Los primeros suelos y raíces de plantas terrestres: Repercusiones sobre el modelado terrestre primigenio

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Fuente: Dr Jinzhuang Xue, paleobiólogo de la Universidad de Peking en, líder del estudio y una simulación de sus paisajes

La noticia que os vemos a mostrar hoy se me antoja muy jugosa para todos aquellos interesados en el mundo de los suelos y la colonización de la tierra emergida por la vida. Se acaban de detectar en China, suelos fósiles de unos 410 millones de edad, mientras que los expertos pensaban que debieron formarse por primera vez, también en el periodo devónico, pero 20 millones de años después. Se trataría del cuerpo edáfico más antiguo detectado por la ciencia. Sin embargo, el contenido de la noticia va mucho más allá. La razón estriba en que, hasta ahora, se pensaba que las primitivas plantas terrestres que invadieron la superficie debieron esperar a que evolucionaran para desarrollar sistemas radiculares profundos. Por tanto, hasta ese “instante” de la historia geológica, los sedimentos y regolitos desnudos que antaño cubrían los continentes e islas eran arrastrados fácilmente al mar, sin que apenas pudiera hablarse de suelos en el sentido estricto del término, es decir el “ortodoxo”.  Pues bien, de lo que nos informa el estudio que abordamos hoy es que unas plantas ya extintas que evolucionaron a partir de los musgos y hepáticas, ya formaban por aquél entonces algunos tapices aéreos que lograron desarrollar sistemas de rizomas que alcanzaban “al menos” un metro de profundidad, consolidando los sedimentos cercanos a los cuerpos de agua terrestres (ríos, lagos, etc.), impidiendo así la erosión de los mismos y permitiendo el desarrollo de comunidades vegetales de alta resiliencia. En consecuencia, la historia que narramos abajo, también nos aporta una valiosa información en lo concerniente a la evolución de los sistemas radiculares de las plantas que anclan sus raíces  en los suelos, así como de los primeros ecosistemas suelo propiamente dichos, desde una perspectiva “ortodoxa”.  Sin embargo, el tema no termina aquí, ya que la estabilización de esas zonas húmedas de los continentes y archipiélagos afectó profundamente a los modelados geomorfológicos y regímenes fluviales.  Se supone que en un espacio geográfico desnudo o casi desnudos, como el de aquellos tiempos del Devónico, los sedimentos eran muy fácilmente arrastrados hasta los océanos, debido a que nada los protegía frente a los procesos erosivos. La aparición de los vegetales aludidos, favorecieron una protección contra la erosión de los márgenes fluviales, humedales, etc. Por tanto, haría unos 429 millones de años que aquellos paisajes comenzaron a retener los sedimentos que previamente eran arrastrados, formándose los primeros suelos profundos y dando lugar a una morfología y paisajes erosivos, mas o menos, semejantes a los actuales. Se trata pues de explicaos como se ha añadido un eslabón más al conocimiento que atesoramos sobre el origen de los suelos, los organismos que albergan, la evolución de las raíces y del propio paisaje. Hemos traducido dos notas de prensa sobre el resumen del propio artículo. En consecuencia, el texto de este post es más extenso de lo habitual, pero relacionado con otro, en el que también mostraremos que la concentración de oxígeno en la atmósfera surgió por la acción de los proto-suelos someros cubiertos de musgos y hepáticas (La Invasión de la tierra emergida por las plantas, los musgos y hepáticas generaron la atmósfera actual rica en oxígeno y los primeros proto-suelos). Dicho de otro modo, y no podía ser de otra forma, la historia de la Tierra emergida pasa ineludiblemente por entender la de los suelo, o la edafosfera, de las más variopintas formas y puntos de vista. Dejo ya la narración aquí, por cuanto el texto en inglés y español (pido disculpas de antemano por no pulir la traducción del último) es extensa y digna de ser leída en su totalidad). Eso si, os anticipo que algunos aspectos colaterales interesantes para aclarar los paisajes de suelos de hace 420 millones de años serán motivo de otro post. Que lo disfrutéis.

Juan José Ibáñez

Os dejo pues con todo este material…….

