Pólen antigo oferece pistas sobre como as plantas se adaptaram às mudanças climáticas no passado - e potencialmente no futuro

Um novo estudo descobre que as plantas ao redor do mundo se moveram em direção aos polos durante um período dinâmico de temperaturas crescentes 56 milhões de anos atrás.

Há 56 milhões de anos, grandes quantidades de carbono entraram na atmosfera e desencadearam um período de aquecimento rápido. Evidências fossilizadas de como as plantas responderam a essas mudanças são preservadas em pontos como o ermo da Bacia de Bighorn, no Wyoming. Vera Korasidis, Universidade de Melbourne

A cada primavera, muitos de nós se tornam hiperconscientes do pólen. A substância semelhante a poeira, que as plantas liberam em massa à medida que se reproduzem, é pouco mais do que um incômodo para muitas pessoas, pois irrita os olhos e o nariz e reveste os carros com um pó verde claro.

Mas para um palinologista, ou pesquisador de pólen, como Vera Korasidis, da Universidade de Melbourne , os registros de pólen preservados “representam um arquivo realmente único da história climática da Terra”. Em sua pesquisa, Korasidis usa grãos de pólen fossilizados para reconstruir ecossistemas e climas antigos .

O pólen é uma cápsula do tempo ambiental particularmente boa. As plantas produzem pólen há centenas de milhões de anos, investindo grandes quantidades de energia para dispersar o material reprodutivo por toda parte. Apesar de seu tamanho minúsculo, os grãos de pólen são extremamente duráveis. Como resultado, o pólen fossilizado é uma ocorrência mais comum em muitos depósitos pré-históricos do que as folhas fósseis relativamente frágeis.

Apesar de seu tamanho minúsculo, os grãos de pólen são duráveis, impermeáveis ​​e difundidos – características que aumentam sua chance de preservação no registro fóssil. Vera Korasidis, Universidade de Melbourne

Como pesquisador de pós-doutorado no  Museu Nacional de História Natural , Korasidis juntou-se a Scott Wing , curador de paleobotânica do museu, para examinar grãos de pólen de 56 milhões de anos de um dos períodos mais dinâmicos da história climática da Terra, o Paleoceno - Máximo Térmico Eoceno (PETM).

Estimulado pela liberação de grandes estoques de dióxido de carbono nos oceanos e na atmosfera de vulcões borbulhantes ou vazamentos maciços de metano, o PETM foi um período de rápidas mudanças climáticas. Os geólogos estimam que as temperaturas subiram entre 9 e 14 graus Fahrenheit em menos de 10.000 anos e permaneceram elevadas por 150.000 anos.

Este rápido aquecimento transformou completamente os ecossistemas marinhos. No entanto, o impacto do PETM em terra é mais difícil de analisar. Fora de um tesouro de fósseis do ermo multicolorido da Bacia Bighorn, no noroeste do Wyoming, onde Wing passou décadas escavando folhas fósseis, fósseis de plantas intactas do período são difíceis de encontrar, o que limita a compreensão global de como as plantas responderam ao aquecimento temperaturas.

Wing e sua equipe coletaram milhares de folhas fossilizadas de Bighorn Basin, no Wyoming, um dos poucos lugares onde foram encontradas folhas intactas do PETM. instituto Smithsonian

Para obter uma visão mais completa, Korasidis, Wing e seus colegas analisaram grãos de pólen resistentes preservados em rochas de 38 locais de PETM em todo o mundo. “Gostaríamos de ter mais de um filme do que apenas um instantâneo de quais foram as mudanças, e o pólen nos dá uma chance melhor disso porque é preservado mais facilmente”, diz Wing, coautor do novo pesquisar. “É mais provável que você forneça várias imagens do que está acontecendo.”

Em um novo estudo publicado no mês passado na revista  Paleoceanography and Paleoclimatology , a equipe analisou o pólen fossilizado. Como os flocos de neve, diferentes tipos de pólen têm formas diferentes, desde esporos pontiagudos até grãos lisos. Ao combinar as formas do grão com o pólen de plantas modernas, os pesquisadores conseguiram cultivar um botânico quem é quem de 56 milhões de anos atrás, o que por sua vez ofereceu pistas de como eram os ambientes antigos durante o PETM.

Usando um microscópio de varredura eletrônica para serviço pesado, Vera Korasidis conseguiu estudar as formas e características de uma variedade de pólen fossilizado, incluindo pólen de uma palmeira (esquerda) e um parente de nogueira (direita), em detalhes microscópicos. Vera Korasidis, Universidade de Melbourne

“Podemos fazer a conexão entre o que encontramos fossilizado e o que existe hoje”, diz Korasidis. “E essa é realmente a chave – você precisa ser capaz de fazer essa conexão entre o passado e o presente para inferir climas passados.”

