Francine Kurzawe/ Universidad de LondresLos cortes para analizar la anatomía de los fósiles de madera son los mismos que se utilizan para el estudio de las plantas actualesFrancine Kurzawe/ Universidad de Londres
Helechos arborescentes de 15 metros de altura a lo largo de los ríos y coníferas en las zonas secas. En menor cantidad, plantas emparentadas con las actuales equisetáceas o cola de caballo (que se asemejan a tubos verticales no más largos que 1,5 m) en ambos ambientes. Ésa era la vegetación de un área cercana al municipio de Filadélfia, en el estado de Tocantins, al comienzo del Pérmico, hace casi 300 millones de años. En ese período, los bloques que forman América del Sur se hallaban agrupados de manera muy distinta y ubicados más hacia el sur del planeta, donde la región que hoy ocupa São Paulo, por ejemplo, estaba cubierta por glaciares. A medida que esos bloques derivaron hacia regiones más cálidas de la Tierra, la flora pudo migrar. Hacia el final del Pérmico, hace unos 270 millones de años, ya existía vegetación donde ahora se ubica el interior paulista.
“Apostaba que hallaría más similitudes entre los fósiles de ese período hallados en la cuenca del Parnaíba, en el nordeste, y los hallados en la cuenca del Paraná, en el sudeste”, dice la paleobotánica Rosemarie Rohn Davies, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Rio Claro. “Pero sólo los helechos se parecen”. Ese retrato de un pasado remoto es el resultado de lo que atestiguan los troncos y hojas petrificadas, estudiados por el equipo de Rohn Davies y por investigadores de la Universidad de Campinas (Unicamp), financiados por la FAPESP y por la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS).
El análisis de los troncos de esos helechos gigantes, que todavía yacen casi enteros en el Monumento Natural de Árboles Petrificados de Tocantins, así como de las hojas que parecen encajes de piedra, fue el tema de la tesis doctoral concluida en 2011 por la bióloga Tatiane Marinho Vieira Tavares, actualmente profesora temporal en la Universidad Federal de Tocantins, en Araguaína. Vieira Tavares describió la anatomía y la morfología de ese material, que pertenecía a los géneros Psaronius y Tietea, éste último también hallado en la cuenca del Paraná, y tema de su tesina de maestría. Aparentemente, los helechos lograron avanzar desde el norte hacia el sur durante el transcurso de millones de años, a medida que el supercontinente Gondwana, que agrupaba a buena parte de los continentes que hoy ocupan el hemisferio Sur, se desplazaba hacia el norte y se tornaba más cálido.
Se describió a las hojas como pertenecientes a una nueva especie porque eran distintas a todo lo que se había visto, pero es imposible determinar con cuál de los troncos conformaban una planta viva. Sucede que el concepto paleontológico de especie es bastante distinto del que se emplea en la biología, un foco de infinitos debates entre los expertos. Como los paleontólogos generalmente pueden reunir a las diferentes partes de los fósiles vegetales ‒raíz, tallo, hojas, etc.‒ en el rompecabezas de una misma planta, se acepta que cada parte sea descrita como una especie distinta. En el caso de los helechos fósiles de Tocantins, las hojas eran mucho más voluminosas que las de los actuales, según muestra un artículo que se publicará en breve en la revista Review of Palaeobotany and Palynology. “Esa característica tiene mucho que ver con las condiciones ambientales”, explica la bióloga, quien fue supervisada por Rohn Davies. “Un limbo foliar muy denso protege a las estructuras reproductivas y evita la pérdida excesiva de agua en un ambiente árido o semiárido”. Es algo sorprendente, pues los helechos dependen del agua al menos en algunas fases reproductivas, y por eso normalmente se los asocia con ambientes húmedos, pero lo que permitió la subsistencia de esos grandes árboles eran los cursos de agua a orillas de los cuales crecían.
Entre los helechos, aunque no sólo ahí, crecían las esfenófitas, actualmente representadas tan sólo por los equisetos y estudiadas por el ecólogo Rodrigo Neregato, quien recientemente finalizó su doctorado con Rohn Davies. Neregato describió cinco especies nuevas de Arthropitys y encontró dos tipos diferentes: uno con una médula muy grande, que sugiere un hábitat cercano al agua, y otro con un tallo más potente, que les habría conferido a las plantas una estructura mecánica adecuada para la vida en suelo firme, algo más alejada de los ríos.
Rafael Faria/ PUC-UnicampTroncos petrificados de coníferaRafael Faria/ PUC-Unicamp
Una novedad antigua
Los análisis revelaron plantas bastante diferentes a las que citan los libros, comenzando por su inesperada capacidad para subsistir en suelo seco. También parecen mayores de lo que se creía. “Contamos con ejemplares de 3 metros que no comprenden la planta completa”, explica Neregato. Pero lo que él supone que causará mayor sorpresa son las raíces verticales, en lugar del rizoma horizontal postulado para ese grupo de plantas. “Tenemos un ejemplar con su raíz conectada al tronco, el único conocido hasta ahora”, celebra. Él cree que ese modelo vale para otras esfenófitas de aquella época, mejorando la absorción del agua y su arraigo en suelo inestable. “Se trataba de un peso bastante considerable, una estructura en forma de T invertida no sería capaz de soportarlo”.