The origin of dirt: Plant fossils suggest soil began covering the planet 20 million years earlier than first believed

Soil is thought to have emerged 390 million years ago with the first trees

New fossilised plant roots suggest they grew in soil 410 million years ago

They were found in rocks close to Qujing city in China’s Yunnan province

The early plants stablised the mud along rivers to create the first soil 

El suelo se cree que surgió hace 390 millones de años con los primeros árboles

Nuevas raíces de las plantas fosilizadas sugieren que crecieron en el suelo hace 410 millones de años

Fueron encontrados en las rocas cerca de la ciudad de Qujing, en la provincia de Yunnan de China

Las plantas tempranas estabilizaron el barro a lo largo de los ríos para crear el primer suelo.

By Richard Gray for MailOnline

Published: 19:00 GMT, 8 August 2016 | Updated: 08:37 GMT, 9 August 2016

It transformed the Earth from being a barren, rocky landscape to one covered with lush green plant life.

But the appearance of soil on the surface of the continents may have occurred 20 million years earlier than was previously thought, according to new research.

Fossils discovered close to Qujing city in China’s Yunnan Province, have provided evidence that plants were developing deep roots on land 410 million years ago.

Y así, se transformó el paisaje árido y rocoso de  la Tierra en otro cubierto por una exuberante vegetación verde.

Pero la aparición de los suelos sobre la superficie de los continentes puede haber ocurrido 20 millones de años antes de lo que se pensaba, según un nuevo estudio.

Los fósiles descubiertos cerca de la ciudad de Qujing, en la provincia de Yunnan de China, han proporcionado pruebas de que las plantas se desarrollan raíces profundas en la tierra hace 410 millones de años.

Scientists have found a fossilised network of 410 million-year-old plant roots (pictured) that indicates the first soil is at least 20 million years older than previously believed. They believe the roots belong to an early plant known as Drepanophycus.

Los científicos han descubierto una red de raíces de las plantas fosilizados de 410 millones de años de antigüedad (en la foto) que indica que el primer suelo es por lo menos 20 millones de años más antiguo que se creía anteriormente. Ellos creen que las raíces pertenecen a una planta ancestral conocida como Drepanophycus 8de unos 80 cm de altura a finales del devónico)

This suggests soil was already present on the surface of the land by this point, before the emergence of the first trees in the Middle Devonian period 390 million years ago.

De ser cierto tal descubrimiento sugeriría que los primeros suelos  ya estaba presentes en esa ápoca en la superficie de la tierra, antes de la aparición de los primeros árboles en el período Devónico medio hace 390 millones de años.

WORLD’S OLDEST PLANTS 

Fossils of the oldest plants ever to colonise land were discovered in Argentina in 2010.

They suggest that plants may have begun moving from the water onto the land as early as 472 million years ago.

Experts have confirmed that the fossilised plants are liverworts, a simple species which has no roots or stems.

They have suggested that the discovery indicates they are likely to be the ancestors of all land plants.

Los fósiles de las plantas más antiguas detectados hasta la fecha que se suponeía que  colonizaron la tierra emergida fueron descubiertos en Argentina en 2010.

Ellos sugieren que las plantas pueden haber comenzado a moverse desde el agua sobre la tierra con anterioridad, es decir hará unos 472 millones de años.

Los expertos han confirmado que las plantas fosilizadas son las hepáticas, una especie simple que no tiene raíces o tallos.

De aquí que los autores conjeturen, a partir de este descubrimiento que es probable que sean los antepasados de todas las plantas terrestres de la tierra.

It was thought that these early trees, which were just a few metres tall, sent roots deep into the rocks of the land allowing soil to build up on the surface.

But the new fossils, which appear to have tightly packed roots extending up to three feet (1m) underground, suggest soil was already well established before trees appeared.

The discovery may force a drastic rethink on the source of soil on the planet’s surface.

Se pensaba que estos primeros árboles, tan sólo alcanzaban unos pocos metros de altura, distribuyendo sus raíces someramente.

Pero los nuevos fósiles hallados , que parecen tener raíces muy juntas que se extiende hasta tres pies (1m) enviando las raíces hasta aproximadamente un metro de profundidad meteorizando la roca, y convirtiéndola en suelo  hasta tal punto. Por lo tanto, los autores suponen que los suelo relativamente profundos ya se encontraban asentados en tierra firma antes de árboles aparecieran.

El descubrimiento puede obligar a un replanteamiento drástico de la aparición de los suelos sobre la superficie del planeta.

Professor Mike Benton, a palaeontologist at the University of Bristol and a co-author of the new study, said: ‘These roots are found in deep soils, and in fact the two go hand in hand.

‘Soils are made by plants and animals, and they have a great stabilizing effect, taking up rainwater like a sponge and limiting erosion rates.

