Колосья папоротника - Fern spike

Иллюстрация, изображающая экосистему в последовательных временных стадиях. Он начинается как система биоразнообразия с множеством видов, за которой следует внезапная гибель растений, когда происходит стихийное бедствие (изображаемое как пыль в воздухе и на земле). Постепенно папоротники прорастают и заселяют местность. Как только папоротники приживаются, начинают расти хвойные деревья.
Последовательность экосистемы после нарушения в виде колоса папоротника.

В палеонтология, а шип папоротника возникновение необычно высокого спора изобилие папоротники в Окаменелости, обычно сразу (в геологический смысл) после событие вымирания. Считается, что шипы представляют собой значительное временное увеличение количества папоротников по сравнению с другими наземными видами. растения после вымирание или же прореживание последнего. Колосья папоротника тесно связаны с Меловое – палеогеновое вымирание,[1][2] хотя они были обнаружены в других точках времени и пространства, например, в Триасовый -Юрский граница.[3][4] За пределами летописи окаменелостей наблюдались шипы папоротников в ответ на местные события вымирания, такие как 1980 Извержение горы Сент-Хеленс.[5]

Причины

События вымирания исторически были вызваны массивными экологическими беспорядки, например, удары метеорита. Извержения вулканов также могут уничтожить местные экосистемы. пирокластические потоки и оползни, оставляя землю голой для новой колонизации.[6] Чтобы популяция могла восстановиться и процветать после такого события, она должна быть в состоянии переносить условия нарушенной окружающей среды. Папоротники обладают множеством характеристик, которые предрасполагают их к росту в этих условиях.

Характеристики спор

Обычно растения размножаются спорами или семенами, а это значит, что прорастает после катастрофы. Но споры имеют преимущества перед семенами в условиях окружающей среды, возникших в результате стихийного бедствия. Их обычно производится в большем количестве, чем семян, и они меньше по размеру, что помогает разгон ветра.[6] Хотя многие разносимые ветром пыльцы семенные растения мельче и рассредоточены дальше спор,[7] пыльца не может прорасти в растение и должна попасть в восприимчивый цветок. Некоторые семенные растения также требуют, чтобы животные рассеяли семена, которых может не хватить после стихийного бедствия. Эти характеристики позволяют папоротникам быстро расти. колонизировать область с их спорами.

Споры папоротника требуют света для прорастания.[8] После серьезных нарушений, которые очищают или сокращают жизнь растений, земля будет получать достаточно солнечного света, который может способствовать прорастанию спор. Споры некоторых видов содержат хлорофилл, который ускоряет прорастание и может способствовать быстрому заселению чистой почвы.[9]

Экологическая устойчивость

После извержения Эль-Чичон, папоротник Питирограмма каломеланос наблюдалась регенерация из корневища погребен пеплом, хотя листья растений были уничтожены.[6] Корневища переносили воздействие тепла и серы из вулканического вещества. Их выживаемость предполагает устойчивость папоротников к суровым условиям окружающей среды, вызванным определенными видами бедствий, а регенерация корневища могла быть фактором восстановления папоротника после других событий.

Экология

Шипы папоротника повторяют узор экологическая преемственность. В прошлом и в наше время папоротники действуют как вид-пионер.[5] В конце концов, их численность на участке уменьшается, так как других растений, таких как голосеменные начать расти.[2]

Наличие спор

Колосья папоротника не может появиться без папоротников, уже существующих в этом районе, поэтому колючки возникают в основном в регионах, где папоротники уже являются важной частью экосистемы. Во время вымирания мелового и палеогенового периода колос папоротника произошел в районе Новой Зеландии, где папоротники составляли 25% от числа растений до исчезновения. После мероприятия обилие папоротников увеличилось до 90%.[2]

Обнаружение

Колючки доисторических папоротников можно обнаружить по отбор проб осадок. Источники включают отложения, которые накапливались в озере с момента интересующего события, и осадочные породы например песчаник.[5] Поскольку осадок накапливается со временем и, таким образом, показывает суперпозиция, слои могут быть назначены на определенное время. Концентрацию спор в слое можно сравнить с концентрацией в разное время и концентрацией других частиц, таких как пыльцевые зерна. Колос папоротника характеризуется внезапным увеличением количества спор папоротника после стихийного бедствия, что обычно сопровождается уменьшением количества других видов растений, на что указывает их пыльца. Со временем обилие папоротника уменьшится, отсюда и термин «шип», описывающий образец.

