В Западной Антарктиде недавно были обнаружены ископаемые следы древнего тропического леса. Согласно новому исследованию, около 90 миллионов лет назад на территории Западной Антарктиды произрастал процветающий умеренный тропический лес. Об этом свидетельствуют недавно обнаруженные там ископаемые корни, пыльца и споры.
Мир тогда был другим. В середине мелового периода (145–65 миллионов лет назад) по Земле бродили динозавры, а уровень моря был на 558 футов (170 метров) выше, чем сегодня. Температура морской поверхности в тропиках достигала 95 градусов по Фаренгейту (35 градусов по Цельсию).
По словам исследователей, этот знойный климат позволил тропическим лесам, похожим на те, что сегодня можно увидеть в Новой Зеландии, укорениться в Антарктиде.
Остатки тропического леса были обнаружены подо льдом в осадочном керне, который группа международных исследователей собрала со дна моря около ледника Пайн-Айленд в Западной Антарктиде в 2017 году.
Как только команда увидела керн, они поняли, что это что-то необычное. Слой, который образовался около 90 миллионов лет назад, был другого цвета. «Он явно отличался от слоев над ним», — сказал в своем заявлении руководитель исследования Иоганн Клагес, геолог из Центра полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера имени Гельмгольца в Бремерхафене, Германия.
Вернувшись в лабораторию, команда поместила керн в сканер КТ (компьютерной томографии). Полученное цифровое изображение показало густую сеть корней по всему слою почвы. В грязи также были обнаружены древняя пыльца, споры и остатки цветковых растений мелового периода.
Оператор на судне «Polarstern» управляет системой бурения морского дна MeBo с помощью дистанционной технологии. JP Klages/AWI
Анализируя пыльцу и споры, соавтор исследования Ульрих Зальцманн, палеоэколог из Нортумбрийского университета в Англии, смог реконструировать растительность и климат Западной Антарктиды возрастом 90 миллионов лет. «Многочисленные остатки растений указывают на то, что побережье Западной Антарктиды в то время было густым умеренным, болотистым лесом, похожим на леса, которые можно найти в Новой Зеландии сегодня», — сказал Зальцманн в своем заявлении.
Керн осадка показал, что в середине мелового периода в Западной Антарктиде был мягкий климат со среднегодовой температурой воздуха около 54 F (12 C), что похоже на температуру в Сиэтле. Летние температуры были теплее, в среднем 66 F (19 C). В реках и болотах вода могла достигать 68 F (20 C).
Кроме того, исследователи обнаружили, что количество осадков в то время было сопоставимо с количеством осадков в Уэльсе (Англия) сегодня.
Эти температуры впечатляюще теплые, учитывая, что в Антарктиде была четырехмесячная полярная ночь, а это значит, что треть каждого года не было живительного солнечного света. Однако мир тогда был теплее, отчасти потому, что концентрация углекислого газа в атмосфере была высокой — даже выше, чем считалось ранее, согласно анализу осадочного керна, говорят исследователи.
«До нашего исследования общее предположение заключалось в том, что глобальная концентрация углекислого газа в меловом периоде составляла примерно 1000 ppm (частей на миллион)», — сказал в заявлении соавтор исследования Геррит Ломанн, специалист по моделированию климата в Институте Альфреда Вегенера. «Но в наших экспериментах на основе моделей потребовались уровни концентрации от 1120 до 1680 ppm, чтобы достичь средних температур того времени в Антарктике».
Эти результаты показывают, как мощные парниковые газы, такие как углекислый газ, могут вызывать резкий рост температур, настолько, что сегодняшняя замерзающая Западная Антарктида когда-то была местом обитания тропического леса. Более того, это показывает, насколько важны охлаждающие эффекты современных ледяных щитов, говорят исследователи.
В Тасмании обнаружены окаменелости из пышных тропических лесов Южного полюса возрастом 53 миллиона лет. Пятьдесят миллионов лет назад пышные тропические леса покрывали современную Антарктиду, Австралию, Новую Зеландию и оконечность Южной Америки. Теперь исследователи обнаружили новые окаменелости, которые показывают, какие виды растений населяли эти леса и как они приспособились к жизни вблизи Южного полюса.
Недавние раскопки на западе Тасмании обнаружили ряд окаменелостей растений, в том числе останки двух видов хвойных деревьев, ранее неизвестных науке, которые были частью «полярного леса» возрастом 53 миллиона лет.
Согласно исследованию, опубликованному 27 августа в Американском журнале ботаники, лес процветал в эпоху эоцена (от 56 до 33,9 миллиона лет назад), когда средняя температура поверхности Земли составляла 80 градусов по Фаренгейту (27 градусов по Цельсию), а южные континенты образовывали один гигантский массив суши вокруг Южного полюса.
«Это открытие дает редкую возможность заглянуть во времена, когда глобальные температуры были намного выше, чем сегодня», — говорится в заявлении автора исследования Мириам Слодовник , палеоботаника и недавнего выпускника докторантуры Университета Аделаиды в Австралии. «Тасмания была гораздо ближе к Южному полюсу, но теплый глобальный климат позволял пышным лесам процветать в этих регионах».
