Koncepcja artystyczna lasu deszczowego na terenie dzisiejszej Antarktydy Zachodniej. Image via James McKay/ Alfred Wegener Institute.
Naukowcy odkryli pozostałości bagnistego umiarkowanego lasu deszczowego, który kwitł na Antarktydzie około 90 milionów lat temu. Byli zaskoczeni znalezieniem kopalnych pozostałości tego lasu w próbce rdzenia osadu pobranej w lutym 2017 roku z dna oceanu na Morzu Amundsena u wybrzeży Zachodniej Antarktydy. Próbka ta zawierała starożytną glebę leśną z obfitością skamieniałych pyłków roślin i zarodników. Tomografia komputerowa ujawniła gęstą sieć skamieniałych korzeni roślin. Zadziwiająca w tym odkryciu jest jego lokalizacja. Dziewięćdziesiąt milionów lat temu, ten zachodnioantarktyczny las znajdował się zaledwie 560 mil (900 km) od ówczesnego bieguna południowego. Jednak jego klimat był zaskakująco łagodny.
Naukowcy uważają, że te łagodne warunki – roczna średnia temperatura około 54 stopni Fahrenheita (12 stopni Celsjusza) – były możliwe, ponieważ nie było znaczącej powłoki lodowej na Antarktydzie. Okazuje się, że stężenie dwutlenku węgla było znacznie wyższe niż wcześniej sądzono. Ich ustalenia zostały opublikowane w wydaniu z 1 kwietnia 2020 r. w recenzowanym czasopiśmie Nature.
Odkąd kontynenty zaczęły się formować, dryfowały względem siebie w dużych skalach czasowych. Ta mapa pokazuje, jak niektóre z nich były ustawione na półkuli południowej 90 milionów lat temu. Biały znak plusa wskazuje na położenie bieguna południowego, a czerwony X na położenie próbki rdzenia. Obraz przez Instytut Alfreda Wegenera.
Próbka rdzenia ze skamieniałą glebą leśną z okresu kredy została zebrana w pobliżu lodowca Pine Island w Zachodniej Antarktyce przy użyciu przenośnej wiertnicy dna morskiego, obsługiwanej ze statku badawczego RV Polarstern. Johann Klages, geolog z Instytutu Alfreda Wegenera i główny autor pracy, skomentował próbkę w oświadczeniu:
Podczas wstępnych ocen na pokładzie statku, niezwykłe zabarwienie warstwy osadów szybko przykuło naszą uwagę; wyraźnie różniła się ona od warstw znajdujących się powyżej. Co więcej, pierwsze analizy wskazały, że na głębokości 27 do 30 metrów pod dnem oceanu znaleźliśmy warstwę, która pierwotnie powstała na lądzie, a nie w oceanie.
W centrum operacyjnym na pokładzie RV Polarstern, dwóch pilotów obsługuje przenośną wiertnicę do wiercenia w dnie morza. Image via T. Ronge/ Alfred Wegener Institute.
Kolejna niespodzianka nastąpiła, gdy naukowcy poddali próbkę rentgenowskiej tomografii komputerowej. Na zdjęciach tomograficznych widoczna była gęsta sieć korzeni, tak nieskazitelnie zachowana, że można było dostrzec pojedyncze struktury komórkowe. W drobnoziarnistej glinie i mule warstwy gleby leśnej, naukowcy znaleźli skamieniałe pyłki i zarodniki roślin, w tym niektóre z pierwszych roślin kwitnących, jakie kiedykolwiek znaleziono na tak wysokich szerokościach południowych.
CT scan of sediment core – Antarctic rainforest from Northumbria University on Vimeo.
Ulrich Salzmann, z Northumbria University, zauważył:
Liczne szczątki roślinne wskazują, że 93 do 83 milionów lat temu wybrzeże Zachodniej Antarktydy było bagnistym krajobrazem, w którym rosły umiarkowane lasy deszczowe – podobne do lasów, które nadal można znaleźć, powiedzmy, na Południowej Wyspie Nowej Zelandii.
Jak umiarkowany las deszczowy mógł istnieć na około 82 stopniach szerokości geograficznej południowej, 560 mil (900 kilometrów) od lokalizacji bieguna południowego 90 milionów lat temu, gdzie las byłby w ciemności każdego roku podczas czterech miesięcy nocy polarnej?
