1.5.3. Las plantas diseñan la geografía del planeta (400 Ma

gusanos de cuerpo blando). /// Para cerrar el circuito de degradación de los insectos, se requería descomponer la quitina. En el período 450-350 Ma varios grupos de bacterias del suelo adquirieron un gen desde los hongos para procesar quitina. La quitinasa es una enzima que rompe el exoesqueleto de los artrópodos. El estudio armó un árbol de los genes de quitinasa basado en mutaciones en sus genomas. Luego se comparó este árbol genético con el registro fósil y se detectaron las transferencias de genes.

Los insectos fósiles. Los fósiles cuentan una historia más reciente. Los fósiles más antiguos son de Australia y tienen 420 Ma. Son marcas de artrópodos en areniscas rojas. Se reconocen señales de euriptéridos (semejantes a escorpiones) con hasta 2 m de longitud. Sus pistas son de 20 cm de diámetro y se extienden por varios metros. Poseían 6 pares de apéndices, pero solo tres funcionaban para caminar (el último adaptado para nadar) y los tres apéndices delanteros adaptados para la alimentación. Un conjunto de huellas corresponde a un animal de 5-6 cm con 10 pares de patas. Podrían ser las huellas del único artrópodo que dejó un fósil (Euthycarcinoide) similar a una cucaracha con múltiples patas y de actividad anfibia. Quizás pudo ser ancestro de los hexápodos, que incluyen a los insectos. /// Los insectos herbívoros son muy posteriores, aparecen hace 330 Ma. Se infiere por las hojas fósiles que muestran daños causados por las mordeduras de herbívoros. Como los subproductos de la síntesis de lignina son tóxicos, los herbívoros debieron protegerse mediante enzimas y una microflora intestinal de bacterias simbióticas. Con esto podían descomponer el material vegetal fresco, lo que motivó una carrera de armamentos de simbiosis y alertas múltiples. /// Los insectos alcanzaron el tamaño máximo hace 300 Ma en el Carbonífero y Pérmico. El gran tamaño se atribuye a la alta concentración de oxígeno en la atmósfera (más del 30 %) lo que es esencial en los insectos ya que reciben el oxígeno mediante diminutos tubos de respiración. Un compilado de bases de datos (10.500 fósiles) de las longitudes de las alas de insectos fósiles, permitió correlacionar el tamaño con los niveles de oxígeno durante 200 Ma. Hace 150 Ma la correlación se interrumpe y, aunque hay un aumento del oxígeno, el tamaño de los insectos permanece. Es el momento en que surgen las aves comedoras de insectos y prima la necesidad de aumentar la maniobrabilidad del vuelo, favoreciendo el menor tamaño corporal.

El ecosistema Rhynie (410 Ma). En Rhynie (Escocia) se conserva el primer ecosistema casi completo en el suelo terrestre. Era un ambiente de aguas ricas en sílice proveniente de manantiales volcánicos que enterraron el ecosistema en cuarzo cristalizado. La temperatura debió llegar a 90-120 °C, pero se habría enfriado a menos de 30 °C al momento de la fosilización. Los restos están intercalados con arenas, esquistos y toba, que hablan de la actividad volcánica local. No es un ecosistema moderno, es diminuto, con 50 cm de altura máxima. Hay líquenes, algas, hongos y las plantas fósiles

siguen en pie en posición vertical, e incluso sus células permanecen visibles. Todos se encontraban en la tierra. No hay restos de vida en los lagos ni en las aguas termales. Entre los animales se conservan insectos, ciempiés, ácaros, segadores y trigonotárbidos (depredadores con forma de araña) que están aferrados a los tallos donde vivían. Los coprolitos (excrementos fosilizados) dan una idea útil de lo que comían, con una variedad de contenidos: detritos, herbivoría y esporas. Un insecto fósil (Rhyniognatha hirsti) tenía mandíbulas, una característica de los insectos alados, lo que sugiere las presencia de alas.

Las plantas de Rhynie. Hace 410 Ma las plantas se reproducían por esporas (no había plantas con semillas o flores); no producían madera ni grandes hojas y las raíces eran superficiales. Aportaban oxígeno, partieron las rocas y crearon suelos ricos y profundos, proporcionaron alimento y refugio para los animales, crearon nuevo hábitat y cambiaron la atmósfera y el clima. Se incorporaron nuevos features en las plantas. Eran recientes la cutícula cerosa protectora, los poros (estomas) para regular el intercambio de gases (CO2, O2, H2O), los conductos vasculares para el transporte de agua y nutrientes y los tejidos más duros y fuertes para el soporte vertical. Un fósil (Asteroxylon mackiei) muestra una planta vascular cuya raíz carece de pelos y de casquete y está cubierta por una capa continua de tejido superficial. Se supone que es un estado de transición.

