5600萬年前地球變暖后，植物停止了繁榮

大約5600萬年前，地球突然變得更熱了。大約在5000年間，大氣中的碳含量急劇增加，全球氣溫也隨之上升被擊升了約6°C。.

正如我們在新中所示研究發(fā)表于自然傳播其中一個后果是世界上許多植物無法再茁壯成長。

因此，他們從大氣中吸收的碳減少了，這可能促成了這次史前行星熱浪的另一個有趣現(xiàn)象：它持續(xù)了超過10萬年。

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如今，地球變暖速度約是5600萬年前的十倍，這可能使現(xiàn)代植物更難適應(yīng)。

倒帶5600萬年

植物可以通過一種稱為碳封存的過程來幫助調(diào)節(jié)氣候。這包括通過光合作用從大氣中捕獲二氧化碳，并將其儲存在葉子、木材和根部中。

然而，突發(fā)的全球變暖可能會暫時影響這一調(diào)節(jié)功能。

研究地球植被如何應(yīng)對約5600萬年前的快速全球變暖事件——正式名稱為古新世-始新世熱極大期（PETM）——并不容易。

為此，我們開發(fā)了一個模擬植物進(jìn)化、擴(kuò)散和碳循環(huán)的計(jì)算機(jī)模型。我們將模型輸出與三個地點(diǎn)的化石花粉和植物性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，重建了變暖期間植被的變化，如高度、葉片質(zhì)量和落葉性。

這三個地點(diǎn)包括美國的大角盆地、北海和北極圈。

我們將研究重點(diǎn)放在化石花粉上，因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的特性。

首先，花粉大量產(chǎn)生。其次，它通過空氣流和水流廣泛傳播。第三，它擁有耐腐朽的韌性結(jié)構(gòu)，使其在古代地質(zhì)構(gòu)造中得以良好保存。

植被的變化

在中緯度地區(qū)，包括位于落基山北部的比格霍恩盆地——一個深而寬的山谷——證據(jù)表明植被調(diào)節(jié)氣候的能力較弱。

花粉數(shù)據(jù)顯示，植物正向棕櫚和蕨類等較小植物轉(zhuǎn)變。隨著落葉樹的衰退，葉面積（葉片密度和厚度的衡量標(biāo)準(zhǔn)）也增加了?；寥辣砻魍寥烙袡C(jī)碳含量降低。

數(shù)據(jù)表明，包括棕櫚在內(nèi)的較小耐旱植物在景觀中茁壯成長，因?yàn)樗鼈兡軌蚋献兣牟椒ァＨ欢?，它們與生物量和土壤中碳儲存能力的降低有關(guān)。

相比之下，高緯度北極地點(diǎn)在變暖后植被高度和生物量均有所增加。花粉數(shù)據(jù)顯示針葉林已被闊葉沼澤類群取代，且一些亞熱帶植物如棕櫚的持續(xù)存在。

模型和數(shù)據(jù)表明，高緯度地區(qū)在較暖氣候下可以適應(yīng)甚至提高生產(chǎn)力（即捕獲和儲存二氧化碳）。

未來的一瞥

PETM期間的植被破壞可能使陸地碳封存減少了7萬至10萬年，原因是植被和土壤捕獲和儲存碳的能力降低。

我們的研究表明，能夠調(diào)節(jié)氣候的植被需要較長時間才能重新生長，這也延長了變暖事件的持續(xù)時間。

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全球變暖超過4°C，超過了中緯度植被在PETM期間的適應(yīng)能力。人為變暖的速度是人類的十倍，進(jìn)一步限制了適應(yīng)的時間。

5600萬年前地球發(fā)生的事情凸顯了理解生物系統(tǒng)應(yīng)對快速氣候變化和保持高效碳封存能力的必要性。

維拉·科拉西迪斯環(huán)境地球科學(xué)講師，墨爾本大學(xué)和朱利安·羅格地理科學(xué)學(xué)院高級研究員，布里斯托大學(xué)

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