Что древняя пыльца говорит нам об изменении климата в будущем

Около 56 миллионов лет назад климат Земли претерпел крупный переход. Массивный выброс углерода в океан и атмосферу повысил концентрацию атмосферного диоксида углерода (CO₂), что привело к росту температур на 5–8°C и повышению уровня моря.

Это событие, называемое Палеоцен-эоценовым термическим максимумом (ПЭТМ), произошло за несколько десятков тысяч лет. Среди гипотез о причинах выброса углерода — масштабная вулканическая активность в Северной Атлантике, внезапное высвобождение метана со дна океана или таяние вечной мерзлоты или торфа в Антарктиде.

Чтобы понять, что может произойти в результате нынешнего климатического кризиса, важно изучить, что происходило на суше в период ПЭТМ. Новое исследование, опубликованное в журнале Paleoceanography and Paleoclimatology, использовало ископаемую пыльцу, сохранившуюся в древних породах по всему миру, чтобы реконструировать изменения наземной растительности и климата в этот период.

Метод: климатические "отпечатки пальцев" пыльцы

• Исследователи использовали уникальный, видоспецифичный внешний вид пыльцевых зёрен, наблюдаемый под микроскопом.
• Ископаемую пыльцу можно уверенно сопоставить с современными семействами растений (если они не вымерли).
• Поскольку современные растения имеют специфические климатические требования, делается предположение, что их древним родственникам нужен был схожий климат. Для надёжности исключались данные о группах растений, которые, как известно, эволюционировали уже после ПЭТМ.

Глобальные результаты: миграция растений

Впервые этот подход был применён в мировом масштабе к образцам из 38 участков ПЭТМ на всех континентах, кроме Антарктиды. Анализ показал:

• Растительные сообщества периода ПЭТМ отличались от сообществ до ПЭТМ на тех же участках.
• Эти изменения в составе флоры, вызванные массовой миграцией растений, указывают на глобальный характер изменений растительности.
• Под миграцией понимается перемещение растений, поскольку семена лучше прорастают в одних местах и климате, чем в других — в данном случае в более высоких, прохладных широтах, а не в низких, тёплых. Растения могут мигрировать со скоростью более 500 метров в год.

Примеры изменений:

• Северное полушарие: Болота лысого кипариса в Вайоминге (США) сменились сезонно сухими субтропическими лесами с доминированием пальм.
• Южное полушарие: Влажные умеренные леса из подокарповых были заменены лесами из субтропических пальм.

Реконструкция климата и моделирование

Каждому виду растений был присвоен тип климата по классификации Кёппена (например, тропический лес, засушливая пустыня, полярная тундра). Анализ показал, что ПЭТМ принёс:

• Более тёплый и влажный климат к полюсам в обоих полушариях.
• Более тёплый и сезонно сухой климат в средних широтах.

Климатические модели, выполненные с использованием Community Earth System Model (CESM1.2), хорошо соответствовали данным, полученным из пыльцы, включая расширение умеренных климатов к полюсам и расширение умеренных и тропических климатов в средних широтах.

Выводы для будущего

Исследование демонстрирует, что увеличение концентрации атмосферного CO₂ сыграло важную роль в изменении климата и растительности Земли во время ПЭТМ.

• Если текущий уровень CO₂ продолжит расти, что может привести к таянию вечной мерзлоты и высвобождению накопленного углерода (как, возможно, было 56 млн лет назад), мы снова станем свидетелями массовых сдвигов растительности.
• Способность растительности к миграции будет зависеть от скорости изменения климата и наличия подходящих для переселения территорий.
• За растениями последуют животные, которые от них зависят (если смогут), а в некоторых случаях, возможно, и люди.

Понимание этого масштабного сдвига даёт представление о нашем потенциальном будущем.