En paleontología , una espiga de helecho es la aparición de una abundancia inusualmente alta de esporas de helechos en el registro fósil , generalmente inmediatamente (en un sentido geológico ) después de un evento de extinción . Se cree que las espigas representan un gran aumento temporal en el número de helechos en relación con otras plantas terrestres después de la extinción o el adelgazamiento de estas últimas. Las espigas de helecho están fuertemente asociadas con el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno , [1] [2] aunque se han encontrado en otros puntos del tiempo y el espacio, como en el límite Triásico - Jurásico . [3] [4] Fuera del registro fósil, se ha observado que las espigas de helecho ocurren en respuesta a eventos de extinción locales , como la erupción del Monte Santa Helena de 1980. [5]
Históricamente, las extinciones han sido causadas por perturbaciones ambientales masivas , como los impactos de meteoritos. Las erupciones volcánicas también pueden arrasar los ecosistemas locales a través de flujos piroclásticos y deslizamientos de tierra , dejando el suelo desnudo para una nueva colonización . [6] Para que una población se recupere y prospere después de un evento de este tipo, debe ser capaz de tolerar las condiciones del entorno perturbado. Los helechos tienen múltiples características que los predisponen a crecer en esos entornos.
Las plantas generalmente se reproducen con esporas o semillas, lo que significa que estas son las que germinarán después de un desastre. Pero las esporas tienen ventajas sobre las semillas en las condiciones ambientales producidas por un desastre. Por lo general, se producen en mayor cantidad que las semillas y son más pequeñas, lo que ayuda a la dispersión por el viento . [6] Si bien muchos pólenes de plantas con semillas dispersados por el viento son más pequeños y se dispersan más lejos que las esporas, [7] el polen no puede germinar en una planta y debe caer en una flor receptiva. Algunas plantas con semillas también requieren animales para dispersar sus semillas, que pueden no estar presentes después de un desastre. Estas características permiten que los helechos colonicen rápidamente un área con sus esporas.
Las esporas de los helechos necesitan luz para germinar. [8] Después de grandes perturbaciones que eliminan o reducen la vida de las plantas, el suelo recibe abundante luz solar que puede promover la germinación de las esporas. Las esporas de algunas especies contienen clorofila , que acelera la germinación y puede ayudar a la rápida colonización de un suelo limpio. [9]
Después de la erupción de El Chichón , se observó que el helecho Pityrogramma calomelanos se regeneraba a partir de rizomas enterrados por la ceniza, a pesar de que las hojas de las plantas estaban destruidas. [6] Los rizomas toleraron la exposición al calor y al azufre de la materia volcánica. Su supervivencia sugiere la resiliencia de los helechos a las duras condiciones ambientales impuestas por ciertos tipos de desastres, y la regeneración de los rizomas puede haber sido un factor en la recuperación de los helechos después de otros eventos ambientales.
Las espigas de helecho siguen el patrón de sucesión ecológica . En el pasado y en la época moderna, se ha observado que los helechos actúan como especies pioneras . [5] Con el tiempo, su abundancia en un sitio disminuye a medida que otras plantas, como las gimnospermas, comienzan a crecer. [2]
Las espigas de helechos no pueden producirse sin que ya existan helechos en la zona, por lo que las espigas aparecen principalmente en regiones donde los helechos ya son una parte importante del ecosistema. En el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno, se produjo una espiga de helechos en el área de Nueva Zelanda, donde los helechos constituían el 25% de la abundancia de plantas antes de la extinción. Después del evento, la abundancia de helechos aumentó al 90%. [2]
Las espigas de helechos prehistóricos se pueden detectar mediante el muestreo de sedimentos. Las fuentes incluyen sedimentos que se han ido acumulando en un lago desde el evento de interés y rocas sedimentarias como la arenisca. [5] Debido a que los sedimentos se acumulan con el tiempo y, por lo tanto, muestran superposición , las capas se pueden asignar a ciertos momentos. La concentración de esporas en una capa se puede comparar con la concentración en diferentes momentos y la concentración de otras partículas, como los granos de polen. Una espiga de helecho se caracteriza por una abundancia repentinamente mayor de esporas de helecho después de un desastre, generalmente acompañada de una disminución de otras especies de plantas como lo indica su polen. Con el tiempo, la abundancia de helechos disminuirá, de ahí el término "espiga" que describe el patrón.
Las espigas de helechos modernos se pueden observar directamente y permiten observar factores que contribuyen a la formación de la espiga y que de otra manera no serían detectables, como los rizomas que persisten en la ceniza. [6]
Debido a que las espigas de helecho generalmente coinciden con ciertos desastres, como impactos de meteoritos y erupciones volcánicas, su presencia en el registro fósil puede indicar esos eventos. Se cree que una espiga de helecho respalda el impacto de un meteorito como causa de la extinción masiva del Triásico-Jurásico , similar a la que más tarde causó la extinción masiva al final del período Cretácico. [3]
Una espiga de helecho siguió a una espiga de hongo después del evento de extinción del Pérmico-Triásico (hace 252 millones de años). Se ha observado en Australia. [10]
Después de la extinción masiva del Triásico-Jurásico (hace 201,3 millones de años), la abundancia de helechos aumentó drásticamente, mientras que las plantas con semillas escasearon. El aumento de la población se ha detectado en el este de América del Norte y Europa. [3] [11]
Después del evento de extinción del Cretácico-Paleógeno (66 Ma) se observó una gran extensión de helechos. [2] La gran extensión se observó predominantemente en América del Norte, con solo una observación fuera del continente en Japón. [1]
Hoy en día, es frecuente observar espigas de helechos después de erupciones volcánicas. Las áreas afectadas por las erupciones del Monte Santa Helena ( 18 de mayo de 1980 ) y El Chichón (marzo-abril de 1982) exhibieron este patrón. [5] [6]