Резкое потепление Земли 56 млн лет назад привело к трудностям у растений
Около 56 миллионов лет назад Земля внезапно сильно нагрелась. За примерно 5000 лет количество углерода в атмосфере резко возросло, а глобальные температуры выросли примерно на 6°C.
Как показало наше новое исследование, опубликованное в Nature Communications, одним из последствий стало то, что многие растения мира больше не могли процветать. В результате они поглощали меньше углерода из атмосферы, что, возможно, способствовало еще одной интересной особенности этого доисторического планетарного теплового удара: он длился более 100 000 лет.
Сегодня Земля нагревается примерно в 10 раз быстрее, чем 56 миллионов лет назад, что может еще больше затруднить адаптацию современных растений.
Исследование события PETM
Растения помогают регулировать климат через процесс, известный как секвестрация углерода. Он включает улавливание углекислого газа из атмосферы посредством фотосинтеза и его хранение в листьях, древесине и корнях.
Однако резкое глобальное потепление может временно нарушить эту регулирующую функцию.
Исследовать реакцию растительности Земли на быстрое глобальное потепление около 56 миллионов лет назад — формально известное как Палеоцен-эоценовый термический максимум (PETM) — непросто.
Для этого мы разработали компьютерную модель, имитирующую эволюцию растений, их распространение и углеродный цикл. Мы сравнили результаты моделирования с данными ископаемой пыльцы и признаков растений с трех участков, чтобы реконструировать изменения растительности, такие как высота, масса листьев и листопадность, во время потепления.
Три участка включают: бассейн Бигхорн в США, Северное море и район за Полярным кругом.
Мы сосредоточились на ископаемой пыльце из-за ее уникальных свойств: обильное производство, широкое распространение воздушными и водными потоками и устойчивая структура, обеспечивающая отличную сохранность в древних геологических формациях.
Сдвиг в растительности
На участках средних широт, включая бассейн Бигхорн, данные указывают на снижение способности растительности регулировать климат.
Данные пыльцы показывают сдвиг в сторону более мелких растений, таких как пальмы и папоротники. Удельная масса листа (мера плотности и толщины листа) также увеличилась по мере сокращения лиственных деревьев. Ископаемые почвы указывают на снижение уровня органического углерода в почве.
Данные свидетельствуют, что более мелкие, засухоустойчивые растения, включая пальмы, процветали, потому что могли успевать за потеплением. Однако они были связаны со сниженной способностью накапливать углерод в биомассе и почвах.
Напротив, на высокоширотном арктическом участке наблюдалось увеличение высоты растительности и биомассы после потепления. Данные пыльцы показывают замену хвойных лесов широколиственными болотными таксонами и сохранение некоторых субтропических растений, таких как пальмы.
Модель и данные указывают, что регионы высоких широт могли адаптироваться и даже повысить продуктивность (т.е. улавливать и хранить CO2) в более теплом климате.
Взгляд в будущее
Нарушение растительности во время PETM могло снизить наземную секвестрацию углерода на 70 000–100 000 лет из-за сниженной способности растительности и почв улавливать и хранить углерод.
Наше исследование предполагает, что растительности, более способной регулировать климат, потребовалось много времени, чтобы вырасти снова, и это способствовало продолжительности потепления.
Глобальное потепление более чем на 4°C превысило способность растительности средних широт адаптироваться во время PETM. Антропогенное потепление происходит в десять раз быстрее, что еще больше ограничивает время на адаптацию.
То, что произошло на Земле 56 миллионов лет назад, подчеркивает необходимость понимания способности биологических систем успевать за быстрыми климатическими изменениями и поддерживать эффективную секвестрацию углерода.