چرا ۵۶ میلیون سال پیش رشد بسیاری از گیاهان متوقف شد

به گزارش «ساینس آلرت» (Science Alert)، حدود ۵۶ میلیون سال پیش، دمای زمین ناگهان به طور چشمگیری افزایش یافت. طی حدود ۵ هزار سال، مقدار کربن موجود در جو به صورت شدید بالا رفت و دمای جهانی حدود ۶ درجه سانتی‌گراد افزایش پیدا کرد.

همان‌طور که در پژوهش جدیدی که در «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) منتشر شده پژوهشگران نشان می‌دهند، یکی از پیامد‌های این رخداد این بوده است که بسیاری از گیاهان جهان دیگر قادر نبودند به خوبی رشد کنند.

در نتیجه، آنها مقدار کمتری کربن از جو جذب کردند؛ موضوعی که ممکن است به پدیده جالب دیگری در مورد این موج گرمای باستانی کمک کرده باشد: این رویداد بیش از ۱۰۰ هزار سال ادامه یافت.

امروزه، زمین حدود ده برابر سریع‌تر از ۵۶ میلیون سال پیش در حال گرم شدن است؛ امری که شاید سازگاری گیاهان امروزی را حتی دشوارتر کند.

بازگشت به ۵۶ میلیون سال پیش

گیاهان می‌توانند از طریق فرایندی که «ترسیب کربن» (carbon sequestration) نامیده می‌شود، به تنظیم اقلیم (آب و هوا) کمک کنند. این فرایند شامل جذب دی‌اکسید کربن از جو از طریق فتوسنتز و ذخیره‌سازی آن در برگ‌ها، چوب و ریشه‌ها است. با این حال، گرمایش ناگهانی جهانی می‌تواند این کارکرد تنظیمی را به صورت موقت مختل کند.

بررسی اینکه پوشش گیاهی زمین چگونه به رویداد گرمایش سریع ۵۶ میلیون سال پیش واکنش نشان داده، کار ساده‌ای نیست. این رویداد به طور رسمی «بیشینه گرمایی پالئوسن-ائوسن» (Paleocene–Eocene Thermal Maximum) یا «پی‌ای‌تی‌ام» (PETM) نامیده می‌شود.

برای انجام این کار، پژوهشگران یک مدل رایانه‌ای توسعه دادند که تکامل گیاه، پراکندگی آن و چرخه کربن را شبیه‌سازی می‌کند. خروجی مدل را با داده‌های گَرده فسیلی و ویژگی‌های گیاهی از سه منطقه مقایسه کردند تا تغییرات پوشش گیاهی از نظر ارتفاع، جرم برگ و برگ‌ریزی فصلی را در طول این دوره گرمایش بازسازی کنند.

این سه منطقه شامل حوضه بیگ‌هورن در ایالات متحده، دریای شمال، و مدار شمالگان است.

تغییر در پوشش گیاهی

در مناطق با عرض جغرافیایی میانه، از جمله حوضه «بیگ‌هورن» دره‌ای عمیق و پهن میان رشته‌کوه‌های راکی شمالی، شواهد نشان می‌دهند که پوشش گیاهی توانایی کمتری برای تنظیم اقلیم داشته است.

داده‌های گرده نشان می‌دهد تغییر به سوی گیاهان کوچک‌تر مانند نخل‌ها و سرخس‌ها رخ داده است. جرم برگ به ازای هر سطح (که شاخصی از تراکم و ضخامت برگ است) نیز افزایش یافت و درختان برگ‌ریز (خزان کننده) کاهش پیدا کردند. خاک‌های فسیلی نیز کاهش سطح کربن آلی خاک را نشان می‌دهند.

این داده‌ها نشان می‌دهند که گیاهان کوچک‌تر و مقاوم به خشکی (از جمله نخل‌ها) در چشم انداز طبیعی رشد کردند؛ زیرا می‌توانستند خود را با سرعت گرمایش همگام کنند. اما این گیاهان توانایی کمتری برای ذخیره کربن در زیست‌توده و خاک‌ها داشتند.

در مقابل، منطقه قطبی در عرض‌های جغرافیایی بالا افزایش ارتفاع و زیست‌توده پوشش گیاهی را پس از گرم شدن تجربه کرد. داده‌های گرده نشان می‌دهند که جنگل‌های مخروطی جای خود را به گیاهان مردابی پهن‌برگ دادند و برخی گیاهان نیمه‌گرمسیری مانند نخل‌ها همچنان پابرجا ماندند. مدل و داده‌ها نشان می‌دهند که مناطق با عرض جغرافیایی بالا می‌توانستند تحت اقلیم گرم‌تر، سازگار شوند و حتی بهره‌وری خود را (جذب و ذخیره دی‌اکسید کربن) را افزایش دهند.

نگاهی به آینده

اختلال پوشش گیاهی در دوره «پی‌ای‌تی‌ام» (PATM) ممکن است به علت کاهش توانایی پوشش گیاهی و خاک در جذب و ذخیره کربن، ترسیب کربن زمینی را به مدت هفتاد هزار تا صد هزار سال کاهش داده باشد.

این پژوهش نشان می‌دهد پوشش گیاهی‌ای که توانایی تنظیم بهتر اقلیم را دارد، مدت زیادی طول کشیده تا دوباره رشد کند و این موضوع به طولانی شدن دوره گرمایش کمک کرده است.

گرمایش جهانی بیش از ۴ درجه سانتی گراد در آن دوره فراتر از توانایی سازگاری پوشش گیاهی عرض‌های میانه بود. گرمایش ناشی از فعالیت‌های انسانی امروز ده برابر سریع‌تر رخ می‌دهد و زمان سازگاری را بیش از پیش محدود می‌کند.

آنچه ۵۶ میلیون سال پیش بر زمین گذشت، اهمیت درک ظرفیت سامانه‌های زیستی برای همگام شدن با تغییرات سریع اقلیمی و حفظ کارآمدی ترسیب کربن را برجسته می‌کند.