Nova pesquisa liderada pelo candidato ao doutorado em biologia da Baylor University William J. Matthaeus e pelo professor de biologia Joseph White, Ph.D., considera como a intolerância ao congelamento de plantas afetou a cobertura florestal e a hidrologia durante o período da Pensilvânia, cerca de 340 a 285 milhões de anos atrás, durante a Era Paleozóica, propor melhorias para as projeções climáticas para o passado e futuro com dados de função da planta.

Este projeto altamente interdisciplinar e colaborativo incluiu o pesquisador de pós-doutorado em geologia de Baylor Jon Richey, bem como cientistas do clima, geólogos e paleobotânicos de várias outras instituições americanas e europeias.

O estudo, publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences , sugere que o congelamento de plantas teria limitado a distribuição geográfica da cobertura florestal no supercontinente Pangéia. Durante este tempo, houve ciclos glacial-interglaciais e períodos prolongados de baixas temperaturas. Dependendo das limitações da fisiologia da planta tolerante ao congelamento, temperaturas mínimas de congelamento provavelmente limitaram a capacidade de sobrevivência das plantas arbóreas.

"As plantas podem nos dizer coisas sobre a época e o lugar em que cresceram porque as plantas têm necessidades básicas, meio que como pessoas. Mas porque as plantas não podem se mover para obter o que precisam, eles têm que construir seus 'corpos' para funcionar bem para onde estão crescendo, "Matthaeus disse." Por causa disso, fósseis de plantas contêm informações sobre a forma como essas plantas funcionavam, mas também as condições que enfrentaram, até 300 milhões de anos atrás. "

A baixa cobertura florestal aumentou o escoamento superficial de água doce e sedimentos em algumas regiões. O escoamento induzido pelo congelamento mudou consideravelmente entre os períodos glaciais e interglaciais em toda a Pangéia, e pode ter gerado diferenças específicas de localização em minerais, sedimento, matéria orgânica e níveis de nutrientes no escoamento de água doce para o ribeirinho, ambientes marinhos ribeirinhos e costeiros.

Os pesquisadores combinaram a modelagem do clima e a modelagem do processo do ecossistema para simular a vegetação arbórea durante a idade do gelo do Paleozóico. Como as projeções de modelagem climática global existentes não levam em consideração as diferenças de características funcionais das plantas entre plantas contemporâneas e paleozóicas, os pesquisadores usaram dados de traços de plantas derivados de fósseis para simular processos do ecossistema global.

"Mesmo com a amostra limitada do registro fóssil usado aqui, dicas para o impacto do congelamento em comunidades de plantas de 300 milhões de anos são evidentes. Estamos combinando a inferência baseada em fósseis sobre a função das plantas com modelagem climática global para dar vida à Terra antiga. Este é um par crítico de disciplinas para montar o quebra-cabeça da história natural, "Matthaeus disse.

A modelagem do clima global mostrou que as temperaturas de congelamento eram quase globais em ocorrência e provavelmente um fator limitante na distribuição da cobertura florestal, até mesmo nos tópicos. Menos de 25% das terras sem glaciação que poderiam suportar a vegetação permaneceram acima do ponto de congelamento durante todo o ano. Os pesquisadores sugerem que a exposição generalizada e repetida de plantas a temperaturas congelantes durante a Pensilvânia influenciou a evolução de aspectos notáveis ​​da fisiologia das plantas do Paleozóico posterior.

"Os modelos climáticos são normalmente usados ​​para estudar tendências de temperatura média em escalas de tempo mensais ou mais longas no passado da Terra. No entanto, esta abordagem ignora os extremos de temperatura que são conhecidos por serem críticos para a função e sobrevivência das plantas hoje. Um aspecto novo deste estudo é que nos concentramos nas mudanças diárias de temperatura simuladas pelo modelo que as plantas provavelmente sofreram durante a Pensilvânia, "disse Sophia I. Macarewich, co-autor e candidato a doutorado em paleoclimatologia e computação científica na Universidade de Michigan.

A incorporação de dados paleobotânicos derivados de fósseis na modelagem climática em tempo profundo pode melhorar as projeções e a compreensão dos sistemas anteriores da Terra, bem como auxiliar os modelos de mudanças climáticas futuras. de acordo com os autores.

"O desenvolvimento desses métodos pode servir como uma ponte para a compreensão dos fundamentos dos ecossistemas globais no passado antigo da Terra. Ao compreender como as coisas funcionavam ao longo da história natural, temos uma chance melhor de compreender nosso próprio futuro, "Matthaeus disse.

White vê o estudo como um suporte para Baylor como líder na área, particularmente no que diz respeito a estudos de doutorado e sucesso acadêmico.

"O sucesso do Sr. Matthaeus pode ser atribuído à sua mente intrinsecamente inquisitiva e excelentes habilidades computacionais que, com seus diplomas acadêmicos em biologia evolutiva e matemática, deu-lhe a mente preparada para ter sucesso em abordar uma questão tão difícil, "ele disse." Ele também é extremamente culto e teve o benefício da interação direta com os especialistas da disciplina, muitos dos quais são seus co-autores, além da orientação de outros professores de Baylor, como o paleobotânico Dr. Dan Peppe, professor associado de geociências, e Dr. Bernd Zechmann, diretor e professor associado de pesquisa do Center for Microscopy and Imaging. "