Древние растения дают представление о жизни на Земле в более теплом и влажном климате.
В течение десятилетий палеоботаник Дэвид Гринвуд собирал ископаемые растения в Австралии — некоторые из них так хорошо сохранились, что трудно поверить, что им миллионы лет. Эти окаменелости содержат подробную информацию о древнем мире, в котором они процветали, и Гринвуд и группа исследователей, включая специалиста по моделированию климата и исследователя Дэвида Хатчинсона из Университета Нового Южного Уэльса и палеоботаника Департамента наук о Земле Калифорнийского университета в Коннектикуте Таммо Райхгельта, начали процесс изучения. собирая доказательства, чтобы увидеть, что еще они могут узнать из коллекции. Их выводы опубликованы в журнале «Палеокеанография и палеоклиматология» .
Окаменелости датируются от 55 до 40 миллионов лет назад, в эпоху эоцена. В то время мир был намного теплее и влажнее, и эти тепличные условия означали, что на Северном и Южном полюсах росли пальмы, а преимущественно засушливые массивы суши, такие как Австралия, были пышными и зелеными. Райхгельт и соавторы искали доказательства различий в осадках и продуктивности растений между тем и сейчас.
Поскольку разные растения процветают в определенных условиях, окаменелости растений могут указать, в каких средах жили эти растения.
Сосредоточив внимание на морфологии и таксономических особенностях 12 различных флор, исследователи разработали более подробное представление о том, какими были климат и продуктивность в древнем тепличном мире эпохи эоцена.
Райхгельт объясняет, что морфологический метод основан на том факте, что листья покрытосеменных — цветковых растений — в целом имеют стратегию реагирования на климат.
«Например, если у растения большие листья, и оно остается на солнце и не получает достаточно воды, оно начинает увядать и умирать из-за избыточного испарения», — говорит Райхгельт. «Растения с большими листьями также отдают тепло окружающей среде. Таким образом, обнаружение большого ископаемого листа означает, что, скорее всего, это растение не росло в среде, которая была слишком сухой или слишком холодной для избыточного испарения или ощутимой потери тепла. Эти и другие морфологические особенности могут быть связаны с окружающей средой, которую мы можем количественно определить. Мы можем сравнить окаменелости с современными флорами по всему миру и найти ближайшую аналогию».
Второй подход был таксономическим. «Если вы путешествуете в гору, таксономический состав флоры меняется. Ниже горы может быть лиственный лес, в котором преобладают клены и буки, а по мере подъема в гору вы видите больше елового и пихтового леса», — говорит Райхгельт. «Поэтому обнаружение окаменелостей бука и клена, вероятно, означает более теплый климат, чем если бы мы нашли окаменелости ели и пихты». Такие климатические предпочтения групп растений могут быть использованы для количественной реконструкции древнего климата, в котором произрастала группа растений в комплексе ископаемых.
Результаты показывают, что климат эоцена сильно отличался от современного климата Австралии. Чтобы поддерживать пышный зеленый ландшафт, континенту требовалось постоянное количество осадков. Тепло означает большее испарение, и больше осадков было доступно для перемещения в континентальную часть Австралии. Более высокий уровень углекислого газа в атмосфере в то время, от 1500 до 2000 частей на миллион, также способствовал пышности благодаря процессу, называемому углеродным удобрением. Райхгельт объясняет, что из-за изобилия CO2 растения буквально набивали себе голову.
«Южная Австралия, по-видимому, была в основном покрыта лесами, с первичной продуктивностью, аналогичной сезонным лесам, мало чем отличающимся от сегодняшних в Новой Англии», — говорит Райхгельт. «Сегодня летом в Северном полушарии происходят большие изменения в углеродном цикле, потому что большое количество углекислого газа поглощается из-за первичной продуктивности на огромном пространстве лесов, которые существуют в большом поясе примерно от 40 до 60 градусов северной широты. Южном полушарии, сегодня на тех же широтах такого массива суши не существует. Но Австралия в эоцене занимала от 40 до 60 градусов южной широты. И в результате летом в Южном полушарии был бы очень продуктивный большой массив суши, поглощающий углерод, больше, чем то, что Австралия делает сегодня, поскольку она в значительной степени засушливая».
Хатчинсон говорит, что геологические данные свидетельствуют о том, что климат очень чувствителен к CO2 и что этот эффект может быть больше, чем предсказывают наши климатические модели: «Данные также показывают, что полярное усиление потепления было очень сильным, и наши климатические модели также склонны недооценивать его. представляют этот эффект. Таким образом, если мы сможем улучшить наши модели эоценового мира с высоким содержанием CO 2 , мы сможем улучшить наши прогнозы будущего».
В будущих проектах набор данных будет расширен за пределы Австралии, чтобы выяснить, как влияет глобальная производительность в условиях тепличного климата в глобальном масштабе.
«У нас есть большие наборы данных об окаменелостях растений, собранных по всему миру, поэтому мы можем применить те же методы, которые мы используем здесь, чтобы выяснить, что происходит с глобальной продуктивностью биосферы», — говорит Райхгельт.
С увеличением выбросов углерода проводится больше исследований по изучению того, что происходит в биосфере с увеличением фотосинтетической активности и эффективности использования воды растениями. Райхгельт объясняет, что у современных растений не было времени адаптироваться к меняющимся условиям CO2. Однако, обращаясь к прошлому, мы можем почерпнуть часть этой информации.
«Очевидно, что растениям потребуется много времени, чтобы адаптироваться к изменению уровня CO 2 , но ископаемые флоры позволяют нам заглянуть в биосферу древних тепличных миров».
