۵۶ میلیون سال پیش، زمین ناگهان گرم شد – و بسیاری از گیاهان دیگر بهدرستی کار نمیکردند
حدود ۵۶ میلیون سال پیش، زمین ناگهان بسیار گرمتر شد. در حدود ۵٬۰۰۰ سال، مقدار کربن در جو بهطرز چشمگیری افزایش یافت و دماهای جهانی تقریباً ۶ درجه سانتیگراد افزایش یافت.
همانطور که در پژوهش جدید منتشر شده در مجله Nature Communications نشان میدهیم، یکی از پیامدها این بود که بسیاری از گیاهان جهان دیگر نتوانستند رونق یابند. در نتیجه، آنها کربن کمتری را از جو جذب کردند که ممکن است به یکی از جنبههای جالب دیگر این موج گرمایی پیشتاریخی سیارهای کمک کرده باشد: این رویداد بیش از ۱۰۰٬۰۰۰ سال ادامه یافت.
امروزه زمین در حال گرم شدن است بهنرخی تقریباً دهبرابر سریعتر از زمانی که ۵۶ میلیون سال پیش رخ داد، که ممکن است سازگاری گیاهان امروزی را حتی دشوارتر سازد.
بازگشت به ۵۶ میلیون سال پیش
گیاهان میتوانند از طریق فرایندی به نام جذب کربن، به تنظیم اقلیم کمک کنند. این فرایند شامل جذب دیاکسید کربن از جو توسط فتوسنتز و ذخیره آن در برگها، چوب و ریشهها میشود.
اما، گرم شدن ناگهانی جهان میتواند بهطور موقت بر این عملکرد تنظیمکننده تأثیر بگذارد.
بررسی واکنش پوشش گیاهی زمین به رویداد گرمشدن سریع جهانی حدود ۵۶ میلیون سال پیش – که بهصورت رسمی به عنوان حداکثر حرارتی پلئوزن‑اوئوسن (یا PETM) شناخته میشود – کار آسانی نیست.
بهمنظور انجام این کار، مدلی کامپیوتری ایجاد کردیم که تکامل گیاهان، پراکندگی و چرخه کربن را شبیهسازی میکند. خروجیهای این مدل را با دادههای گردههای فسیلی و ویژگیهای گیاهان از سه مکان مقایسه کردیم تا تغییرات پوشش گیاهی از جمله ارتفاع، جرم برگ و دورهپوشی را در طول رویداد گرمشدن بازسازی کنیم.
این سه مکان شامل: حوضه بیگورن در ایالات متحده، دریای شمال و دایره آرکتیک هستند.
تمرکز پژوهش ما بر گردههای فسیلی بود بهدلیل ویژگیهای منحصربهفردشان.
نخست، گردهها بهصورت فراوان تولید میشوند. دوم، آنها بهوسیله جریانهای هوایی و آبی بهفاصلههای گستردهای سفر میکنند. سوم، ساختار مقاوم آنها باعث میشود که در برابر تجزیه مقاومت نشان دهند، که این امکان را میدهد تا در سازندهای زمینشناسی باستانی بهخوبی حفظ شوند.
تغییر در پوشش گیاهی
در مکانهای میانیعرض، از جمله حوضه بیگورن – درهای عمیق و وسیع در میان کوههای شمالی راکی – شواهد نشان میدهند که پوشش گیاهی توانایی کمتری در تنظیم اقلیم داشته است.
دادههای گرده نشانگر تبدیل به گیاهان کوچکتر مانند نخلها و سرخسها است. جرم برگ بهازای سطح (معیاری برای چگالی و ضخامت برگ) نیز افزایش یافته است، در حالی که درختان برگریز کاهش یافتهاند. خاکهای فسیلی نشاندهنده کاهش سطح کربن آلی خاک هستند.
دادهها نشان میدهند گیاهان کوچکتر و مقاوم به خشکی، از جمله نخلها، در این بومسازگار رشد کردند زیرا میتوانستند با گرمایش همگام شوند. اما این گیاهان با کاهش توانایی ذخیرهسازی کربن در تودهٔ زیستی و خاکها همراه بودند.
در مقابل، مکان آرکتیک با عرض جغرافیایی بالا پس از گرم شدن، ارتفاع و تودهٔ زیستی پوشش گیاهی را افزایش داد. دادههای گرده نشاندهندهٔ جایگزینی جنگلهای کاجدار با گونههای تالابی برگپهن و ادامه حضور برخی گیاهان نیمهاستوایی مانند نخلها است.
مدل و دادهها نشان میدهند که نواحی با عرض جغرافیایی بالا میتوانستند با سازگاری و حتی افزایش بهرهوری (بهعبارت دیگر، جذب و ذخیرهٔ دیاکسید کربن) در اقلیم گرمتر سازگاری نشان دهند.
نگاهی به آینده
اختلال پوشش گیاهی در طول PETM ممکن است جذب کربن زمینی را به مدت ۷۰٬۰۰۰ تا ۱۰۰٬۰۰۰ سال کاهش داده باشد، بهدلیل توانایی کمتر پوشش گیاهی و خاکها در جذب و ذخیرهٔ کربن.
پژوهش ما نشان میدهد پوشش گیاهی که توان بیشتری در تنظیم اقلیم دارد، زمان طولانیتری برای رشد مجدد لازم داشته و این موضوع به طولانی شدن دورهٔ گرمشدن کمک کرده است.
گرمایش بیش از ۴ درجه سانتیگراد، توانایی سازگاری پوشش گیاهی میانیعرض را در طول PETM فراتر رفت. گرمایش ناشی از انسان در حال وقوع است بهنرخی دهبرابر سریعتر، که زمان برای سازگاری را بیشتر محدود میکند.
آنچه در زمین ۵۶ میلیون سال پیش اتفاق افتاد نشان میدهد که نیاز به درک ظرفیت سیستمهای زیستی برای همراهی با تغییرات سریع اقلیمی و حفظ جذب مؤثر کربن وجود دارد.