Колючки современных папоротников можно просто наблюдать напрямую, что позволяет наблюдать факторы, способствующие образованию колючек, которые иначе невозможно обнаружить, например, корневища, сохраняющиеся в золе.[6]

Значимость

Поскольку шипы папоротника обычно совпадают с определенными катастрофами, такими как удары метеоритов и извержения вулканов, их присутствие в летописи окаменелостей может указывать на эти события. Считается, что колос папоротника поддерживает падение метеорита как причину Триасово-юрское вымирание, подобный тому, который позже вызвал вымирание в конце мелового периода.[3]

Известные события

Колос папоротника последовал за колосом грибка после Пермско-триасовое вымирание (252 млн лет назад). Наблюдается в Австралии.[10]

После триасово-юрского вымирания (201,3 млн лет назад) численность папоротников резко увеличилась, а семенных растений стало мало. Спайк был обнаружен в восточной части Северной Америки и Европы.[3][11]

Очень широко распространенный колос папоротника возник после мелово-палеогенового вымирания (66 млн лет назад).[2] Всплеск в основном наблюдался в Северной Америке, и только один случай за пределами континента был в Японии.[1]

Колючки папоротников сегодня часто наблюдаются после извержений вулканов. Области, затронутые извержениями Mount St. Helens (Извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 г. | 18 мая 1980 г.) и Эль-Чичон (март — апрель 1982 г.) продемонстрировали такую ​​картину.[5][6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Schultz, P.H .; Д'Хонд, С. (1996). «Угол удара мел-третичный период (Чиксулуб) и его последствия». Геология. 24 (11): 963–967. Bibcode:1996Гео .... 24..963с. Дои:10.1130 / 0091-7613 (1996) 024 <0963: CTCIAA> 2.3.CO; 2.
  2. ^ а б c d Вайда, В .; Raine, J. I .; Холлис, К. Дж. (2001). «Индикация глобального обезлесения на границе мелового и третичного периодов новозеландским колосом папоротника». Наука. 294 (5547): 1700–1702. Bibcode:2001Наука ... 294,1700В. Дои:10.1126 / science.1064706. PMID  11721051.
  3. ^ а б c Fowell, S.J .; Олсен, П. Э. (1993). «График триасово-юрского круговорота микрофлоры в восточной части Северной Америки». Тектонофизика. 222 (3–4): 361–369. Bibcode:1993Tectp.222..361F. Дои:10.1016 / 0040-1951 (93) 90359-П.
  4. ^ Olsen, P.E .; Kent, D. V .; Sues, H.D .; и другие. (2002). «Восхождение динозавров связано с иридиевой аномалией на границе триаса и юры». Наука. 296 (5571): 1305–1307. Bibcode:2002Научный ... 296.1305O. Дои:10.1126 / science.1065522. PMID  12016313.
  5. ^ а б c d Адамс, Джонатан (2009). Видовое богатство: закономерности в разнообразии жизни. Науки об окружающей среде. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. п. 125. ISBN  9783540742784.
  6. ^ а б c d е Спайсер, Роберт А .; Бернхэм, Робин Дж .; Грант, Пол; Гликен, Гарри (1985). "Pityrogramma calomelanos, основной колонизатор после извержения вулкана Чичонал, штат Чьяпас, Мексика". Американский Папоротник Журнал. 75 (1): 1–5. Дои:10.2307/1546571. JSTOR  1546571.
  7. ^ Рейнор, Гилберт С .; Огден, Юджин С .; Хейс, Джанет В. (июль 1976 г.). "Распространение спор папоротника в лесу и в лесу". Родора. 78 (815): 473–487. JSTOR  23311224.
  8. ^ Гант, Элизабет; Арнотт, Ховард Дж. (Январь 1965 г.). «Прорастание спор и развитие молодого гаметофита страусиного папоротника (Matteuccia struthiopteris)». Американский журнал ботаники. 52 (1): 82. Дои:10.1002 / j.1537-2197.1965.tb06760.x. ISSN  0002-9122. JSTOR  2439978.
  9. ^ Ллойд, Роберт М .; Клековски, Эдвард Дж. (1970). «Прорастание спор и жизнеспособность Pteridophyta: эволюционное значение спор хлорофиллов». Биотропика. 2 (2): 129–137. Дои:10.2307/2989770. JSTOR  2989770.
  10. ^ Реталлак, Дж. Дж. (Январь 1995 г.). «Пермско-триасовый жизненный кризис на суше». Наука. Американская ассоциация развития науки. 267 (5194): 77–80. Bibcode:1995Научный ... 267 ... 77R. Дои:10.1126 / science.267.5194.77. JSTOR  2886044. PMID  17840061.
  11. ^ Falkowski, P.G .; Rosenthal, Y .; Richoz, S .; Röhling, H.-G .; Petschick, R .; Fiebig, J .; Pross, J .; Heunisch, C .; Пюттманн, В. (август 2009 г.). «Цветочные изменения на границе триаса и юры, связанные с паводковым базальтовым вулканизмом». Природа Геонауки. 2 (8): 589–594. CiteSeerX  10.1.1.730.9425. Дои:10.1038 / ngeo577. ISSN  1752-0908.