Sademetsä Etelämantereella dinosaurusten aikakaudella

Taiteilijan käsitys sademetsästä nykyisellä Länsi-Antarktiksella. Kuva James McKayn kautta/Alfred Wegener -instituutti.

Tutkijat ovat löytäneet jäänteitä soisesta lauhkeasta sademetsästä, joka kukoisti Etelämantereella noin 90 miljoonaa vuotta sitten. He olivat yllättyneitä siitä, että he löysivät tämän metsän fossiilijäänteitä sedimentin ydinnäytteestä, joka otettiin helmikuussa 2017 merenpohjastaAmundsenin meriLänsi-Antarktiksen rannikolla. Tämä näyte sisälsi muinaista metsämaata, jossa oli runsaasti fossiilisia kasvien siitepölyä ja itiöitä. CT-skannaukset paljastivat tiheän kivettyneen kasvien juuriverkoston. Hämmästyttävää tässä löydössä on sen sijainti. Yhdeksänkymmentä miljoonaa vuotta sitten tämä Länsi-Antarktiksen metsä oli vain 560 mailin (900 km) päässä silloisesta etelänavasta. Silti sen ilmasto oli yllättävän leuto.

Tiedemiehet uskovat, että nämä leudot olosuhteet – noin 12 astetta Fahrenheit-astetta vuodessa – olivat mahdollisia, koska Etelämantereen poikki ei ollut merkittävää jääpeitettä. Näyttää siltä, ​​että hiilidioksidipitoisuudet olivat paljon korkeammat kuin aiemmin uskottiin. Heidänlöydöksiäjulkaistiin 1.4.2020 -lehden numerossavertaisarvioitupäiväkirjaLuonto.

Siitä lähtien, kun maanosat muodostivat, ne ovat ajautuneet suhteessa toisiinsa pitkiä aikoja. Tämä kartta näyttää, kuinka jotkut niistä sijoittuivat eteläiselle pallonpuoliskolle 90 miljoonaa vuotta sitten. Valkoinen plusmerkki osoittaa etelänavan sijainnin ja punainen X osoittaa ydinnäytteen sijainnin. Kuvan kauttaAlfred Wegener -instituutti.

Ydinnäyte, jossa on fossiilisiaLiitukausimetsämaata kerättiin läheltäPine Islandin jäätikköLänsi-Antarktiksella käyttämällä akannettava merenpohjan porakone, jota ohjattiin tutkimusaluksestaRV Polarstern.Johann Klages, geologi Alfred Wegener Institutesta ja paperin johtava kirjoittaja, kommentoi näytettä alausunto:

Alkuperäisten arvioiden aikana sedimenttikerroksen epätavallinen väritys kiinnitti huomiomme nopeasti; se erosi selvästi sen yläpuolella olevista kerroksista. Lisäksi ensimmäiset analyysit osoittivat, että olimme löytäneet 27–30 metrin syvyydeltä merenpohjan alapuolelta kerroksen, joka oli alun perin muodostunut maalle, ei valtamerestä.

RV Polarsternin toimintakeskuksessa kaksi lentäjää käyttää kannettavaa merenpohjan porakonetta. Kuva T. Rongen kautta/Alfred Wegener -instituutti.

Toinen yllätys seurasi, kun tutkijat altistivat näytteenRöntgen-CT-skannaukset. CT-kuvissa näkyi tiheä juuriverkosto, joka oli niin koskemattomana säilynyt, että yksittäiset solurakenteet olivat havaittavissa. Metsän maakerroksen hienorakeisesta savesta ja lieteestä tutkijat löysivät kivettyneen siitepölyn ja itiöitä kasveista, mukaan lukien joitain ensimmäisistä kukkivista kasveista, joita on koskaan löydetty näin korkeilta eteläisiltä leveysasteilta.

Sedimenttiytimen CT-skannaus – Etelämantereen sademetsäalkaenNorthumbrian yliopistopäälläVimeo.

Ulrich Salzmann, Northumbrian yliopistosta, huomautti:

Lukuisat kasvinjäännökset osoittavat, että 93–83 miljoonaa vuotta sitten Länsi-Antarktiksen rannikko oli soista maisemaa, jossa kasvoi lauhkeita sademetsiä – samankaltaisia ​​kuin metsiä, joita vieläkin löytyy esimerkiksi Uuden-Seelannin Eteläsaarelta.

Kuinka lauhkea sademetsä saattoi olla noin 82 leveysasteella etelässä, 560 mailia (900 kilometriä) etelänavan sijainnista 90 miljoonaa vuotta sitten, missä metsä olisi ollut joka vuosi pimeässä neljän kuukauden polaarisen yön aikana?

