Они реконструировали леса 56-миллионнолетней давности — и увидели наше будущее

56 миллионов лет назад в атмосферу Земли попало огромное количество углерода — быстрее, чем при любом известном природном процессе. Ученые восстановили, что случилось с лесами тогда, и увидели пугающие параллели с сегодняшним днем. Данную информацию сообщает портал Phys.org.

Исследование опубликовано в журнале Science. Авторы впервые использовали ископаемые клетки листьев — кутикулы — чтобы реконструировать полог леса периода палеоцен-эоценового термического максимума (PETM). Ведущий автор — палеоботаник Реган Данн, заместитель директора и куратор Центра исследований ледникового периода имени Сэмюэла Ошина в Ла-Брея и Музея естественной истории округа Лос-Анджелес. Соавтор — профессор Университета Вайоминга Эллен Д. Курано.

Тогда из-за вулканических выбросов CO2 климат стал теплее, осадков стало меньше. Растения мигрировали на север, а полог леса стал реже — это усилило эрозию и нарушило водный цикл. Сейчас человек выбрасывает CO2 в атмосферу на порядок быстрее, чем это происходило в древности, и деревья гибнут от жары, засухи, вредителей и пожаров.

Во время PETM лес стал реже

Метод основан на форме клеток эпидермиса листа. В тенистых лесах клетки вытянутые и узкие, на солнце — более округлые. По форме клеток в ископаемых фрагментах листьев из бассейна Ханна в Вайоминге ученые вычислили индекс листовой поверхности (LAI) — долю неба, закрытую листвой. Это первый случай, когда LAI рассчитали по ископаемым кутикулам.

Данн и ее коллеги сначала измерили LAI в современных лесах Южной и Центральной Америки, используя камеру с рыбьим глазом на штативе, и сравнили с клетками листьев из почвы под ней. Затем применили модель к породам возрастом 56 миллионов лет. Ранее Данн использовала фитолиты — микроскопические кремнеземные клетки, но для ископаемых кутикул потребовалась новая калибровка.

В древнем Вайоминге росли гигантские метасеквойи, сикаморы, ольхи, пальмы и другие субтропические виды — в отличие от сегодняшней полынной степи. За более чем десять лет работы ученые собрали сотни образцов из бассейна Ханна и выяснили: во время PETM крупных деревьев стало меньше, полог стал более открытым. Это меняло климат, круговорот питательных веществ и среду обитания животных.

Планета сегодня движется к древнему сценарию

Спутниковые измерения LAI с 1980-х годов показывали озеленение Земли из-за антропогенных выбросов CO2, которые удобряют растения. Но по мере нагрева планеты этот тренд разворачивается — многие регионы буреют. Данн считает, что планета, возможно, прошла критический порог, после которого повышенные температуры вредят лесам.

Современные леса страдают не только от CO2, но и от вырубки, пожаров, инвазивных видов и фрагментации местообитаний. Эти нагрузки могут усилить выбросы углерода и деградацию экосистем сильнее, чем в PETM. Леса поглощают сотни миллионов тонн углерода каждый день, и их потеря ударит по климатической системе.

Авторы призывают защищать и восстанавливать леса, пока они еще могут смягчить беспрецедентные темпы антропогенных изменений климата. Древняя история напоминает: когда леса исчезают, последствия проходят через всю климатическую систему.