Lejos de los ríos, el paisaje estaba dominado por gimnospermas, similares a los pinos actuales. A causa de esta especialización biológica, los fósiles petrificados de esas plantas son bastante menos abundantes que los de los helechos. El silicio disuelto en el agua es el responsable de preservar las estructuras anatómicas en tres dimensiones. Cuando la planta caída comienza a descomponerse, sus tejidos liberan gas carbónico que acidifica el agua alcalina, precipitando el silicio que penetró en las células vegetales. Alejadas de los ríos, las coníferas tenderían a descomponerse más velozmente y por eso sus fósiles son más raros. Por ese motivo era un grupo menos estudiado, hasta que Rohn Davies le sugirió investigarlo a la bióloga Francine Kurzawe, para entonces doctoranda en el grupo de Roberto Ianuzzi en la UFRGS. “La mayoría de las ocasiones solamente tenemos acceso a fragmentos pequeños y muy desgastados, con las capas superficiales arruinadas”, relata Kurzawe, actualmente posdoctoranda en la Universidad de Londres.
Francine Kurzawe/ Universidad de LondresTroncos petrificados de helechos: su estructura tridimensional es apreciada por los paleobotánicosFrancine Kurzawe/ Universidad de Londres
En dos artículos que se publicaron este mes en la Review of Palaeobotany and Palynology, ella describe una lista de nuevas especies de coníferas, y otras estructuras inusuales. “La médula de las gimnospermas fosilizadas posee canales que representan su adaptación a un clima seco”, comenta, corroborando las condiciones climáticas que evidencian las hojas de los helechos. Según ella, actualmente esos canales sólo aparecen en las plantas jóvenes, que van perdiendo la médula a medida que crecen. Los pinos adultos, con el tronco hueco allí donde antes hubo médula, no cuentan con esos canales especializados para almacenar agua.
La flora estudiada por Kurzawe manifiesta similitudes entre la de Gondwana y la de Euramérica, actualmente la parte norte del planeta. “La región donde hoy se encuentra Tocantins se hallaba en el límite entre ambas regiones”, explica la bióloga. Las gimnospermas de allí parecen haber subsistido en latitudes caracterizadas por temperaturas más amenas, sin migrar hacia el sur. Esto es lo que indican los fósiles, todos diferentes a los de Tocantins, hallados en siete municipios del interior paulista y analizados por el paleobotánico Rafael Faria durante su doctorado en la Unicamp, bajo la supervisión de Fresia Ricardi-Branco.
Faria, actualmente docente de la Pontificia Universidad Católica de Campinas, estudió madera petrificada ‒o permineralizada, tal como prefieren decir los expertos‒ de plantas que existieron hace unos 270 millones de años, tanto bajo el microscopio tradicional como con el microscopio electrónico de barrido, lo cual le permitió visualizar mejor en las estructuras celulares. Faria defendió su tesis doctoral en abril, y el segmento que describe a los fósiles mejor preservados se encuentra en proceso de publicación en la Review of Palaeobotany and Palynology.
Lo sorprendente fue la identificación de hifas de hongos en muestras que, a primera vista, parecían sucias. “Es el primer registro de hongo fosilizado en madera de esa época en Gondwana”, comenta el investigador, que interpreta al hallazgo como un indicio de colapso del ecosistema. “Es como si hubiese mucha materia orgánica por degradarse, lo que promovió la proliferación de los hongos”.
Ecología fósil
El investigador de Campinas también describió algo de la ecología de esas plantas, a partir del estudio de sus anillos de crecimiento. En las regiones templadas, las coníferas generalmente producen madera con propiedades distintas según la estación: en primavera y en verano fomenta el transporte de agua hacia la copa (y por lo tanto el crecimiento), y en otoño se centra más en mantenerse. Al comparar los anillos de crecimiento de los fósiles con los de las especies actuales, puede inferirse si las coníferas del pérmico perdían o no sus hojas en invierno. Los análisis revelaron una comunidad con predominio de árboles perennes, que no perdían las hojas, sobre todo en la Formación Teresina, cuyos fósiles afloran en Angatuba, Conchas y Laras. Otra formación que estudió, Irati (en Piracicaba, Saltinho, Rio Claro y Santa Rosa de Viterbo), se encuentra en estratos algo más profundos ‒más antiguos‒ y albergaba una mayor proporción de árboles caducifolios, que perdían sus hojas en invierno. Para él, estas observaciones corroboran datos anteriores que indicaban que, en el Pérmico, esa región de Brasil se ubicaba más al sur que ahora.
