A ligação entre o vulcanismo basáltico massivo e a extinção em massa do final do Triássico (201 milhões de anos atrás) é comumente aceita. No entanto, é difícil estabelecer exatamente como o vulcanismo levou ao colapso dos ecossistemas e à extinção de famílias inteiras de organismos.



As alterações climáticas extremas, desde a libertação de dióxido de carbono, a degradação da camada de ozono devido à injecção de produtos químicos nocivos, e as emissões de poluentes tóxicos são todos vistos como factores contribuintes. Um elemento tóxico se destaca:o mercúrio. Sendo um dos elementos mais tóxicos da Terra, o Hg é um metal emitido pelos vulcões na forma gasosa e, portanto, tem capacidade de se espalhar pelo mundo.

Um novo estudo em Nature Communications acrescenta novas evidências convincentes dos efeitos combinados do aquecimento global e da poluição generalizada por mercúrio que continuaram a estressar as plantas muito depois de a atividade vulcânica ter cessado.

Uma equipe internacional de cientistas holandeses, chineses, dinamarqueses, britânicos e tchecos estudou sedimentos do norte da Alemanha em um núcleo de perfuração (Schandelah-1) que abrange o Triássico superior ao Jurássico inferior em busca de microfósseis e sinais geoquímicos. Um estudo da abundância de pólen e esporos revelou uma profusão de esporos de samambaias mostrando uma série de malformações, desde anormalidades na estrutura da parede até evidências de divisões meióticas malfeitas, levando a esporos de samambaias não separados, anões e fundidos.

"Ver a grande quantidade e os diferentes tipos de esporos de samambaias malformados em amostras de sedimentos de uma lagoa costeira, que remonta a 201 milhões de anos atrás, é realmente surpreendente. Isso significa que deve ter havido muitas samambaias sob estresse", explica Remco Bos, Ph.D. .D. candidato na Universidade de Utrecht e principal autor do estudo. “Também não é algo que vemos regularmente durante outros períodos que também contêm muitos fósseis de samambaias, o que o torna um verdadeiro sinal ligado ao evento de extinção em massa do final do Triássico.”

Desmatamento e samambaias

Os resultados de Bos e coautores confirmam trabalhos anteriores dos coautores Sofie Lindström (Universidade de Copenhague), Hamed Sanei (Universidade de Aarhus) e Bas van de Schootbrugge (Universidade de Utrecht), que anteriormente produziram dados semelhantes obtidos de núcleos da Dinamarca e de afloramentos próximos na Suécia.

De acordo com Sofie Lindström, "as samambaias substituíram as árvores durante o intervalo de extinção em resposta a mudanças ambientais dramáticas provavelmente causadas pelo estresse térmico, forte aumento das chuvas de monções e aumento da atividade de incêndios florestais. Os resultados palinológicos mostram que a vegetação pioneira de samambaias se espalhou por vastas áreas de planícies costeiras no noroeste da Europa, da Suécia e Dinamarca à Alemanha, França, Luxemburgo e Áustria, em resposta ao desmatamento generalizado."

As samambaias são plantas resistentes, muitas vezes colonizando ambientes perturbados, incluindo ilhas vulcânicas recém-formadas ou paisagens devastadas por vulcanismo ou incêndios florestais. “O que é extraordinário aqui é que as samambaias que produziram todos esses esporos malformados em todos esses locais diferentes não foram extintas. Enquanto outras plantas foram extintas, as samambaias eram aparentemente robustas o suficiente para continuar, o que também pode estar relacionado à sua diferente tolerância ao mercúrio. "

Variabilidade climática

Neste novo estudo, Bos e coautores mostram que as samambaias, que aproveitaram a morte das florestas, foram submetidas ao estresse causado pela poluição por Hg muito além do intervalo imediato de extinção.

“Encontramos mais quatro intervalos com elevados níveis de concentrações de Hg e elevado número de esporos malformados nos 1,3 a 2 milhões de anos seguintes ao intervalo de extinção”, explica Remco Bos. Este intervalo, conhecido como Hettangiano, foi uma época de contínuas condições adversas nos oceanos, com diversidades geralmente baixas entre invertebrados marinhos, como amonites e bivalves. Em terra, contudo, a vegetação parece ter recuperado mais rapidamente.