Juntamente com os modelos climáticos, o pólen fossilizado revelou que o aquecimento das temperaturas durante o PETM desencadeou uma era de migrações maciças de plantas. Ao dispersar suas sementes, as plantas podem se mover 550 metros ou mais por ano, o que possibilita que as plantas cubram grandes distâncias ao longo de milhares de anos. Durante o PETM, muitos tentavam vencer o calor migrando para climas mais frios nos polos e altitudes mais elevadas.

Segundo Wing, esses movimentos generalizados criaram um mosaico de diferentes tipos de plantas se misturando no mesmo ambiente. Wyoming abrigava florestas subtropicais sazonalmente secas, onde floresciam plantas comuns hoje na América Central. Nas florestas mais ao norte, espécies temperadas como bétulas encontraram palmeiras tropicais.

Embora essa mistura botânica pareça estranha hoje, faz mais sentido quando se considera que o pico de temperatura do PETM ocorreu em um mundo já quente. Não havia calotas polares nos pólos. As latitudes mais altas eram úmidas e quentes, enquanto as altitudes mais baixas se tornavam mais quentes e secas. “É estranho pensar em palmeiras crescendo no Ártico, mas este era um mundo tão diferente”, diz Korasidis. “É um mundo que parece fora de lugar para nós hoje.”

Essas plantas antigas não foram as únicas coisas que sentiram o calor durante o PETM. Pesquisas recentes descobriram que muitos mamíferos primitivos,  incluindo os primeiros cavalos do tamanho de cães , diminuíram o tamanho para vencer o calor.

À medida que a temperatura subiu, vários grupos arcaicos de mamíferos morreram, enquanto outros grupos,  incluindo primatas primitivos , floresceram.

Muitos cavalos primitivos, incluindo este Eohippus do Eoceno, eram pouco maiores do que o cão médio. Durante as temperaturas mais quentes do PETM, o tamanho do corpo de alguns desses “cavalos da madrugada” encolheu em até 30%. instituto Smithsonian

Embora essas instâncias do PETM ofereçam algumas dicas sobre como a vida pode responder a um futuro mais quente, Wing e Korasidis enfatizam que a mudança climática moderna supera em muito esse pico de temperatura pré-histórico. Os pesquisadores estimam que a taxa de dióxido de carbono que entra na atmosfera hoje é 10 a 20 vezes mais rápida do que durante o PETM.

Essa taxa acelerada ameaça ultrapassar a velocidade com que algumas plantas podem migrar.

Durante o PETM, algumas plantas foram capazes de se mover 15 graus para o norte em 10.000 anos para acompanhar o aquecimento das temperaturas. No entanto, mesmo as plantas que se movem rapidamente podem ter dificuldades para acompanhar as mudanças de temperatura modernas.

Os humanos também restringiram o movimento das plantas. Áreas pavimentadas, como cidades e rodovias, cortam as rotas de migração de certas espécies. “As plantas precisam de um lugar para dispersar suas sementes”, diz Korasidis. Embora as pessoas tenham dificultado as plantas, elas também podem ajudá-las a migrar abrindo corredores naturais de habitats conectados e plantando sementes de plantas em risco em climas mais hospitaleiros.

Embora o PETM não seja um análogo perfeito para as mudanças climáticas modernas, Wing acredita que ele ilustra várias lições importantes, incluindo a rapidez com que o excesso de dióxido de carbono pode aquecer o clima da Terra. É importante ressaltar que também mostra que, uma vez que o carbono entra na atmosfera da Terra, ele permanece.

“Mesmo que o PETM seja geologicamente curto, ele dura 150.000 anos, o que é quase tanto tempo quanto o Homo sapiens existe no planeta”, diz Wing. “Portanto, os próximos 150.000 anos serão realmente diferentes, a menos que descubramos como corrigi-lo antes de acabarmos adicionando uma quantidade muito grande de carbono à atmosfera”.

Jack Tamisiea é Assistente de Comunicação Científica no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian. Além de cobrir todas as coisas de história natural para o blog do museu, Smithsonian Voices, ele acompanha a cobertura da mídia e coordena as atividades de filmagem para o Escritório de Comunicações e Relações Públicas do museu. Jack está atualmente concluindo seu mestrado em redação científica na Universidade Johns Hopkins. Em seu tempo livre, ele adora explorar o ar livre com um notebook e uma câmera. Você pode ler mais do trabalho de Jack em  https://jacktamisiea.com .