Окаменелости растений обнаружены недалеко от гавани Маккуори на западе Тасмании. Wiley Periodicals LLC
Глобальные температуры резко возросли во время раннего эоценового климатического оптимума (53–49 миллионов лет назад), периода, предшествовавшего отделению Австралии от Антарктиды между 45 и 35 миллионами лет назад. Новые окаменелости, обнаруженные около гавани Маккуори в Тасмании, свидетельствуют о том, что тропические растения из полярного леса переместились на север, когда континенты расходились, засевая тропические леса, которые существуют и по сей день.
Исследователи выкопали более 400 окаменелостей растений и проанализировали их в лаборатории с помощью современных микроскопов и ультрафиолетовой фотографии. Эти методы выявили хорошо сохранившиеся листья и клеточные структуры, которые помогли команде идентифицировать 12 различных видов растений. Большинство из них были предками флоры, которая до сих пор встречается в Австралии, Новой Зеландии и Южной Америке, согласно заявлению. Эти три массива суши остались соединенными вместе после распада древнего суперконтинента Гондвана и оставались таковыми по крайней мере до 49 миллионов лет назад.
Согласно исследованию, из 12 видов по крайней мере девять были хвойными. «Самые впечатляющие окаменелости — это родственники сосен каури (Agathis), бунджа (Araucaria bidwillii) и воллеми (Wollemia nobilis), которые дают подсказки об эволюции этих знаковых австралийских деревьев», — сказал Слодовник.
Исследователи в сотрудничестве с Тасманийским центром аборигенов также идентифицировали папоротники, саговник и два новых вымерших вида деревьев, которые они назвали Podocarpus paralungatikensis и Araucaria timkarikensis. Согласно заявлению, «Paralungatik» — это первоначальное название гавани Маккуори, а «Timkarik» — название окружающей местности на языке аборигенов Тасмании.
Анализ показал, что древние растения адаптировались к полярной среде, которая 53 миллиона лет назад испытывала тот же экстремальный сезонный световой режим, что и сегодня. Растения развили большие листья, чтобы максимизировать поглощение света летом, и листопадность, чтобы сохранять ресурсы в условиях низкой освещенности зимой, согласно исследованию.
«Анализ показал, как эти растения адаптировались и процветали в Южном полушарии в теплых условиях, свободных ото льда, даже при экстремальных сезонных изменениях вблизи полярного круга», — сказал Слодовник.
Но новые окаменелости раскрывают детали еще более масштабных изменений. «Эти растения рассказывают историю больших изменений климата и смещения тектонических плит на протяжении миллионов лет», — сказал Солдовник.
Ученые предполагают, что снижение уровня CO2 в атмосфере сопровождалось бы похолоданием глобального климата, и, вероятно, привело бы Землю к пороговому значению и позволило бы сформироваться ледяным щитам.
На Антарктическом континенте также, вероятно, произошло локальное похолодание из-за тектоники плит. Примерно в это же время Южная Америка и Антарктида окончательно разделились, открыв то, что сейчас называется проливом Дрейка.
«Это привело к тому, что мы называем циркумполярным течением — вода движется вокруг Антарктиды по кругу», — сказал Вольф. «Это изолирует Антарктиду от остального мира и значительно затрудняет прохождение теплых воздушных масс через Южный океан, и, следовательно, делает Антарктиду холоднее».
Он добавил, что тектоника плит также напрямую влияет на уровень углекислого газа. Выветривание горных пород и вулканическая активность являются частью углеродного цикла, поэтому на протяжении тысяч лет геологические процессы могут смещать баланс газов в атмосфере.
Хотя некоторая неопределенность сохраняется, исследователи достаточно уверены в этом переходе 34 миллиона лет назад благодаря химическим признакам в осадочных породах. Атомы кислорода существуют в двух формах: кислород-16 (обычный кислород) и кислород-18 (тяжелый кислород). Континентальный лед содержит более высокую долю более легкого кислорода-16, что означает, что океаны — и, следовательно, раковины мелких морских существ — содержат более высокий процент кислорода-18, когда ледяные щиты больше.
«Рассматривая изотопы кислорода в карбонатных раковинах мелких морских существ в океанических отложениях, можно увидеть скачок примерно 34 миллиона лет назад, который люди считают следствием того, что более легкий изотоп кислорода перемещается на континент Антарктида», – пояснил Вольф.
Что касается того, сможет ли Антарктида когда-нибудь снова освободиться ото льда, «Это определенно возможно, — сказала ван де Флирдт. — Планета Земля уже делала это раньше. Планета Земля может сделать это снова». Хотя маловероятно, что деятельность человека приведет к полному таянию ледяного покрова, важно, чтобы мы сделали все возможное, чтобы ограничить потерю льда в Антарктиде сейчас, добавила она. «В наших руках избежать наихудшего сценария», — сказала ван де Флирдт.