El profesor Mike Benton, paleontólogo de la Universidad de Bristol y un co-autor del nuevo estudio, ha comentado: “Estas raíces se encuentran en los suelos profundos, y de hecho los dos van de la mano.

“Los suelos están formados a partir de la adición de restos de plantas y animales, y tienen un gran efecto estabilizador, tomando el agua de lluvia como una esponja y limitado las tasas de erosión.

The researchers believe the early plants they have discovered may have helped to stabilize the mud and sediment along the banks of rivers, leading to the first soils (artist’s impression)

Los investigadores creen que las primeras plantas que ellos han descubierto pueden haber contribuido a estabilizar el lodo y sedimentos a lo largo de las orillas de los ríos, lo que lleva a los primeros suelos.

Dr Jinzhuang Xue, a palaeobiologist from Peking University in Beijing who was the lead researcher on the study, said: ‘We have been doing fieldwork in the Devonian rocks of Yunnan for some time, and we kept finding large-scale structures up to 1 metre deep in the red rocks. ‘They looked like a plant called Drepanophycus, already known from rocks of the same age in Europe and North America.’

Writing in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, the researchers report finding 1,000 roots in every square metre of sediment examined

En el artículo, publicado en las revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, los investigadores afirman haber encontrado 1.000 raíces por cada metro cuadrado de sedimentos examinados

Read more: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3729748/The-origin-dirt-Plant-fossils-suggest-soil-began-covering-planet-20-million-years-earlier-believed.html#ixzz4I4AhcZuJ

Versión abreviada de Mailonline

The fossilised plant roots were found in rock formations close to the city of Qujing in China’s Yunnan province (shown on map above). ‘From this time onwards, river systems changed their type, from fast-flowing, to slower-moving, meandering streams.’ Until around 470 million years ago life on the Earth was restricted to the oceans and other bodies of water.

A partir de este momento, los sistemas fluviales cambiaron u morfología y procesos, de flujo rápido, a otro más más lento de , arroyos serpenteantes”. Hasta hace, 470 millones de vidas en la Tierra se restringió a los océanos y otros cuerpos de agua.

THE OLDEST TREE ROOTS (las raíces de árboles más antiguas)

A 320 million-year-old fossil is helping to reveal new details about how some of the earliest plants to grow on the land developed roots.

Found in a fossilised root tip held in the Oxford University Herbaria, it shows that the way plants grew from their roots was completely different to how any modern plants form.

Un fósil de hace unos 320 millones de años de edad  está ayudando a revelar nuevos detalles sobre cómo crecían las raíces de las primeras plantas que conquistaron la tierra firme.

En el Herbario de la Universidad de Oxford se encuentra el ápice fosilizado de una raíz, muestra que `rece informar que la forma en que se desarrollaban las raíces de aquella tierra primigenia era completamente diferente a la de las plantas actuales.

Researchers found they used a unique pattern of cell division that had remained unknown until now. This means some of the mechanisms controlling root formation in plants and trees back then have now become extinct. The fossils were the remains of the soil from the first giant tropical rainforests on Earth.

Los investigadores encontraron que aquellas plantas terrestres utilizaban un patrón único de la división celular que había permanecido desconocido hasta ahora. Esto significa que algunos de los mecanismos que controlan la formación de raíces en plantas y árboles en aquél entonces ya se han extinguido. Los fósiles eran los restos del suelo de los primeros bosques tropicales gigantes en la Tierra.

The land was covered with bare rock that eroded away into the oceans until plant life began to creep out of the water and onto the land.These  first terrestrial plants were thought to have lined the water’s edge in the soft sediment created by the water. The first trees, however, are thought to have emerged around 390 million years ago, with their deep roots helping to hold soil together and stop it being washed away.

La tierra estaba cubierta de roca desnuda que se erosionaba y cuyos sedimentos eran arrastrados a los  océanos hasta que la vida vegetal comenzó a crecer  fuera del agua. Aquellas primeras plantas terrestres se  alineaban en los el bordes del agua sobre los sedimentos blandos que eran arrastrados hasta los cuerpos de agua . Sin embargo hoy se cree que  los primeros árboles, surgieron hace aproximadamente 390 millones de años, y con sus raíces profundas que ayudaban a paliar la erosión de aquellos suelos/sedimentos primigenios.

The new fossils, found in the Xujiachong Formation close to Qujing city, reveal complex root systems had already been flourishing on the land for millions of years by then. Researchers found fossilised roots up to 0.4 inches (1cm) in diameter that branched continuously. They say the roots appear similar to early plants like Drepanophycus.

