Skamieniałe liście mogą zdradzić wiele o klimacie ostatniej epoki dinozaurów

Reklama

pon., 09/27/2021 - 00:06 -- MagdalenaL

Charakterystyczne liście miłorzębu w kształcie wachlarza podczas projektu Fossils Atmospheres w Smithsonian Research Center w Edgewater w stanie Maryland, 18 maja. (Źródło zdjęcia: Carolyn Kaster)

Skamieniałości drzew miłorzębu często zachowują rzeczywisty materiał roślinny, co może być kluczem do zrozumienia starożytnego systemu klimatycznego – i możliwej przyszłości naszej ocieplającej się planety.

 

Waszyngton - Richard Barclay otwiera metalową szufladę w archiwach Smithsonian Natural History Museum zawierającą skamieniałości, które mają prawie 100 milionów lat. Mimo swojego wieku skały te nie są kruche. Geolog i botanik trzyma je ze swobodą, kładąc jedną na dłoni by lepiej się jej przyjrzeć.

W starożytnej skale osadzony jest trójkątny liść z zaokrąglonymi górnymi płatami. Ten liść spadł z drzewa w czasie, gdy T-rexy i triceratopsy wędrowały po prehistorycznych lasach, ale roślina jest natychmiast rozpoznawalna.

„Można powiedzieć, że ma wyjątkowy kształt”, powiedział Barclay. „Niewiele się zmieniła przez wiele milionów lat”.

Szczególną cechą drzew miłorzębu jest to, że ich skamieliny często zachowują rzeczywisty materiał roślinny, a nie tylko odcisk liścia. A ta cienka warstwa materii organicznej może być kluczem do zrozumienia starożytnego systemu klimatycznego – i możliwej przyszłości naszej ocieplającej się planety.

Ale Barclay i jego zespół najpierw muszą złamać kod rośliny, aby odczytać informacje zawarte w pradawnym liściu.

„To dość wyjątkowa kapsuła czasu”, powiedział Peter Crane, paleobotanik z Yale University. Jak napisał w Ginkgo, swojej książce o roślinie: „Trudno sobie wyobrazić, że te drzewa, teraz górujące nad samochodami i osobami dojeżdżającymi do pracy, wzrastały z dinozaurami i teraz żyją z nami prawie takie same jak 200 milionów lat temu”.

Jeśli drzewo spadło w pradawnym lesie, co może powiedzieć dzisiaj naukowcom?

„Powodem, dla którego naukowcy spoglądają w przeszłość, jest zrozumienie, co nadchodzi w przyszłości”, powiedział Kevin Anchukaitis, badacz klimatu z Uniwersytetu w Arizonie. „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób planeta reagowała w przeszłości na zmiany klimatu na dużą skalę - jak zmieniły się ekosystemy, jak zmieniła się chemia oceanów i poziom mórz, jak działały lasy”.

Szczególnie interesujące dla naukowców są okresy „cieplarniane”, kiedy, jak uważają, poziomy węgla i temperatury były znacznie wyższe niż obecnie. Jeden taki przypadek miał miejsce w późnej kredzie (66 do 100 milionów lat temu), ostatniej erze dinozaurów, zanim meteor uderzył w Ziemię i większość gatunków wyginęła.

Dowiedzenie się więcej o klimacie cieplarnianym dostarcza naukowcom również cennych danych do testowania dokładności modeli klimatycznych do prognozowania przyszłości, mówi Kim Cobb, klimatolog z Georgia Tech University.

Jednak informacje o klimacie w odległej przeszłości są ograniczone. Pęcherzyki powietrza uwięzione w starożytnych rdzeniach lodowych pozwalają naukowcom badać dawne poziomy dwutlenku węgla, ale te sięgają tylko około 800 000 lat.

I właśnie tu pojawia się kolekcja liści miłorzębu. W labiryncie korytarzy Barclay skacze przez tysiąclecia – do XIX wieku, kiedy rewolucja przemysłowa zaczęła zmieniać klimat. Z szafki wyciąga kartki papieru, na których naukowcy z epoki wiktoriańskiej związali i przykleili liście miłorzębu zerwane w ówczesnych ogrodach botanicznych. Wiele okazów ma etykiety zapisane piękną kursywą, w tym jedna z 22 sierpnia 1896 r.

Kształt liścia jest praktycznie identyczny z skamieliną sprzed około 100 milionów lat i współczesnym liściem, który Barclay trzyma w dłoni. Ale jedną kluczową różnicę można zobaczyć pod mikroskopem - jak liść zareagował na zmianę ilości dwutlenku węgla w powietrzu.

Maleńkie pory na spodzie liścia są tak rozmieszczone, że wchłaniają dwutlenek węgla i oddychają wodą, umożliwiając roślinie przekształcenie światła słonecznego w energię. Kiedy w powietrzu jest dużo dwutlenku węgla, roślina potrzebuje mniej porów, aby wchłonąć potrzebny dwutlenek. Kiedy jego poziom spada, liście wytwarzają więcej porów, aby to zrekompensować.

Dziś naukowcy wiedzą, że średni globalny poziom dwutlenku węgla w atmosferze wynosi około 410 części na milion - a Barclay wie, jak wygląda ten liść. Dzięki wiktoriańskim arkuszom botanicznym wie, jak wyglądały liście miłorzębu, zanim ludzie znacząco zmienili atmosferę planety.

Teraz chce wiedzieć, jakie pory w skamieniałych liściach miłorzębu mogą mu powiedzieć o atmosferze sprzed 100 milionów lat.

Ale najpierw potrzebuje łamacza szyfrów, arkusza tłumaczeń - czegoś w rodzaju kamienia z Rosetty, aby rozszyfrować pismo starożytnej atmosfery.

Dlatego prowadzi eksperyment na leśnej polanie w stanie Maryland.

Pewnego ranka na początku tego roku Barclay i asystent projektu Ben Lloyd pielęgnowali rzędy drzew miłorzębu w otwartych wybiegach z folii z tworzywa sztucznego, które wystawiają je na deszcz, światło słoneczne i zmieniające się pory roku. „Uprawiamy je w ten sposób, aby rośliny doświadczały naturalnych cykli”, powiedział Barclay.

Naukowcy dostosowują dwutlenek węgla pompowany do każdej komory, a elektroniczny monitor na zewnątrz miga co pięć sekund. Niektóre drzewa rosną przy obecnym poziomie dwutlenku węgla. Inne rosną na znacznie podwyższonym poziomie, zbliżając się do poziomu z odległej przeszłości, a może i przyszłości.

„Szukamy analogii – potrzebujemy czegoś do porównania”, powiedział Barclay. Jeśli istnieje zgodność między tym, jak wyglądają liście w eksperymencie, a tym, jak wyglądają skamieniałe liście, da to naukowcom przybliżony przewodnik po starożytnej atmosferze.

Badają również, co się dzieje, gdy drzewa rosną w przepełnionych środowiskach i odkryli, że więcej dwutlenku węgla sprawia, że rosną szybciej.

Ale Barclay dodaje: „Jeśli rośliny rosną bardzo szybko, częściej popełniają błędy i są bardziej podatne na uszkodzenia. ... To jak kierowca wyścigowy, im szybciej jedzie, tym większe prawdopodobieństwo, że wypadnie z torów”.

Autor: 
The Associated Press / tłum. Weronika Florko

Reklama