Przez ostatnie 140 milionów lat, najcieplejszy klimat na Ziemi wystąpił między 115 a 80 milionów lat temu. Naukowcy wiedzą, z poprzednich badań, że tropikalne temperatury powierzchni morza mogły być tak wysokie, jak 95 stopni Fahrenheita (35 stopni Celsjusza), a poziom morza był o 560 stóp (170 metrów) wyższy niż obecnie. Ten nowy rdzeń osadowy był pierwszą okazją do lepszego zrozumienia klimatu południowego regionu polarnego w okresie środkowej kredy. Analiza składała się z kilku etapów. Klages powiedział:
Aby lepiej zrozumieć, jaki był klimat w tej najcieplejszej fazie kredy, najpierw oceniliśmy warunki klimatyczne, w jakich żyją współcześni potomkowie roślin.
Następnie naukowcy przeanalizowali próbkę gleby – szukając biologicznych i geochemicznych wskaźników temperatury i opadów – by lepiej zrozumieć ilości opadów, a także temperatury powietrza i wody w starożytnym lesie deszczowym Zachodniej Antarktyki.
Naukowcy przetwarzający próbkę rdzenia osadu w laboratorium na pokładzie statku badawczego RV Polarstern. Obraz przez Instytut Alfreda Wegenera.
Połączone razem, te analizy zapewniły wstępny wgląd w klimat umiarkowany, gdzie ten 90 milionów lat temu bagnisty las deszczowy kiedyś kwitł; były tam umiarkowanie obfite opady (porównywalne do Walii, według naukowców, co byłoby około 41 cali ). Średnia roczna temperatura powietrza wynosiła 54 stopnie Fahrenheita (12 stopni Celsjusza). W lecie temperatura wynosiła średnio 66 stopni Fahrenheita (19 stopni Celsjusza), a temperatura wody w rzekach i na bagnach osiągała 68 stopni Fahrenheita (20 stopni Celsjusza).
Zgodnie z modelami klimatycznymi prowadzonymi przez naukowców, warunki te mogły istnieć, jeśli istniała gęsta roślinność na całej Antarktydzie z małą lub żadną pokrywą lodową obecną i poziom dwutlenku węgla był wyższy niż wcześniej sądzono. Gerrit Lohmann, modelarz klimatu w Instytucie Alfreda Wegenera, skomentował:
Przed naszym badaniem, ogólne założenie było takie, że globalne stężenie dwutlenku węgla w kredzie wynosiło około 1000 ppm. Ale w naszych eksperymentach opartych na modelach, trzeba było poziomów stężenia od 1120 do 1680 ppm, aby osiągnąć średnie temperatury wtedy w Antarktyce.
Naukowcy Tina van de Flierdt i Johann Klages badający próbkę rdzenia z Morza Amundsena u zachodniej Antarktydy. Image via T. Ronge/ Alfred Wegener Institute.
Te odkrycia ilustrują potężny wpływ, jaki dwutlenek węgla ma na planetę oraz znaczenie polarnych pokryć lodowych w chłodzeniu planety. Torsten Bickert, geoscientist na Uniwersytecie w Bremie, powiedział:
Wiemy teraz, że nie może być łatwo cztery proste miesiące bez światła słonecznego w kredzie. Ale ponieważ stężenie dwutlenku węgla było tak wysokie, klimat wokół bieguna południowego był jednak umiarkowany, bez mas lodu.
Ale pozostaje zasadnicze pytanie: jak Ziemia następnie ochłodziła się, przynosząc z powrotem pokrywy lodowe? Według Lohmanna ich symulacje klimatyczne nie były w stanie odpowiedzieć na to pytanie; zrozumienie, jak doszło do tego ochłodzenia, będzie ważnym obszarem badań dla klimatologów.
Przenośne urządzenie do wiercenia w dnie morza na pokładzie statku badawczego RV Polarstern. Obraz przez Instytut Alfreda Wegenera.
Dolna linia: Analiza kopalnych szczątków lasu deszczowego sprzed 90 milionów lat, odkrytych w próbce rdzenia osadu z antarktycznego Morza Amundsena, wskazuje na zaskakująco łagodny klimat. Modele klimatyczne wskazują, że było to możliwe, ponieważ na biegunie południowym prawie nie było pokrywy lodowej, a stężenie dwutlenku węgla w atmosferze było bardzo wysokie.
Via Alfred Wegener Institute
Źródło: Umiarkowane lasy deszczowe w pobliżu bieguna południowego podczas szczytowego ciepła kredy
Shireen Gonzaga jest pisarką freelancerką, która lubi pisać o historii naturalnej. Jest również redaktorem technicznym w obserwatorium astronomicznym, gdzie pracuje nad dokumentacją dla astronomów. Shireen ma wiele zainteresowań i hobby związanych z przyrodą. Mieszka w Cockeysville w stanie Maryland.
.