在岩石中保存了5600万年的化石花粉为碳引发的全球变暖提供了新的见解

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在岩石中保存了5600万年的化石花粉为碳引发的全球变暖提供了新的见解。信用:Pixabay/CC0公共领域

（）据墨尔本大学（Vera A. Korasidis和Scott L. Wing）：在过去的150年里，通过燃烧化石燃料和其他活动，我们人类已经将大气中的二氧化碳(CO?)浓度提高了40%以上。CO?和另一种温室气体——甲烷——的增加使地球变暖了1摄氏度以上

目前的温室气体浓度和温度不仅是人类历史上前所未有的，而且超过了过去250万年中的任何已知水平。

我们需要更深入地研究地球的历史，寻找像我们这样的巨大碳排放事件如何影响气候和生命的例子。

研究快速碳释放和全球变暖的一个重要时期是5600万年前，发生了一个称为古新世-始新世极热时期(PETM)的事件。

PETM是地球历史上已知的最快速的全球变暖事件。

在大约5000年的时间里，大约相当于现代化石燃料总储量的碳被释放到大气中，这可能是火山活动和海底沉积物中储存的碳的结合。

这种碳释放导致全球气温上升约6摄氏度，并在超过10万年的时间里保持上升趋势。

虽然最初的碳释放和气候变化可能比我们今天所做的慢十倍，但它们极大地影响了海洋化学和动植物的地理分布。

我们的团队对PETM如何影响陆地生态系统很感兴趣，研究这个问题的一个很好的地方是大角盆地——美国怀俄明州落基山脉北部的一个又深又宽的山谷..

现代大角羊盆地广泛分布的荒地暴露出非常丰富的化石沉积物，这些沉积物是由古老的河流侵蚀周围的山脉而形成的。

对于任何对PETM感兴趣的古生物学家来说，这里都是天堂。

早期科学家的努力显示了PETM期间大角湾生态系统的一系列变化。一大群新型哺乳动物在PETM期间首次出现在北美，可能是从其他大陆跨越因气温变暖而变得适宜居住的北部大陆桥迁移过来的。

许多种类的哺乳动物进化出了更小的体型——这可能与高温有关，也可能与一些植物在高CO?大气中变得营养不足有关。

对化石叶子的研究表明，许多种类的植物从该地区消失了，取而代之的是更适应炎热干燥气候的植物。

我们的团队研究了化石花粉粒，因为我们想尽可能详细地了解植物区系的变化。花粉对这种研究来说是无价的，因为它大量产生，广泛分散在空气和水中，而且不易腐烂，因此很容易保存在古老的岩石中。

我们发表在《古海洋学和古气候学》上的新研究表明，就在大规模碳释放之前的几万年里，植物群开始发生变化。今天，在潮湿的北半球温带地区仍然常见的落叶阔叶树种变得越来越稀少，亚热带棕榈和其他温暖气候的植物变得更加常见。

这些PETM之前的变化表明，气候已经变暖变干，可能是因为北大西洋记录的火山活动在大气中积累了温室气体。

但后来，当PETM开始时，我们发现植物发生了巨大的变化——在几万年的时间里，所有生活在湿地栖息地的植物都消失了，能够忍受炎热和干燥气候的植物入侵了大角羊盆地。

想象一下，从类似于现代乔治亚州和佛罗里达州沼泽的植被转变为类似于墨西哥南部和哥斯达黎加的干燥热带森林。

你可能会像我们一样好奇，这些暂时出现在怀俄明州的热带植物是从哪里来的。

在发表于《孢粉学》的一项研究中，我们的团队描述了来自怀俄明州PETM的一些新物种。

在分享了这些物种的花粉粒的插图后，一些行业专家能够确认他们在大约2000公里外的美国南部墨西哥湾海岸几百万年前的古新世岩石中见过相同的物种。

这表明，当大陆变暖变干时，这些树木会向北迁移，但当气候变冷时，它们又会退回到南方。

随着PETM减弱，地球变冷，潮湿、温和的森林树木回到了大角羊盆地。PETM之后的几十万年，大角羊盆地的沼泽森林被许多在PETM之前大量存在的相同树木所占据，还有一些新的种类，可能是在最温暖的时期从其他大陆通过北极陆桥进入北美的。

你可能会认为短时间内如此快速的变化——几万年对人类来说很长，但从地质学角度来说非常突然——会导致高度灭绝，但我们在花粉或树叶化石中都没有看到这一点。

我们现在强烈怀疑，植物没有灭绝反映了当时上升的落基山脉或附近其他较少受干旱影响的盆地中海拔较高的地方。

PETM向我们的未来展示了令人担忧的一瞥——全球变暖、海洋酸化以及陆地和海洋生态系统的剧烈变化，这些变化将持续很长时间。

如果我们要烧掉地球上所有的化石燃料，通过自然过程清除大气中的所有碳可能需要10万年。

PETM告诉我们的许多事情证实了气候模型的严峻预测和生态破坏的预测。

不过，我们确实看到了一个不那么可怕的结果。

即使在PETM开始时的重大地质快速气候变化中，植物种群在这个山区的某个地方存活了下来。

同样令人振奋的是，如果我们从一个非常长远的角度来看，在没有大规模灭绝的情况下，潮湿的森林在始新世回到了大角羊盆地。经过10万多年炎热干燥的气候，这些森林与事件发生前的森林非常相似。

在始新世早期的树林中散步与在古新世末期的散步非常相似。

这表明，即使经过很长一段时间的气候变化，森林也可以恢复到以前的平衡状态——只要我们找到一种方法来保护构成这些独特生态系统的所有物种。