Ziemia nagrzała się o 6 stopni i lasy zamarły. 100 tys. lat katastrofy

PETM zostało wywołane przez gwałtowne wprowadzenie do atmosfery dużej ilości dwutlenku węgla. To podniosło średnią temperaturę Ziemi i utrzymywało ją na wysokim poziomie przez około 200 tys. lat. Rośliny, które zwykle stabilizują klimat dzięki sekwestracji węgla w liściach, drewnie, korzeniach i glebie, w wielu miejscach przestały nadążać za tak szybkim ociepleniem.

Zespół kierowany przez Juliana Roggera z ETH Zurich i Very Korasidis z University of Melbourne połączył zaawansowany model ewolucji roślin z danymi dotyczącymi znajdowanego w stanowiskach paleontologicznych pyłku i cech odkrywanych tam liści. Badacze odtworzyli, jak zmieniały się wysokość roślin, masa liści oraz udział drzew zrzucających liście na trzech stanowiskach: w basenie Bighorn w dzisiejszym USA, w rejonie Morza Północnego oraz w Arktyce.

Model i zapis pyłkowy sugerują, że choć epizod ocieplenia trwał wiele tysięcy lat, lasy nie nadążyły z adaptacją zarówno poprzez ewolucyjne dostosowywanie się do nowych warunków jak i przez migrację na obszary których klimat bardziej odpowiadał roślinom. To z kolei sprawiło, że ekosystemy straciły zdolność do skutecznego magazynowania węgla w biomasie oraz glebie.

Na umiarkowanych szerokościach geograficznych, takich jak basen Bighorn w Górach Skalistych, dane pyłkowe pokazują wyraźne przesunięcie ku mniejszym roślinom, w tym paprociom, które lepiej znoszą suszę i upał. Jednocześnie ubywało wysokich drzew liściastych, a z badań kopalnych gleb wynika spadek zawartości węgla organicznego magazynowanego w podłożu.

Liście tych roślin, które przetrwały kryzys, stawały się grubsze i cięższe. To strategia pozwalająca przetrwać ostre słońce i niedobór wody, która magazynowana jest w liściach, ale ograniczająca zdolność pochłaniania dwutlenku węgla z atmosfery.

W efekcie krajobraz zdominowany przez niższe, odporne na suszę rośliny gromadził mniej węgla zarówno w biomasie nadziemnej, jak i w glebie. Autorzy szacują, że ta utrata klimatycznych funkcji regulacyjnych pełnionych zazwyczaj przez roślinność mogła znacząco osłabić „lądowy pochłaniacz węgla” na dziesiątki tysięcy lat.

„Globalne ocieplenie przekraczające 4 stopnie Celsjusza wykraczało poza możliwości adaptacyjne roślinności strefy umiarkowanej podczas PETM” – mówi Julian Rogger.

Ekosystemy na dalekiej północy zareagowały na PETM inaczej. Na stanowisku arktycznym badacze widzą wzrost wysokości i biomasy roślin, a zapis pyłkowy wskazuje na zastąpienie iglastych lasów przez lasy liściaste i bagna. W Arktyce pojawiają się wtedy nawet rośliny kojarzone zwykle ze strefą subtropikalną. Na przykład palmy.

Model sugeruje, że w cieplejszym klimacie Arktyki roślinność mogła stać się bardziej produktywna i skuteczniej magazynować węgiel. Ten regionalny wzrost produktywności nie zrównoważył jednak strat w strefach umiarkowanych, gdzie rośliny traciły zdolność regulowania klimatu szybciej, niż były w stanie się przystosować.

Według analizy PETM był związany z utratą znaczącej części lądowych zasobów węgla i powolnym, trwającym około 70 do 100 tys. lat, odbudowywaniem zapasów zgromadzonych przez rośliny w biomasie oraz glebach. To właśnie ta opóźniona regeneracja mogła wydłużyć globalny epizod ocieplenia.

„Nasze badania sugerują, że roślinność zdolna do regulowania klimatu odrastała bardzo długo, co wydłużyło czas trwania ocieplenia” – podkreślają Julian Rogger i Vera Korasidis.