Fotosynteza CAM mogła dawać przewagę podczas wymierania perm-triasowego

Kiedy świat niemal wygasł

Największe wymieranie w historii Ziemi, 252 miliony lat temu, niemal unicestwiło życie na planecie. Mimo to niektóre drobne, niepozorne rośliny nie tylko przetrwały, lecz szybko zdominowały zniszczone krajobrazy. Badanie stawia pytanie, jak te skromne likofity, dalecy krewni dzisiejszych skrzypieńców, poradziły sobie z palącym upałem i niestabilnym klimatem po katastrofie — oraz co ich sztuczki mówią nam o życiu w ocieplającym się świecie.

Małe rośliny w surowym nowym świecie

Przed kryzysem nizinny krajobraz Ziemi pokrywały gęste lasy wysokich drzew. Wybuchy wulkaniczne w obrębie Pułapów Syberyjskich spowodowały skrajne globalne ocieplenie, zaburzenia oceaniczne i utratę większości gatunków zwierząt. Na lądzie znajome lasy zniknęły, ustępując miejsca rozrzedzonym zespołom roślinnym zdominowanym przez niskie, ziołopodobne likofity. Te „rośliny katastrofy” rozprzestrzeniły się od tropików po wysokie szerokości geograficzne, zwłaszcza na obszarze dzisiejszych południowych Chin, co rodzi pytanie, jak tak delikatnie wyglądające rośliny mogły prosperować, gdy warunki były zbyt gorące dla większości współczesnych upraw.

Odczytywanie formy i więzów rodzinnych w skamieniałościach

Naukowcy zgromadzili dużą kolekcję 485 skamieniałych „sporofili” — liści noszących zarodniki likofitów — z skał od późnego permskiego po środkowy trias i porównali je z żyjącymi krewnymi. Oceniając 127 prostych cech morfologicznych — takich jak kontur liścia, układ żyłek czy forma zarodni — zastosowali narzędzia statystyczne do odwzorowania, jak gatunki kopalne grupują się w „przestrzeni kształtów”. Analiza ta uporządkowała chaotyczne nazwy skamieniałości i wykazała, że wczesnotriasowi pionierzy należeli do rodzaju Tomiostrobus, blisko spokrewnionego z współczesnymi Isoetes, podczas gdy późniejsze formy triasowe grupują się w inny rodzaj, Lepacyclotes. Silne podobieństwo w ich strukturach rozrodczych sugeruje ścisłe ewolucyjne powiązanie między roślinami triasu a dzisiejszymi, elastycznymi skrzypieńcami.

Wskazówki ukryte w starożytnym węglu

Aby zbadać, jak te rośliny się odżywiały, zespół zmierzył stosunek izotopów węgla w materiałach roślinnych i otaczających osadach. Różne style fotosyntezy zostawiają odrębne odciski izotopowe. W skałach z tropikalnych nadbrzeżnych nizin południowych Chin rośliny inne niż likofity wykazywały duże ujemne przesunięcia wartości węgla, zgodne z globalnym zaburzeniem cyklu węglowego. Likofity natomiast pozostały stosunkowo wzbogacone w cięższy węgiel w porównaniu z sąsiadami, nawet gdy stężenie dwutlenku węgla w atmosferze gwałtownie rosło. Ich wartości leżały blisko wartości otaczających osadów, co sugeruje mieszankę źródeł węgla i nietypowy sposób koncentracji węgla w tkankach.

Przetrwać supercieplarniany klimat

Zespół zastosował następnie model klimatu systemu Ziemi, by odtworzyć temperatury powierzchni lądów przed, w trakcie i po wymieraniu. Po zestawieniu tych map z miejscami odkryć skamieniałości stwierdzono, że wiele likofitów występowało w regionach, gdzie szczytowe dzienne temperatury lądowe prawdopodobnie przekraczały 45–60 stopni Celsjusza — goręcej, niż wytrzymują większość współczesnych roślin C3. Współczesne Isoetes potrafią jednak przełączać się na sposób fotosyntezy zwany CAM, który pozwala pobierać węgiel głównie w nocy, magazynować go jako kwasy organiczne i wykorzystywać do fotosyntezy w ciągu dnia przy zamkniętych aparatach szparkowych. Wiele z nich także czerpie węgiel bezpośrednio z wody i osadów przez korzenie.

Nocna praca, która uratowała dzień

Łącząc porównania kształtów, dowody izotopowe i modelowanie klimatu, autorzy argumentują, że likofity wczesnego triasu prawdopodobnie stosowały nocny pobór węgla w stylu CAM, podobnie jak żyjące Isoetes. Umożliwiałoby im to oszczędzanie wody, zmniejszenie stresu termicznego i przetrwanie na gorących, podatnych na suszę równinach przybrzeżnych, gdzie inne rośliny zawiodły. Świat zdominowany przez takie niskie, wolnorosnące rośliny przechowywałby mniej węgla w glebach, co mogło przyczynić się do utrzymania planety w wydłużonym stanie cieplarnianym. Jednocześnie ci wytrzymali pionierzy stabilizowali zniszczone krajobrazy i utrzymywali cienką zieloną pokrywę, która ułatwiła odnowę życia. Krótko mówiąc, cicha, nocna strategia fotosyntetyczna mogła być jednym z kluczów, które powstrzymały całkowite załamanie ekosystemów lądowych Ziemi.

Cytowanie: Xu, Z., Hilton, J., Yu, J. et al. CAM photosynthesis may have conferred an advantage during the Permian–Triassic mass extinction event. Nat Ecol Evol 10, 997–1010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03026-0

Słowa kluczowe: wymieranie perm-triasowe, fotosynteza CAM, skamieniałości likofitów, ocieplenie paleoklimatu, strategie przetrwania roślin