Sekitar 66 juta tahun yang lalu, sebuah asteroid besar bertabrakan dengan apa yang sekarang dikenal sebagai Yucatan, menjerumuskan Bumi ke dalam kegelapan. Dampaknya mengubah hutan hujan tropis, memunculkan bunga.

Saat ini, hutan hujan tropis merupakan hotspot keanekaragaman hayati dan memainkan peran penting dalam sistem iklim dunia. Sebuah studi baru diterbitkan hari ini di Ilmu Ini menjelaskan asal mula hutan hujan modern dan dapat membantu para ilmuwan memahami bagaimana hutan hujan akan menanggapi iklim yang berubah dengan cepat di masa depan.

Studi yang dipimpin oleh para peneliti di Smithsonian Tropical Research Institute (STRI), menunjukkan bahwa tabrakan asteroid yang mengakhiri kekuasaan dinosaurus 66 juta tahun lalu juga menyebabkan 45% tanaman punah di tempat yang sekarang disebut Kolombia, memberi jalan. dengan risiko kepunahan. Pemerintahan tanaman berbunga di hutan hujan tropis modern.

Dari hutan yang penuh pakis hingga hutan yang penuh dengan bunga: Tanaman mulai menghasilkan bunga menarik yang mengandung manfaat manis untuk serangga yang membawa serbuk sari (terutama sperma jantan tanaman) ke bunga lain, membantu tanaman berkembang biak. Strategi ini sangat berhasil sehingga tanaman berbunga menguasai hutan tropis dan dunia. Kredit: Hesse Tempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt dan Institut Smithsonian untuk Penelitian Tropis. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

“Kami bertanya-tanya bagaimana hutan hujan tropis berubah setelah gangguan lingkungan yang parah seperti efek Chicxulub, jadi kami mencari fosil tanaman tropis,” kata Monica Carvallo, penulis senior dan rekan postdoctoral di STRI dan Universitas Del Rosario di Kolombia. “Tim kami memeriksa lebih dari 50.000 catatan fosil serbuk sari dan lebih dari 6.000 fosil daun sebelum dan sesudah tumbukan.”

125 hingga 100 juta tahun yang lalu, di era dinosaurus, sebagian besar wilayah yang sekarang disebut Kolombia ditutupi hutan yang didominasi tumbuhan runjung dan pakis. Kredit: Hesse Tempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt dan Institut Smithsonian untuk Penelitian Tropis. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Di Amerika Tengah dan Selatan, ahli geologi berusaha menemukan fosil yang terpapar dengan memotong jalan dan tambang sebelum hujan lebat dan menyembunyikan hutan lagi. Sebelum penelitian ini, sedikit yang diketahui tentang dampak kepunahan ini terhadap perkembangan tumbuhan berbunga yang kini mendominasi daerah tropis Amerika.

Carlos Jaramillo, ahli paleontologi yang bekerja untuk STRI dan timnya, sebagian besar rekan STRI – banyak dari mereka dari Kolombia – mempelajari serbuk sari dari 39 lokasi termasuk singkapan batuan dan inti eksplorasi minyak di Kolombia, untuk melukis gambaran kawasan hutan yang luas dari sebelum dan sesudah dampak. Serbuk sari dan kuman yang diambil dari batuan yang lebih tua dari pengaruh menunjukkan bahwa hutan hujan didominasi oleh pakis dan tumbuhan berbunga. Tumbuhan runjung, seperti kerabat pinus Kauri dan pinus Pulau Norfolk, yang dijual di supermarket sekitar hari Natal (Araucariaceae), umum ditemukan dan membayangi jejak dinosaurus. Setelah tumbukan, tumbuhan runjung hampir menghilang seluruhnya dari daerah tropis Dunia Baru, dan tanaman berbunga mengambil alih. Keanekaragaman tumbuhan tidak pulih sekitar 10 juta tahun setelah dampak.