Viimeisten 140 miljoonan vuoden aikana maapallon lämpimin ilmasto oli 115-80 miljoonaa vuotta sitten. Tiedemiehet ovat aiemmista tutkimuksista tienneet, että trooppisten meren pintalämpötilat saattoivat olla jopa 95 Fahrenheit-astetta (35 celsiusastetta) ja merenpinta oli 560 jalkaa (170 metriä) korkeampi kuin nykyään. Tämä uusi sedimenttiydin oli ensimmäinen tilaisuus ymmärtää paremmin eteläisen napa-alueen ilmastoa liitukauden puolivälissä. Analyysissä oli useita vaiheita. Klages sanoi:

Saadaksemme paremman käsityksen ilmastosta tässä liitukauden lämpimimmässä vaiheessa arvioimme ensin ilmasto-olosuhteet, joissa kasvien nykyajan jälkeläiset elävät.

Sitten tutkijat analysoivat maanäytteen - etsivätbiologiset ja geokemialliset lämpötila- ja sademääräindikaattorit– ymmärtää paremmin sademääriä sekä ilman ja veden lämpötiloja muinaisessa Länsi-Antarktiksen sademetsässä.

Tutkijat käsittelevät sedimentin ydinnäytettä laboratoriossa tutkimusaluksella RV Polarstern. Kuvan kauttaAlfred Wegener -instituutti.

Yhdessä nämä analyysit antoivat alustavan välähdyksen lauhkeasta ilmastosta, jossa tämä 90 miljoonaa vuotta vanha soinen sademetsä kukoisti aikoinaan; siellä oli kohtalaisen runsasta sadetta (tutkijoiden mukaan verrattavissa Walesiin, joka olisi noin41 tuumaa[104 senttimetriä]). Vuotuinen keskilämpötila oli 54 Fahrenheit-astetta (12 celsiusastetta). Kesällä keskilämpötila oli 66 Fahrenheit-astetta (19 celsiusastetta), ja veden lämpötila jokissa ja soissa oli 68 Fahrenheit-astetta (20 celsiusastetta).

Tutkijoiden suorittamien ilmastomallien mukaan nämä olosuhteet olisivat voineet olla olemassa, jos Etelämantereella olisi ollut tiheää kasvillisuutta, jossa oli vähän tai ei ollenkaan jääpeitettä ja hiilidioksiditasot olisivat aiemmin luultua korkeammat.Gerrit Lohmann, ilmastomallintaja Alfred Wegener Institutesta, kommentoi:

Ennen tutkimustamme yleinen oletus oli, että globaali hiilidioksidipitoisuus liitukaudella oli noin 1000 ppm. Mutta mallipohjaisissa kokeissamme tarvittiin 1120-1680 ppm:n pitoisuustasot saavuttaakseen silloiset keskilämpötilat Etelämantereella.

TiedemiehetTina van de Flierdtja Johann Klages tutkimassa ydinnäytettä Amundseninmerestä Länsi-Antarktiksen edustalla. Kuva T. Rongen kautta/Alfred Wegener -instituutti.

Nämä havainnot havainnollistavat hiilidioksidin voimakasta vaikutusta planeettaan ja napajäätiköiden merkitystä planeetan jäähdyttämisessä.Torsten Bickert, geotieteilijä Bremenin yliopistosta, sanoi:

Tiedämme nyt, että liitukaudella voi helposti olla neljä kuukautta peräkkäin ilman auringonvaloa. Mutta koska hiilidioksidipitoisuus oli niin korkea, ilmasto etelänavan ympärillä oli kuitenkin lauhkea, ilman jäämassoja.

Mutta ratkaiseva kysymys on edelleen olemassa; kuinka maapallo myöhemmin jäähtyi tuoden takaisin jäälevyt? Lohmannin mukaan heidän ilmastosimulaationsa eivät ole kyenneet vastaamaan tähän kysymykseen; Tämän jäähtymisen ymmärtäminen on tärkeä tutkimusalue ilmastotieteilijöille.

Kannettava merenpohjan porakone tutkimusaluksella RV Polarstern. Kuvan kauttaAlfred Wegener -instituutti.

Bottom line: Antarktiksen Amundsenmeren sedimenttinäytteestä löydettyjen 90 miljoonaa vuotta vanhan sademetsän fossiilisten jäänteiden analyysi osoittaa, että ilmasto on yllättävän leuto. Ilmastomallit osoittavat, että tämä oli mahdollista, koska etelänavalla oli tuskin jäätikköä ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet olivat merkittävästi korkeat.

Alfred Wegener Instituten kautta

Lähde: Lauhkeat sademetsät lähellä etelänapaa liitukauden huippulämmön aikana