Los nuevos fósiles, encontrados en la Formación Xujiachong cerca de la ciudad de Qujing, revelan que sistemas radiculares  complejos ya medraban sobre la Tierra con  millones de anterioridad. Los investigadores encontraron raíces fosilizados hasta 0,4 pulgadas (1 cm) de diámetro que se ramificaban continuamente. Los autores del estudio defienden que aquellas  raíces se parecen a plantas ancestrales como las de  Drepanophycus.

Dr Jinzhuang Xue, a palaeobiologist from Peking University in Beijing who was the lead researcher on the study, said: ‘We have been doing fieldwork in the Devonian rocks of Yunnan for some time, and we kept finding large-scale structures up to 1 metre deep in the red rocks. ‘They looked like a plant called Drepanophycus, already known from rocks of the same age in Europe and North America.’

(párrafo ya traducido de la primera nota de prensa)

Writing in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, the researchers report finding 1,000 roots in every square metre of sediment examined. The team estimate that they stacks of sediment may represent between 10,000 and 200,000 years of soil build up. In some places the roots appear to extend through up to 49 feet (15 metres) of sediment. This suggests the landscape had been extremely stable for a long period of time. Writing in the paper, the scientists suggest the soil may have built up as a river flooded and deposited sediment.

(…) La estimación del equipo calcula que aquellas capas de sedimentos pudieron  representar entre 10.000 y 200.000 años en lo que respecta a la formación del suelo. En algunos lugares las raíces parecían extenderse hasta 49 pies (15 metros) del sedimento. Tal hecho sugiere que el paisaje había sido extremadamente estable durante un largo período de tiempo (…) sobre los depósitos de inundación de los cauces fluviales.

As this covered the Drepanophycus, which were previously thought to have only short roots, the plants grew continiously up through the sedmiment.This left a network of old roots that helped to hold the mud and silt together. The plants would have held this mud together, stablisiing the river banks and causing the river to meander and so reducing further erosion.

Como se pensaba que Drepanophycus, tan solo atesoraba raíces someras/escsamente profundas, las plantas debían crecer constantemente a través de las sedimentos que los cauces depositaban. Tal  hecho dejó una red de raíces viejas que ayudaron a mantener/cohesionar el barro y limo juntos. Las plantas podían mantenerse ancladas al lodo, estabilizando los márgenes/orillas de los ríos, generando cauces sinuosos con meandros que permitían deducir su erosión posterior.

They said that early plants such as Drepanophycus appear to have played a key role in the evolution of early landscapes in the Middle Devonian. They wrote: ‘Predating the earliest trees, the rhizomes of early vascular plants such as Drepanophycus would have contributed to stabilisation of fluvial sediments and floodplains, and, in some cases, formed a deep soil ecosystem that would have served as an important carbon sink and a place for the diversification of terrestrial invertebrates.

Conforme a los autores las primeras plantas como Drepanophycus parecen haber jugado un papel clave en la evolución de los primeros paisajes en el Devónico Medio. Más concretamente según estos investigadores:  «Con antelación a los primeros árboles, los rizomas de plantas vasculares arcaicos como Drepanophycus habrían contribuido a la estabilización de sedimentos fluviales y llanuras de inundación, y, en algunos casos, llegando a formar un ecosistema suelo profundo que habría servido como un importante sumidero de carbono y fomentar de paso la diversificación de los invertebrados terrestres.

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 Resumen del Artículo Original.

 Belowground rhizomes in paleosols: The hidden half of an Early Devonian vascular plant by Jinzhuang Xue et al. 2016

 The colonization of terrestrial environments by rooted vascular plants had far-reaching impacts on the Earth system. However, the belowground structures of early vascular plants are rarely documented, and thus the plant−soil interactions in early terrestrial ecosystems are poorly understood. Here we report the earliest rooted paleosols (fossil soils) in Asia from Early Devonian deposits of Yunnan, China. Plant traces are extensive within the soil and occur as complex network-like structures, which are interpreted as representing long-lived, belowground rhizomes of the basal lycopsid Drepanophycus.