Setelah asteroid bertabrakan dengan Meksiko, hampir setengah dari tanaman pra-tabrakan punah. Setelah tumbukan, tumbuhan berbunga mendominasi hutan tropis modern. Kredit: Hace Tiempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt dan Institut Smithsonian untuk Penelitian Tropis. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Fosil daun memberi tahu tim banyak hal tentang iklim masa lalu dan lingkungan setempat. Carvalho dan Fabiani Herrera, seorang peneliti postdoctoral di Negaunee Institute for Conservation Science and Work di Chicago Botanic Garden, memimpin penelitian terhadap lebih dari 6.000 spesimen. Bekerja dengan Scott Wing di Museum Nasional Sejarah Alam Lembaga Smithsonian dan lainnya, tim menemukan bukti bahwa pohon hutan tropis yang terkena dampak ditempatkan terpisah, memungkinkan cahaya mencapai lantai hutan. Dalam 10 juta tahun setelah dampak, beberapa hutan tropis menjadi lebat, seperti yang ditemukan saat ini, dengan daun dan tanaman merambat yang membayangi pohon-pohon kecil, semak belukar dan tanaman herba di bawahnya. Kanopi yang tersebar di hutan pra-tumbukan, dengan lebih sedikit tanaman berbunga, membawa lebih sedikit air tanah ke atmosfer daripada yang muncul jutaan tahun kemudian.

“Itu benar-benar hujan pucatTetapi hutan bekerja secara berbeda, kata Carvalho.

Bogota modern adalah kota Andes di hampir 3.000 meter (9.000 kaki) di atas permukaan laut. Tapi di Paleocene (10 juta tahun setelah tabrakan asteroid) itu tertutup hutan tropis. Kerusakan serangga pada fosil daun yang dikumpulkan di dekat Bogota memberi tahu para peneliti bahwa setelah tumbukan, serangga pemilih (serangga yang hanya memakan spesies tertentu) menjadi kurang umum, dan telah digantikan oleh serangga dengan rasa yang lebih ekstensif yang dapat memakan banyak tanaman berbeda. Kredit: Hesse Tempo. Un viaje paleontologico ilustrado por Colombia. Institut Alexander von Humboldt dan Institut Smithsonian untuk Penelitian Tropis. Banco de Imágenes (BIA), Instituto Alexander von Humboldt.

Tim tidak menemukan bukti adanya pohon legum sebelum peristiwa kepunahan, tetapi setelah itu terdapat keragaman dan kelimpahan daun dan polong yang sangat banyak. Saat ini, legum adalah famili utama di hutan hujan tropis, dan melalui asosiasi dengan bakteri, mereka mengambil nitrogen dari udara dan mengubahnya menjadi pupuk untuk tanah. Tinggi legum berpengaruh signifikan terhadap siklus nitrogen.

Carvallo juga bekerja dengan Konrad Labandera di Museum Nasional Sejarah Alam Lembaga Smithsonian untuk mempelajari kerusakan serangga pada fosil daun.

Dari 66 hingga 100 juta tahun yang lalu, tumbuhan berbunga mulai berkembang biak di rawa-rawa permukaan laut dan hutan dataran rendah, di mana Andes berada saat ini. Kredit: Dulu. Ekskursi bergambar paleontologi melalui Kolombia. Institut Alexander von Humboldt dan Institut Smithsonian untuk Penelitian Tropis. Image Bank (BIA), Alexander von Humboldt Institute.

“Ini dapat mengungkap kerusakan serangga pada tanaman dalam mikrokosmos dari satu daun atau perluasan komunitas botani, yang merupakan dasar dari struktur makanan di hutan tropis,” kata Labandeira. “Energi dalam massa jaringan tumbuhan yang bergerak melalui rantai makanan – akhirnya ke boas, elang, dan jaguar – dimulai dengan serangga yang membentuk kerangka dan mengunyah, melubangi dan menyedot, dan berjalan ke kantong empedu dan dibawa melalui jaringan tumbuhan . Bukti untuk rantai makanan konsumen ini dimulai dengan berbagai cara. Intensif dan brilian yang dikonsumsi serangga untuk tanaman. “

“Sebelum efeknya, kami melihat bahwa berbagai jenis tanaman memiliki kerusakan yang berbeda: pemberian makan khusus untuk inang,” kata Carvalho. “Setelah dampak, kami menemukan jenis kerusakan yang sama di hampir setiap tanaman, yang berarti nutrisinya lebih umum.”

