

p Em 2013, ele transportou 60 pinheiros clonais anões de um viveiro de coníferas em Boring para Berkeley, Oregon. Depois de aclimatá-los por um ano ao ar livre em pleno sol com água esparsa e solo pobre em nutrientes - condições típicas para esta espécie alpina, Pinus mugo - conduziu um experimento interno de 56 dias usando lâmpadas emissoras de UV-B de alta intensidade.

p Em três câmaras UV internas separadas, Benca expôs os pinheiros anões a 7,5, 10 e 13 vezes a intensidade UV-B normal de Berkeley, em linha com as estimativas do impacto que as erupções da Siberian Trap teriam na camada de ozônio se suas emissões ocorressem ao longo de vários períodos de tempo, variando de 400, 000 anos a menos de 200, 000 anos.

p De fato, os pinheiros produziram pólen malformado. Nas exposições médias e extremas, 12 a 15 por cento dos grãos de pólen estavam deformados, versus 3 por cento em árvores normais e de baixa exposição. O estudo anterior de Foster sugeriu que a produção de pólen com mais de 3 por cento de grãos malformados está associada ao estresse ambiental nas coníferas modernas, Disse Benca. No total, ele passou três anos conduzindo os experimentos e comparando mais de 57, 000 grãos de pólen produzidos pelas árvores nas câmaras.

p Para espanto dos pesquisadores, Contudo, todas as árvores sujeitas a níveis elevados de UV tornaram-se estéreis. Seus cones de sementes murcharam antes que tivessem a chance de serem fertilizados. Esta parecia ser uma reação sistêmica ao estresse UV-B, já que até cones de sementes escondidos entre a folhagem morreram.

p "O sistema que usamos era bastante conservador, "Disse Benca." Ao contrário das estruturas portadoras de sementes relativamente desprotegidas das plantas com sementes do final do Permiano afetadas, os pinheiros de hoje são elaborados e fortemente reforçados, escamas cônicas interligadas que protegem suas sementes dos predadores e do ambiente externo. Mesmo assim, essas árvores simplesmente abandonaram todos os cones de sementes. Pinus mugo é uma espécie alpina que deve ser bastante resistente a níveis elevados de UV. "

p "Aquele experimento de explosão UV-B de Jeff - algo como um tiro longo calculado - produziu anormalidades no pólen em uma conífera moderna, semelhantes às anormalidades observadas em microfósseis de 252 milhões de anos, foi uma das coisas mais emocionantes que vi nesta década, "Duijnstee disse.