 La colonización de los ambientes terrestres por las plantas vasculares enraizadas tuvo repercusiones de gran alcance en el sistema Tierra. Sin embargo, las estructuras bajo el suelo de las plantas vasculares de aquellos tiempos han sido raramente documentados, y por lo tanto se tienen  grandes incertidumbres a cerca de  interacciones planta-suelo en aquellos primeros  ecosistemas terrestres. Aquí mostramos el primer paleosuelo ednraizado (suelos fósiles) en Asia desde los depósitos del Devónico tempranos de Yunnan, China. Los restos vegetales detectados parecían extensos en el seno de aquel suelo/protosuelo, mosdtrando estructuras reticulares complejas, que se interpretan como la representación de larga vida de los rizomas subterráneos de lycopsid Drepanophycus.

 The rhizomes produced large clones and helped the plant survive frequent sediment burial in welldrained soils within a seasonal wet−dry climate zone. Rhizome networks contributed to the accumulation and pedogenesis of floodplain sediments and increased the soil stabilizing effects of early plants. Predating the appearance of trees with deep roots in the Middle Devonian, plant rhizomes have long functioned in the belowground soil ecosystem.

 Los rizomas produjeron grandes clones y ayudaron a las plantas sobrevivir el enterramiento por parte de los sedimentos dando lugar a a suelos bien drenados en   una zona bajo clima seco-húmedo estacional. Las redes  de rizomas contribuyeron a la acumulación y la pedogénesis de los sedimentos en las llanuras de inundación, fomentando la estabilización de los suelos y como corolario el crecimiento estable de aquellos vegetales (la resiliencia de aquellos ecosistemas). Precediendo a la aparición de los árboles con raíces profundas en el Devónico Medio, los rizomas de las plantas mencionadas funcionaron durante un dilatado lapso de tiempo dando lugar a los ecosistemas suelo.

 This study presents strong, direct evidence for plant−soil interactions at an early stage of vascular plant radiation. Soil stabilization by complex rhizome systems was apparently widespread, and contributed to landscape modification at an earlier time than had been appreciated.

 Este estudio aporta pruebas contundentes y directas de las interacciones planta-suelo en una etapa temprana de la radiación de plantas vasculares. La estabilización de suelos con sistemas complejos de rizomas fue aparentemente generalizada, contribuyendo a la transformación del paisaje en un momento anterior al que se creía hasta la fecha.

 Principales Implicaciones (Significance)

The roots and rhizomes of early vascular plants, and their interactions with soils, are poorly documented. Here we report on the complex, belowground rhizome systems of an Early Devonian plant, and their contribution to the formation of the earliest record of rooted red-bed soils in Asia. Our specimens predate the earliest trees with deep roots from the Middle Devonian by 20 million years. We propose that plant rhizomes have long functioned in terrestrial ecosystems, playing important roles in shaping Earth’s environments by reducing soil

erosion rates and thereby increasing the stability of land surface and resilience of plant communities.

 Drepanophycales Segú Wikipedia

Drepanophycales fueron un grupo de plantas vasculares extintas originadas a finales del periodo Silúrico y probablemente desaparecidas a finales del periodo Devónico.

 Aunque tras el descubrimiento de sus restos fósiles esta planta fue catalogada dentro del orden Lepidodendrales hoy en día de sus características morfológicas se ha deducido que bien pudieran ser un grupo basal de los lycópsidos en su evolución desde los Zosterophyllopsida. Uno de los aspectos más controvertidos de su clasificación es su posición respecto de Rhyniopsida, grupo que tradicionalmente se ha considerado precursor, aunque el hecho de que los primeros Drepanophycales coexistieran (y en algún caso es posible que fueran anteriores) con las primeras Rhyniópsidas hacen dudar de la posición de éstas como grupo basal de las primeras y sugiere que ambas debieron evolucionar a partir de un grupo anterior aún desconocido.1

 El grupo posee gran cantidad de representantes fósiles conocidos, muchos de ellos completos. Por lo general eran plantas herbáceas, de pocos centímetros de longitud con un tallo aéreo con xilema primario exarco y ramificación dicótoma. El los tallos se disponían unas estructuras similares a los filodios de los actuales licopodios insertados helicoidalmente. Estas estructuras estaban sólo parcialmente vascularizados, esto es, que los haces de xilema penetraban en ellos únicamente hasta cierta distancia de su nacimiento en el tallo insinuando un estado temprano de evolución hasta las estructuras de las especies actuales donde la vascularización es completa. En los tallos se encontraban también unos esporangios aislados y unidos ellos a través de un corto pedúnculo. Este carácter diferencia también a los Drepanophycales de los licopodios de la actualidad al poseer éstos sus esporangios agrupados en un cono en posición terminal.2

 Algunos post previos relacionados con el tema

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