Nghiên cứu mới về cây mè, loài thực vật cổ xưa từ Kỷ nguyên Mesozoi, cho thấy rằng chúng tồn tại đến thời hiện đại nhờ mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về quá trình tiến hóa sinh thái của cây mè và khả năng thích ứng của chúng với những thay đổi khí hậu trong quá khứ.
Cycads là loài thực vật cổ xưa đã từng phổ biến trong Kỷ nguyên Mesozoi. Hầu hết chúng đã tuyệt chủng và chỉ có một số loài sống sót ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những cây mè sống sót này dựa vào vi khuẩn cộng sinh để cố định nitơ, một đặc điểm còn thiếu ở những loài họ hàng đã tuyệt chủng của chúng.
Trong Kỷ nguyên Mesozoi, bắt đầu từ 252 triệu năm trước, những loài thực vật cổ xưa như cây mè từng là loài khủng long ăn cỏ yêu thích. Chúng phát triển với số lượng lớn ở dưới chân rừng, giúp duy trì sự sống sót của những loài khủng long này và các động vật thời tiền sử khác. Ngày nay, chỉ có một số loài cây giống cọ còn tồn tại ở môi trường nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Sự tuyệt chủng và sự tồn tại của loài mè
Giống như các loài ăn cỏ khai thác gỗ, hầu hết các loài mè đều đã tuyệt chủng. Sự biến mất của chúng khỏi môi trường sống trước đây bắt đầu từ Đại Trung Sinh muộn và tiếp tục đến Đại Tân Sinh sớm, với các tác động của tiểu hành tinh và hoạt động núi lửa ở ranh giới K-Pg 66 triệu năm trước. Tuy nhiên, không giống như khủng long, có một số nhóm mè bằng cách nào đó vẫn tồn tại cho đến ngày nay.
Kết quả nghiên cứu mới về khả năng sống sót của cây mè
Hôm nay (ngày 1 tháng 11 6) Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Ecology & Evolution cho thấy rằng sự sống sót của các loài cây mè phụ thuộc vào vi khuẩn cộng sinh trong chúng rễ cây cung cấp nitơ cho sự phát triển của chúng. Giống như các cây họ đậu hiện đại và các loại cây khác sử dụng khả năng cố định đạm, những cây mè này trao đổi đường với vi khuẩn trong rễ để lấy nitơ từ khí quyển.
Tác giả chính Michael Kipp ban đầu quan tâm đến thực tế là các mô của cây cố định đạm có thể cung cấp bản ghi về thành phần khí quyển của môi trường nơi chúng phát triển. Ông kết hợp địa hóa học với hồ sơ hóa thạch để cố gắng tìm hiểu lịch sử khí hậu của Trái đất.
Kip đã biết rằng cây mè hiện đại là cây cố định đạm và trong khi đang lấy bằng tiến sĩ tại Đại học Washington, anh bắt đầu phân tích một số hóa thạch thực vật rất cổ xưa để xem liệu anh có thể có được góc nhìn khác về bầu khí quyển cổ xưa hay không. Hầu hết các hóa thạch cây mè cổ xưa đều cho thấy chúng không phải là thực vật cố định đạm, nhưng chúng cũng được chứng minh là thuộc loài đã tuyệt chủng.
Kip cho biết: "Đây không phải là câu chuyện về bầu khí quyển, chúng tôi nhận ra đây là câu chuyện về hệ sinh thái của những loài thực vật này thay đổi theo thời gian."
Kip sẽ gia nhập Duke năm nay với tư cách là trợ lý giáo sư về khoa học trái đất và khí hậu tại Trường Môi trường Nicholas, nơi ông sẽ tiếp tục sử dụng hồ sơ hóa thạch để hiểu lịch sử khí hậu của Trái đất và do đó, tương lai có thể xảy ra của nó.
Phương pháp và phát hiện
Kipp cho biết phần lớn những gì chúng ta biết về bầu khí quyển cổ xưa đều đến từ các nghiên cứu hóa học về sinh vật biển cổ đại và trầm tích. Áp dụng một số phương pháp này cho thực vật trên cạn là một nỗ lực mới. "Vào thời điểm thực hiện dự án này, chưa có dữ liệu đồng vị nitơ nào được công bố từ lá cây hóa thạch. Anh ấy phải mất một thời gian để tinh chỉnh phương pháp và lấy mẫu từ hóa thạch thực vật quý hiếm mà những người quản lý bảo tàng không muốn xem để thu thập dữ liệu. Trong một số mẫu hóa thạch của dòng mè (cycad) còn sót lại và có độ tuổi không quá gần đây - 20 triệu hoặc 30 triệu năm tuổi - chúng tôi đã thấy thứ gì đó tương tự như những gì chúng ta có ngày nay. Dấu hiệu nitơ giống nhau cũng được nhìn thấy. Điều này có nghĩa là nitơ của chúng đến từ sự cộng sinh. vi khuẩn, nhưng dấu hiệu nitơ này không có trong các hóa thạch tuế đã tuyệt chủng cũ hơn. PH1Tác động và nghiên cứu trong tương lai
Điều chưa rõ ràng là cách cố định nitơ giúp cây mè sống sót. Điều này có thể đã giúp chúng chống chọi với những thay đổi mạnh mẽ của khí hậu hoặc có thể giúp chúng cạnh tranh tốt hơn với các thực vật hạt kín phát triển nhanh hơn phát triển mạnh sau thời kỳ này.
Kip nói: "Đây là một công nghệ mới mà chúng ta có thể làm được nhiều hơn với nó."
Nghiên cứu được tài trợ bởi: Hiệp hội Cổ sinh vật học, Quỹ Nghiên cứu Hoàng gia của Đại học Washington và Quỹ tài trợ Sinh vật học NNX16AI37G của NASA.