La evolución de la forma de la hoja en las plantas terrestres está vinculada a la disminución del CO2 atmosférico en...

Área de la Ciencia:

• La paleobotánica es la paleobotánica.
• Biología evolutiva Biología evolutiva.
• La biofísica es la biofísica.

Sus antecedentes:

• Las hojas de Megaphyll, caracterizadas por venas ramificadas y una estructura plana, se extendieron en el Devónico Tardío, hace aproximadamente 360 millones de años.
• Esto siguió a la colonización inicial de la tierra por plantas vasculares simples y sin hojas en el Siluriano Tardío / Devónico Temprano.
• El retraso evolutivo en la aparición de las megafilas permanece sin explicación.

Objetivo del estudio:

• Investigar el vínculo causal entre los niveles de dióxido de carbono atmosférico y la lenta aparición de hojas de megafila.
• Comprender las limitaciones biofísicas de las primeras plantas terrestres con respecto a la evolución de las hojas.

Principales métodos:

• Análisis cuantitativos de las características de las hojas fósiles.
• Modelado biofísico de la fisiología de las plantas en diferentes condiciones atmosféricas.
• Simulaciones comparando tallos sin hojas con hojas planas tempranas.

Principales resultados:

• Una caída significativa en la presión parcial atmosférica de dióxido de carbono (pCO2) durante la era paleolítica tardía (disminución del 90%) se identifica como un factor clave.
• Las simulaciones indican que las primeras hojas planas con baja densidad estomática habrían experimentado un sobrecalentamiento letal debido a la alta interceptación solar y baja transpiración.
• Las hojas planas del Devónico tardío y del Carbonífero exhibieron densidades estomales sustancialmente más altas en comparación con simulaciones anteriores.

Conclusiones:

• La evolución de las hojas planas dependía de una densidad estomática suficiente para permitir una transpiración adecuada.
• El aumento de la densidad estomatal permitió mayores tasas de transpiración, cruciales para mantener temperaturas viables de las hojas frente a la radiación solar.
• El aumento observado en la densidad estomatal en los primeros megafílicos se alinea con la necesidad biofísica impulsada por la reducción de la pCO2 atmosférica.