Cu peste 100 de milioane de ani în urmă, subpădurea pădurilor mezozoice târzii era dominată de un grup divers de plante din clasa Equisetopsida. Astăzi, există doar un singur gen din acest grup, Equisetum (cunoscut și sub numele de coadă de cal sau papură), unul dintre cele mai vechi genuri existente de plante terestre.

calului

Există unele dezbateri cu privire la începuturile evolutive ale genului Equisetum. Datarea moleculară plasează divergența celor 15 specii existente ale genului în urmă cu aproximativ 65 de milioane de ani (mya), totuși înregistrările fosile sugerează că a avut loc mai devreme de asta, poate în jur de 136 mya. O descoperire a unei noi specii fosile de Equisetum plasează acum acest gen la 150 mya, trăind într-un mediu în care poate fi găsit și astăzi - izvoare termale.

Ecosistemele de izvoare termale și modul în care acestea se fosilizează sunt principalele domenii de interes de cercetare pentru Alan Channing, geobiolog la Universitatea Cardiff, Țara Galilor. Când el și colegii din Țara Galilor și Argentina au descoperit abundentele rămășițe fosilizate ale unei specii de Equisetum în sudul Patagoniei, și-au dat seama că aceste fosile nu numai că ar putea arunca lumina asupra epocii filogenetice a acestui grup de plante antice, dar ne-ar putea spune și ceva despre modul în care au trăit aceste plante, la ce tipuri de medii au fost adaptate și despre ecologia și fiziologia lor. Mai mult decât atât, au fost intrigați să afle cât de strâns aceste aspecte s-ar putea potrivi cu speciile existente de Equisetum, în special cele care trăiesc în medii similare astăzi. Descoperirile lor sunt publicate în numărul din aprilie al American Journal of Botany.

Când Channing și colegii săi au început să lucreze pentru prima dată în masivul îndepărtat Deseado din provincia Santa Cruz, Argentina - o zonă de roci vulcanice antice - nu știau dacă vor găsi fosile de plante. Însă descoperirea unui depozit de izvoare termale fosile aproape intacte și extrem de bine expuse din epoca jurasică la ferma San Agustin i-a condus la câteva descoperiri uimitoare - dintre care nu cel mai puțin a fost izvorul fierbinte în sine. Zăcămintele de izvoare termale sunt extrem de rare în înregistrările fosile, iar exemplele care sunt mai vechi decât Miocenul sunt chiar mai rare.

Una dintre descoperirile lor interesante a fost rămășițele abundente fosilizate ale unei specii de Equisetum. Nu numai că au fost descoperite arborete dense de tulpini aeriene, dar și o mare varietate de organe - inclusiv învelișurile frunzelor, rădăcinile și rizomii, ramurile, vârfurile și strobili (părți de reproducere) - au fost găsite complicat conservate în blocuri de chert.

„Deoarece aceste plante au fost localizate într-un izvor fierbinte”, notează Channing, „procesele normale de conservare au fost înlocuite cu un proces de permineralizare celulară - țesuturile și celulele plantelor au fost pătrunse de apă conținând silice dizolvată, care a fost precipitată înainte de degradarea plantei și a rezultat în conservarea magnifică tridimensională a plantelor complete. "

Prin tăierea, lustruirea și secționarea subțire a blocurilor de chert (straturi de silice cristalizată formate de izvoarele termale antice) din depozit și apoi examinând fosilele conservate cu microscopuri de mare putere, autorii au putut descrie în detalii complexe anatomia și morfologia unui Equisetum jurasic pentru prima dată.

Autorii au descoperit că, în multe privințe, morfologia și anatomia acestui Equisetum fosilizat nu se pot distinge de cele ale speciilor care trăiesc astăzi în două subgenuri, Equisetum și Hipochaete. De exemplu, a fost veșnic verde, a crescut vertical într-o singură tulpină dreaptă și avea o dublă endodermă. Cu toate acestea, au existat unele caracteristici care nu se potriveau cu nicio specie existentă sau fosilă de Equisetum - justificând astfel ridicarea unei noi specii: Equisetum thermale.

"Equisetum thermale pare a fi cea mai veche înregistrare din genul Equisetum și cel puțin, înregistrări care, din punct de vedere anatomic, în esență, moderne, de tip coadă de cal ca Equisetum, au o istorie care se întinde până în Jurasicul târziu", a spus Channing. Într-adevăr, aceste descoperiri susțin ideea că Equisetum este un gen extrem de antic, care a suferit puține inovații evolutive în ultimii 150 de milioane de ani.

Cu toate acestea, amplasarea filogenetică distinctă a acestei specii nu este singurul aspect interesant și unic al acestei descoperiri fosile. Deoarece E. thermale a fost păstrat într-o poziție de viață în care au crescut în habitate influențate geotermal, Channing și colegii săi au fost, de asemenea, capabili să deducă multe aspecte despre habitatul său, stresurile pe care le-a suportat și mecanismele sale potențiale de toleranță la stres. De asemenea, ei ar putea compara caracteristicile sale morfologice cu speciile existente de Equisetum în prezent - care pot fi găsite și în mediul mineral și geotermal de primăvară - și să facă inferențe despre ecologia speciilor fosile.

Într-adevăr, autorii au descoperit că E. thermale avea o anatomie care sugerează că a fost adaptată atât pentru zonele umede, cât și pentru cele uscate. De exemplu, E. thermale avea o rețea extinsă de spații aeriene în tulpini și rizomi care asigurau aerarea sistemului său de înrădăcinare inundat de apă.

„Apele fierbinți de izvor, desigur, pot provoca stres termic”, explică Channing. „Dar apa are și pH și alcalinitate ridicată și conține sare dizolvată și metale grele care pot fi toxice pentru plante. Aceste tensiuni înseamnă că plantele locale suferă secetă fiziologic - deoarece absorbția apei înseamnă și o creștere a absorbției, de exemplu, a sării - și de obicei au caracteristici anatomice care ajută la reducerea pierderilor de apă prin evapotranspirație. "

Channing subliniază că E. thermale a prezentat, de asemenea, o serie de caracteristici care ar reduce pierderile de apă. Epiderma sa avea pereți exteriori groși, depozite de cuticule și silice bine dezvoltate, iar stomatele sale erau situate mult sub suprafața tulpinii și erau protejate de celule de acoperire și depozite de silice. „Depunerile de silice ale E. thermale indică un mecanism fiziologic de toleranță la stres”, adaugă Channing, „deoarece s-a demonstrat că absorbția de siliciu ameliorează sarea, căldura și stresul metalelor grele din plantele vii de recoltă”.

„Aceste adaptări există în coada calului până în zilele noastre”, a spus Channing, „ilustrând faptul că genul a dezvoltat un set de instrumente de succes pentru viața în medii extreme și le-a întreținut de milioane de ani”.