Hileras paralelas de fragmentos de troncos fosilizados, en Tocantins, indican el cauce de los ríos del Pérmico
La ecología pérmica en el actual Tocantins fue el tema de la tesis doctoral de Robson Capretz, bajo la dirección de Rohn Davies, en Rio Claro. Como ecólogo, estudió los fósiles y su disposición en un área de la cuenca del Parnaíba y procuró reconstituir cómo era la selva de la zona. “Me concentré en la ecología de los fósiles, y no en su anatomía”, especificó, distinguiendo su investigación de la que llevaban a cabo sus colegas. Las principales conclusiones, a su juicio, indican que la región era muy plana y contaba con un régimen de lluvias similar al de los monzones de la India, con tempestades muy fuertes que interrumpían periódicamente etapas de sequía y cubrían la región con una capa de agua razonablemente gruesa. Esos aluviones derribaban los troncos, a los que transportaban por cortas distancias dejándolos alineados en una misma dirección y enterrados en la arena, tal como revelan los resultados publicados este mes en la revista Journal of South American Earth Sciences. “No sabemos cuál era la frecuencia de esas lluvias”, comenta Capretz, “el resto del tiempo el clima era casi desértico”.
La disposición de los fósiles vegetales permite reconstruir las características de los ríos, si eran caudalosos o lentos, angostos o anchos, rectos o sinuosos. La descripción resultante desmiente el panorama trazado por los estudios geológicos, que señalaba que la región se caracterizaría por dunas similares a las que hoy aparecen en Lençóis Maranhenses. “Pero no hay helechos en Lençóis Maranhenses”, recuerda Capretz, quien adopta la máxima que afirma que el presente es la llave del pasado. De tal modo, sus resultados ayudaron a Marinho Vieira a interpretar lo observado en sus hojas fosilizadas.
Esa dinámica de las aguas también es responsable de la deposición de silicio en los troncos que petrificó los helechos. “Si no hubiesen sido sumergidos y enterrados rápidamente por la arena, se hubieran descompuesto”, explica el ecólogo. Esas condiciones particulares tornan muy importante a Tocantins para los estudios paleontológicos. “No existen demasiadas zonas con vegetales petrificados en el país, por eso existen escasos estudios de ese tipo”, comenta Capretz.
El pasado presente
Rohn Davies confirma que el clima resulta esencial para una óptima preservación de los fósiles: cuando la alternancia de estaciones está muy marcada, se eleva la posibilidad de que se produzca el tipo de fosilización encontrado en Tocantins, donde troncos y hojas se preservaron en sus tres dimensiones. “En la cuenca del Paraná, los fósiles son bidimensionales”, lamenta, y ello dificulta la comparación entre ambas regiones.
Pero quien transita a menudo y atentamente por la tierra seca del Monumento Natural de Árboles Petrificados cuenta con grandes posibilidades de hallar fósiles. Esta riqueza generalmente alegra a los que los venden, una actividad prohibida en Brasil. Por ello, gran parte del trabajo sobre la flora fósil brasileña se realizó en Alemania, donde los investigadores adquirieron el material petrificado sin saber que se recogió en forma irregular. Al menos, ese material actualmente se encuentra disponible para los brasileños debido a la colaboración de Kurzawe y del grupo de Rohn Davies junto a Robert Noll y Ronny Rößler, este último, director del Museo de Chemnitz, donde se encuentran los fósiles que evidencian la similitud de la flora pérmica de Tocantins y de Alemania.
Los científicos participantes en el estudio de las selvas petrificadas advierten que no sólo los traficantes de fósiles constituyen una amenaza para la preservación de esa historia. La protección excesiva, que les impide el acceso incluso a los especialistas, es para ellos un obstáculo para el avance del conocimiento. “Para estudiar las gimnospermas hay que recoger material y preparar láminas para estudiar bajo el microscopio”, ilustra Rohn Davies, “y es imposible identificar algo a simple vista”. Rafael Faria, cuya área de estudio se encuentra fuera de las áreas preservadas, apuesta por la difusión de su trabajo para obtener más material. Ya hubo oportunidades en que lo llamaron estancieros del interior paulista ofreciéndole fragmentos de “palo piedra” hallados en el suelo.
Artículos científicos
CAPRETZ, R. L. & ROHN, R. Lower Permian stems as fluvial paleocurrent indicators of the Parnaíba Basin, northern Brazil. Journal of South American Earth Sciences. v. 45, p. 69-82. ago. 2013.
KURZAWE, F. et al. New gymnospermous woods from the Permian of the Parnaíba Basin, Northeastern Brazil, Part I: Ductoabietoxylon, Scleroabietoxylon and Parnaiboxylon. Review of Palaeobotany and Palynology. v. 195, n. 1, p. 37-49. 16 ago. 2013.
KURZAWE, F. et al. New gymnospermous woods from the Permian of the Parnaíba Basin, Northeastern Brazil, Part II: Damudoxylon, Kaokoxylon and Taeniopitys. Review of Palaeobotany and Palynology. v. 195, n. 1, p. 50-64. 16 ago. 2013.