La simbiosis raíces-hongos. /// Un fósil de una planta vascular (género Aglaophyton) muestra una simbiosis entre raíces y hongos (micorrizas). Se observan arbustales (hongos en forma de árbol) en un cilindro de células bien definido en la corteza de sus tallos (no tenía raíces verdaderas). Los hongos son de un phylum (Glomeromycota) con 1.000 Ma de antigüedad y que forma simbiosis con todos los grupos de plantas terrestres actuales. En algunos casos, es posible ver mecanismos de reparación de heridas que fueron causadas por una infección fúngica o bacteriana. Así que la relación plantas-hongos es anterior a las raíces.

Los suelos profundos y estables. Antes de la aparición de árboles con raíces profundas (390 Ma), las pequeñas plantas podrían estabilizar gruesas pilas de sedimentos para generar el proto-suelo. /// Un estudio analizó un suelo fósil de 410 Ma en China. Era una planicie de inundación que conservó redes de rizomas de hongos y raíces. Se trata de una extensión vertical de 15 m en arena y roca sedimentaria. La planta responsable (Drepanophycus) tenía raíces muy delgadas y poco profundas. La zona era inundada en forma frecuente con arena y limo. Los rizomas no crecieron 15 m hacia abajo, sino que las plantas se extendían hacia arriba en la medida en que se tapaban por sedimentos de inundación. En un instante determinado, solo los rizomas superficiales estaban vivos. Pero la red subterránea de rizomas muertos habría ayudado a estabilizar el sedimento por lo que seguían haciendo un aporte. Las plantas representan el primer caso de geoingeniería (secuestro de carbono de la atmósfera y su almacenamiento).

Los depósitos de lodo. /// Un estudio analizó 700 formaciones rocosas que derivan de depósitos transportados por el flujo de agua. En los sedimentos entre 4.000 y 2.500 Ma la proporción de lodo, limo y arcilla era del 1 %. Pero desde hace 460 Ma comenzó a aumentar. Hace 360 Ma alcanzó el 26 %, con máximos del 90 %. El aumento dramático de las rocas sedimentarias de grano fino no está relacionado con la tectónica de placas

o los cambios climáticos. Se relaciona con la evolución de las plantas. Las raíces separan las rocas, atrapan materiales, desaceleran las aguas y los vientos. Las plantas aceleran la producción de arcillas al secretar ácidos orgánicos que cambian la química del suelo. Son responsables de la construcción de depósitos de llanuras de inundación.

Los ríos sinuosos. Las plantas dan inicio a la orografía de los ríos modernos porque las raíces profundas estabilizaron los cauces de los ríos. /// Un metaestudio de catorce informes de sedimentos fluviales determinó el cambio de estructura hace 420 Ma. Antes de las plantas (450 Ma) el registro geológico muestra ríos muy poco profundos, anchos y con inundaciones que lavaban el suelo sólido estéril hasta el mar. Los ríos eran 1.000 veces más anchos que profundos y los depósitos geológicos eran láminas de grano grueso. Hace 420 Ma se hacen menos frecuentes las capas de sedimentos no consolidado. Aumentan los restos de ríos más complejos con rastros de lodo. Se observa diversidad química, arena de menor tamaño y restos orgánicos. Los ríos cambian a canales sinuosos con un solo hilo de agua, bancos débiles, fuerte actividad eólica, menos humedales y sin turbas. Se inician los meandros con excavación y deposición diferenciada en las curvas y con islas llenas de vegetación. /// Un experimento en un estanque mostró la diferencia entre una corriente en terreno limpio y otro con brotes de alfalfa. Las raíces de la alfalfa fueron suficientes para cambiar por completo el patrón del agua. Se generó un río serpenteante con bancos que migran y son resistentes a la erosión. Antes de las plantas, los ríos eran iguales para todas las regiones (polares, templadas o áridas). Con las plantas, cada región tendrá su tipo de ríos. Más adelante en el tiempo (Carbonífero) los restos de madera condujeron a atascos de troncos que llevaron a nuevos canales fluviales. También en Marte se observan restos de ríos serpenteantes (Delta Eberswalde) con características similares a los ríos modernos de la Tierra. Pero la causa no fue la vegetación, sino el hielo.

El caso del río Mekong. La meteorología histórica y el estudio de sedimentos del río Mekong permitió determinar la relación entre bosques y escorrentía. La Guerra de Vietnam arrastró a la deforestación del 70 % de la selva y el reemplazo por arbustos. Esto redujo la transpiración de las plantas y aumentó la escorrentía en el 15 % (valor actual respecto al anterior a la guerra). Lo opuesto ocurrió en Laos, donde la guerra se tradujo en el abandono de tierras agrarias productivas y la recolonización por el bosque. La tendencia aquí fue la opuesta, con una disminución del 30 % de escorrentía.

La geología modela las plantas. La tectónica de placas es el mayor creador de diversidad a largo plazo. /// Algunos árboles de Chirimoya son originarios de las selvas sudamericanas en la región andina hasta 2.000 m de altura (géneros Cremastosperma y Mosannona). Un estudio construyó un árbol filogenético desde el ADN y se encontró que la diversificación coincide con la formación de los Andes, del istmo de Panamá y la desecación de los humedales de Pebas (Amazonas). La elevación de los Andes incrementó la acumulación de sedimentos y rellenó los humedales, lo que estimuló la diversificación por generación de nuevos ecosistemas.