“Mostramos agora que este ecossistema florestal continuou a ser perturbado repetidamente durante pelo menos 1,3 milhões de anos, mas talvez até 2 milhões de anos”, explica Bos.

Os quatro episódios adicionais de altas concentrações de Hg e altas malformações de esporos de samambaias provavelmente não estavam ligados a fases posteriores do vulcanismo da Província Magmática do Atlântico Central. Em vez disso, Bos e co-autores mostram que estes períodos correspondem estreitamente ao longo ciclo de excentricidade, a maior variação na forma da órbita da Terra que aproxima ou afasta a Terra do Sol a cada 405 mil anos.

Durante os máximos de excentricidade, a Terra se aproxima do sol, permitindo que mais luz solar alcance a superfície da Terra. Como a atmosfera da Terra já estava sobrecarregada com dióxido de carbono proveniente do vulcanismo em grande escala, esta modulação cíclica do sistema climático desencadeou repetidamente a morte das florestas, permitindo a renovada propagação de fetos pioneiros.

Como mostra a correlação com altos teores de Hg, as malformações nos esporos das samambaias durante esses episódios também foram resultado de envenenamento por mercúrio. Mas de onde veio esse Hg?

Isótopos de Hg

Um conjunto de dados crucial foi gerado na Universidade de Tianjin (China) por Wang Zheng, co-autor correspondente e geoquímico especializado em estudos de isótopos metálicos, especialmente isótopos de Hg. Mercúrio possui diferentes isótopos estáveis ​​que se comportam de maneira diferente no meio ambiente.

Durante as reações na natureza, por exemplo, a expulsão do vulcanismo, a deposição da atmosfera e a absorção pelos organismos, os isótopos de Hg podem tornar-se fracionados, enriquecendo um conjunto em isótopos mais pesados ​​e outros em isótopos mais leves. Sedimentos com níveis elevados de Hg e esporos malformados também apresentam variações claras nos isótopos de Hg.

"Com base nas variações do isótopo de Hg, fomos capazes de vincular um pulso inicial no enriquecimento de Hg na fronteira Triássico-Jurássico à emissão de mercúrio do vulcanismo basáltico de inundação", explica Wang Zheng. "No entanto, os outros quatro pulsos de mercúrio tinham uma composição isotópica diferente, indicando que foram impulsionados principalmente pela entrada de Hg proveniente da erosão do solo e da redução fotoquímica."

Mudanças climáticas e poluição tóxica

Os dados geoquímicos e microfósseis combinados pintam assim um quadro de uma sequência de eventos muito mais complexa e prolongada, começando com o vulcanismo massivo que impulsiona as alterações climáticas e liberta os poluentes tóxicos, seguido por pulsos episódicos de perturbação no rescaldo do evento de extinção que duram durante pelo menos 1,3 milhão de anos.

O Dr. Tomas Navratil, da Academia Checa de Ciências, co-autor do artigo e especialista na poluição moderna por mercúrio, concorda com este cenário. "O nosso trabalho em locais poluídos na República Checa mostra evidências de remobilização episódica de solos florestais, especialmente durante os verões quentes, e em locais mais expostos à luz solar, causando a redução fotoquímica de mercúrio e a re-libertação para a atmosfera de mercúrio anteriormente mercúrio armazenado."

"Sabemos que os eventos de extinção em massa foram eventos complexos e duradouros. Aqui, mostramos que uma mistura de aquecimento com efeito de estufa e poluição levou à perturbação contínua dos ecossistemas. Os ecossistemas costeiros provavelmente foram os que mais sofreram ao receber grandes quantidades de mercúrio mobilizado de vastas bacias hidrográficas. áreas."

"Eventualmente, o sistema se recuperou durante o Sinemuriano, quando vemos o surgimento de biomas florestais estáveis. É provável que, nessa época, a Terra tenha limpado a bagunça, os níveis de dióxido de carbono tenham diminuído e o mercúrio tenha sido enterrado para sempre em sedimentos marinhos offshore, "Bos conclui.

Mais informações: Remco Bos et al, Remobilização de Hg forçada pelo clima associada à mutagênese de samambaias após a extinção do final do Triássico, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47922-0
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade de Utrecht