Kertas fosil dari kelompok digunakan untuk penelitian ini. Dedaunan memakan banyak serangga dari hutan hujan tropis baru berusia 58-60 tahun di Formasi Bogotá, Kolombia. Saat ini, keluarga Spurge adalah salah satu keluarga yang paling melimpah dan beragam di hutan hujan tropis dataran rendah. Kredit: Dari Monica Carvallo.

Bagaimana efek sampingnya mengubah hutan tropis yang jarang dan kaya pinus di zaman dinosaurus menjadi hutan hujan saat ini – pohon-pohon tinggi yang dihiasi bunga kuning, ungu, dan merah jambu, meneteskan anggrek? Berdasarkan bukti dari serbuk sari dan daun, tim menyarankan tiga penjelasan untuk perubahan tersebut, yang semuanya mungkin benar. Salah satu idenya adalah dinosaurus menjaga agar hutan pra-dampak tetap terbuka dengan memberi makan dan bergerak melintasi lanskap. Penjelasan kedua adalah abu yang jatuh dari pengaruh tanah yang dipupuk di seluruh daerah tropis, memberikan keuntungan bagi tanaman berbunga lebih cepat tumbuh. Penjelasan ketiga adalah bahwa kepunahan preferensial spesies konifera menciptakan peluang bagi tumbuhan berbunga untuk mendominasi daerah tropis.

“Studi kami mengikuti pertanyaan sederhana: Bagaimana hutan hujan tropis berevolusi?” Kata Carvalho. “Pelajarannya di sini adalah bahwa dengan gangguan yang cepat – secara geologis – ekosistem tropis tidak hanya bangkit kembali; mereka diganti, dan prosesnya membutuhkan waktu yang sangat lama.”

Referensi: “Kepunahan di Akhir Zaman Kapur dan Asal Usul Hutan Hujan Tropis Modern” oleh Monica R Carvallo, Carlos Jaramillo, Felipe de la Bara, Dinari Caballero Rodriguez, Fabiani Herrera, Scott Wing, Benjamin El Turner dan Carlos D. Apollito, Millerlandy Romero-Baez, Paula Narvais, Camilla Martinez, Mauricio Gutierrez, Conrad Labandera, German Baiona, Milton Rueda, Manuel Baez Reyes, Dyron Cardenas, Alvaro Duque, James L. Crowley, Carlos Santos, 2 April, Silvest 2021, Ilmu.
DOI: 10.1126 / science.abf1969

Penulis makalah ini berafiliasi dengan STRI di Panama, Universitas Del Rosario Bogota, Kolombia; Universitas Montpellier, CNRS, EPHE, IRD, Prancis; University of Salamanca, Spanyol; Institut Colombiano del Petroleo, Bucaramanga, Kolombia; Kebun Raya Chicago; Museum Nasional Sejarah Alam, Washington, DC; Universitas Florida, Kita; Universitas Federal Mato Grosso, Cuiaba, Brasil; Exxon Mobil Corporation, Spring, Texas, Amerika Serikat; Pusat Ilmiah dan Teknologi-CONICET, Mendoza, Argentina; Universitas Chili, Santiago; Universitas Maryland, College Park, AS; Capital Normal University, Beijing, Cina; Corporación Geológica Ares, Bogotá, Kolombia; Paleoflora Ltda. , Zapatoka, Kolombia; Universitas Houston, Texas, AS; Institut Penelitian Ilmiah Amazon, SINCHI, Leticia, Kolombia; Universitas Nasional Kolombia, Medellin, Kolombia; Universitas Negeri Boise, Boise, Idaho, AS; BP Exploration Co. Ltd. , Britania Raya ; Dan Universitas Fribourg, Swiss.