Рослини не встигали за потеплінням 56 мільйонів років тому

Близько 56 мільйонів років тому Земля раптово стала набагато гарячішою. Протягом приблизно 5000 років кількість вуглецю в атмосфері різко зросла, а глобальні температури підскочили приблизно на 6 градусів Цельсія. Це явище отримало назву палеоцен-еоценовий термальний максимум.

Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, показує, що однією з наслідків стало те, що багато рослин у світі більше не могли нормально розвиватися. В результаті вони поглинали менше вуглецю з атмосфери, що могло сприяти ще одній цікавій особливості цієї доісторичної планетарної спеки: вона тривала понад 100 тисяч років.

Сьогодні Земля нагрівається приблизно в десять разів швидше, ніж 56 мільйонів років тому, що може ускладнити адаптацію сучасних рослин ще більше.

Рослини можуть допомагати регулювати клімат через процес, відомий як вуглецеве зв'язування. Це передбачає захоплення вуглекислого газу з атмосфери за допомогою фотосинтезу та його зберігання в листі, деревині та коренях. Однак раптове глобальне потепління може тимчасово вплинути на цю регулюючу функцію.

Дослідити, як рослинність Землі відреагувала на швидке глобальне потепління близько 56 мільйонів років тому, непросто. Для цього вчені розробили комп'ютерну модель, що імітує еволюцію рослин, їх поширення та вуглецевий цикл. Дослідники порівняли результати моделі з даними викопного пилку та характеристиками рослин з трьох місць, щоб реконструювати зміни рослинності, такі як висота, маса листя та листопадність під час потепління.

Три місця включають басейн Бігхорн у Сполучених Штатах, Північне море та Полярне коло. Дослідники зосередили свою увагу на викопному пилку через його багато унікальних властивостей. По-перше, пилок виробляється у величезних кількостях. По-друге, він широко переноситься повітряними та водними течіями. По-третє, він має стійку структуру, яка витримує розпад, що дозволяє його чудове збереження в стародавніх геологічних формаціях.

У середньоширотних місцях, включаючи басейн Бігхорн, глибоку та широку долину серед північних Скелястих гір, дані вказують на те, що рослинність мала знижену здатність регулювати клімат. Дані пилку показують перехід до менших рослин, таких як пальми та папороті. Маса листя на одиницю площі, яка є мірою щільності та товщини листя, також збільшилася, оскільки листопадні дерева зменшилися. Викопні ґрунти вказують на знижені рівні органічного вуглецю в ґрунті.

Дані свідчать, що менші, стійкі до посухи рослини, включаючи пальми, процвітали в ландшафті, оскільки могли йти в ногу з потеплінням. Однак вони були пов'язані зі зниженою здатністю зберігати вуглець у біомасі та ґрунтах.

На противагу цьому, високоширотна арктична ділянка показала збільшення висоти рослинності та біомаси після потепління. Дані пилку показують заміну хвойних лісів широколистими болотними таксонами та збереження деяких субтропічних рослин, таких як пальми. Модель та дані вказують на те, що високоширотні регіони могли адаптуватися і навіть збільшити продуктивність, тобто захоплювати та зберігати вуглекислий газ, за більш теплого клімату.

Порушення рослинності під час палеоцен-еоценового термального максимуму могло зменшити наземне вуглецеве зв'язування на 70−100 тисяч років через знижену здатність рослинності та ґрунтів захоплювати та зберігати вуглець. Дослідження показує, що рослинність, яка більш здатна регулювати клімат, потребувала тривалого часу для відновлення, і це сприяло тривалості події потепління.

Глобальне потепління більш ніж на 4 градуси Цельсія перевищило здатність середньоширотної рослинності адаптуватися під час палеоцен-еоценового термального максимуму. Антропогенне потепління відбувається в десять разів швидше, що ще більше обмежує час для адаптації.

Те, що сталося на Землі 56 мільйонів років тому, підкреслює необхідність розуміння здатності біологічних систем йти в ногу зі швидкими змінами клімату та підтримувати ефективне вуглецеве зв'язування. Вчені наголошують, що сучасні темпи потепління можуть створити ще більші виклики для рослинності, ніж ті, що спостерігалися в доісторичні часи.