L’estinzione di massa del Permiano-Triassico, avvenuta circa 252 milioni di anni fa, è stata la crisi biologica più devastante della storia della Terra, portando alla scomparsa dell’81% delle specie marine e dell’89% dei generi di tetrapodi terrestri. Tuttavia, dalle ceneri di questo mondo devastato, un gruppo di piante primitive note come licofiti erbacei non solo riuscì a sopravvivere, ma arrivò a dominare i paesaggi desertici del primo Triassico. Uno studio innovativo pubblicato sulla rivista Nature Ecology & Evolution da Zhen Xu e dal suo team di ricerca ha identificato il meccanismo fisiologico dietro questa straordinaria resilienza: l’adozione della fotosintesi CAM (Crassulacean Acid Metabolism). Questa strategia adattativa ha permesso a queste piante “disastro” di prosperare in condizioni di calore estremo che avrebbero ucciso quasi ogni altra forma di vegetazione moderna.
La rivoluzione biologica nata dal disastro del Permiano
Prima della catastrofe, vaste foreste di piante legnose dominavano gran parte delle terre emerse, sostenendo ecosistemi complessi. Con l’inizio di massicce eruzioni vulcaniche nei Trappi siberiani, l’atmosfera terrestre fu inondata di anidride carbonica, portando a un aumento di almeno quattro volte dei livelli di CO₂ e a un riscaldamento globale catastrofico. Le rigogliose foreste del Paleozoico collassarono rapidamente, lasciando spazio a comunità vegetali povere e semplificate dove i licofiti erbacei divennero i protagonisti assoluti. La capacità di queste piante di colonizzare ambienti post-estinzione estremamente stressati suggerisce che possedessero tratti fisiologici specializzati, rendendole uniche nel loro genere nel panorama evolutivo dell’epoca.
Il meccanismo CAM: una strategia per il calore estremo
La fotosintesi CAM rappresenta una sofisticata innovazione biologica che consente alle piante di conservare l’acqua e tollerare temperature elevate. A differenza della maggior parte delle piante che aprono i loro stomi durante il giorno per assorbire CO₂, le piante CAM mantengono i pori chiusi durante le ore più calde per evitare la perdita di liquidi per evaporazione. Esse aprono gli stomi di notte, quando le temperature scendono, assorbendo l’anidride carbonica e immagazzinandola sotto forma di acido malico all’interno dei vacuoli cellulari. Durante il giorno successivo, questo carbonio immagazzinato viene rilasciato e utilizzato per la fotosintesi mentre la pianta rimane sigillata contro l’arsura esterna. Lo studio suggerisce che i licofiti del Permiano-Triassico potrebbero essere stati tra i primi gruppi vegetali a utilizzare questo meccanismo, garantendo la continuità della biosfera in un periodo di crisi climatica totale.
Indizi isotopici e il legame con i moderni quillworts
Per confermare l’uso della fotosintesi CAM in organismi vissuti milioni di anni fa, i ricercatori hanno analizzato i dati isotopici del carbonio di 485 esemplari di sporofilli di licofite, combinando reperti provenienti dal sud-ovest della Cina con dati presenti in letteratura. I risultati hanno mostrato che le firme isotopiche dei licofiti dell’epoca, come il genere Tomiostrobus, presentano una stabilità e un arricchimento di carbonio-13 significativamente superiore rispetto alla flora non licofitica contemporanea. Questo schema è notevolmente simile a quello osservato nelle odierne Isoetes (comunemente note come quillworts), piante semi-acquatiche imparentate con i licofiti fossili che utilizzano ancora oggi la fotosintesi CAM facoltativa per gestire lo stress ambientale. Questa continuità evolutiva suggerisce che la flessibilità fisiologica sia un tratto conservato nel tempo all’interno del clado delle licofite.
Sopravvivere a temperature record di 65°C
L’integrazione dei dati fossili con le simulazioni climatiche effettuate tramite il modello terrestre HadCM3BL ha rivelato uno scenario climatico agghiacciante per l’inizio del Triassico. In molte regioni dove i licofiti erano diffusi, come la Cina, l’Europa e l’Australia, le temperature medie massime giornaliere superavano regolarmente i +40°C, con picchi assoluti che potevano oscillare tra i +45°C e i +65°C. Tali condizioni superano di gran lunga la soglia termica ottimale per le moderne piante C₃, che soffrirebbero per la deattivazione degli enzimi e l’eccessiva fotorespirazione. Solo un metabolismo specializzato come quello CAM avrebbe potuto permettere la sopravvivenza e la crescita in un mondo così estremo, agendo come un cuscinetto protettivo contro la desertificazione globale.
Una lezione dal passato per il riscaldamento globale futuro
I risultati di questa ricerca non hanno solo un valore paleontologico, ma offrono prospettive cruciali per prevedere le tendenze future della biosfera sotto scenari di riscaldamento severo. Se il pianeta dovesse affrontare un calore estremo prolungato, le comunità vegetali mondiali potrebbero subire una riorganizzazione profonda, spostandosi verso specie dotate di tratti CAM in grado di tollerare stress idrici e termici elevati. La dominanza di queste piccole piante erbacee nel Triassico ha garantito il mantenimento di una minima copertura vegetale, prevenendo probabilmente un collasso ancora più drastico degli ecosistemi terrestri. Tuttavia, la loro minore produttività rispetto alle foreste precedenti contribuì a rallentare il recupero dei cicli del carbonio, amplificando temporaneamente le tendenze al riscaldamento post-estinzione.