2300萬年前“木乃伊葉片”可以洞見未來地球氣候變遷

據(jù)國外媒體報(bào)道，科學(xué)家對2300萬年前遠(yuǎn)古森林殘留的植物化石進(jìn)行研究，結(jié)果顯示一些植物可能伴隨著二氧化碳指數(shù)上升而快速生長?？茖W(xué)家從新西蘭南部的一處遠(yuǎn)古湖泊中找到保存非常完好的葉片化石，并且首次將葉片所在的2300萬年前高溫氣候與大氣高濃度二氧化碳聯(lián)系在了一起。

研究小組列舉一些遠(yuǎn)古植物能更有效地利用二氧化碳進(jìn)行光合作用——利用太陽光為植物產(chǎn)生食物的生物過程，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能為揭曉植物動(dòng)態(tài)變化提供重要線索，當(dāng)前大氣二氧化碳指數(shù)逐年上升，現(xiàn)在已經(jīng)接近遠(yuǎn)古時(shí)期的指數(shù)。

當(dāng)前植物吸收二氧化碳數(shù)量遠(yuǎn)超出預(yù)期，是否多種植數(shù)百萬棵樹木能阻止氣候變化？我們從遠(yuǎn)古樹葉化石中可學(xué)到什么？

目前研究小組對新西蘭一處已干涸的湖泊底處鉆探100米深，該干涸湖泊處于一座死火山坑，火山坑直徑大約1.6公里。鉆探100米處發(fā)現(xiàn)的生物物質(zhì)已變成化石，其中包括植物、藻類、甲蟲、蒼蠅、真菌和其他生物殘骸，這些生物的歷史可追溯至中新世早期的一處氣候溫暖時(shí)期，當(dāng)時(shí)全球平均氣溫比現(xiàn)在高3-7攝氏度，兩極冰層大部分都已消失。

科學(xué)家對這一時(shí)期二氧化碳指數(shù)仍有爭議，這也是該研究倍受關(guān)注的原因之一，令人驚奇的是，這些葉片基本上都已木乃伊化，所以能獲得該葉片的原始化學(xué)成分，在顯微鏡下可以看到葉片所有細(xì)微特征。這些遠(yuǎn)古葉片之所以保存得如此完美，以至于可看到細(xì)微的紋理和小孔——這些小孔可使葉片在光合作用過程中吸入空氣并釋放水分，這一過程可在顯微鏡下觀察到。

科學(xué)家分析了葉片化石的不同碳化學(xué)形式，或者碳同位素，它們存在于不同沉積層的6種樹木葉片中。這將有助于預(yù)測遠(yuǎn)古時(shí)期大氣碳含量，研究人員的結(jié)論是當(dāng)時(shí)大氣二氧化碳含量大約0.045%，之前得出的結(jié)論顯示遠(yuǎn)古大氣二氧化碳含量大約0.03%，比最新結(jié)論的數(shù)值更低。

大氣二氧化碳含量0.045%與前工業(yè)時(shí)代的相應(yīng)數(shù)值相似，不足以解釋中新世早期較高的溫度。受人類活動(dòng)影響和車輛尾氣排放等因素，當(dāng)前大氣二氧化碳含量大約0.0415%。預(yù)計(jì)未來幾十年，大氣二氧化碳含量將達(dá)到0.045%左右，這與2300萬年前新西蘭森林大氣中的二氧化碳濃度相近。

同時(shí)，研究人員還分析葉片小孔的幾何形狀和其他結(jié)構(gòu)特征，并與現(xiàn)代葉片進(jìn)行了比較，他們發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古葉片通過氣孔吸收碳的效率異常高，而且該方式不會(huì)蒸發(fā)太多水分，這對所有植物而言是一個(gè)關(guān)鍵性挑戰(zhàn)。

這可使樹木生長在森林邊緣干燥地區(qū)，研究人員稱，這種樹木高效率碳吸收現(xiàn)象可能普遍存在于北半球溫帶森林地區(qū)，那里是地球上更多陸地所在地。

現(xiàn)今，這些發(fā)現(xiàn)告訴我們什么？

當(dāng)二氧化碳濃度上升時(shí)，許多植物會(huì)提高光合作用速度，因?yàn)樗鼈兛梢愿行У貜目諝庵腥コ?，并在該過程中節(jié)約水。美國宇航局衛(wèi)星數(shù)據(jù)表明，“全球綠化效應(yīng)”主要是由于近幾十年來人類活動(dòng)釋放二氧化碳水平不斷升高所致。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1980年以來地球上四分之一至二分之一的植物生長地區(qū)出現(xiàn)樹木和植物的葉片數(shù)量增多。隨著全球二氧化碳指數(shù)不斷升高，該現(xiàn)象仍將持續(xù)存在，但是這項(xiàng)最新研究報(bào)告指出，人們不應(yīng)將該現(xiàn)象視為一個(gè)好消息。

樹木增大二氧化碳吸收并不會(huì)抵消人類活動(dòng)釋放進(jìn)入大氣的二氧化碳，同時(shí)，由于現(xiàn)代多數(shù)植物是在氣候溫和、低二氧化碳含量的環(huán)境中進(jìn)化，一些自然和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)因二氧化碳含量升高、氣溫上升及其帶來的降水變化而受到嚴(yán)重破壞。

并不是所有的植物都受益，在那些能利用該優(yōu)勢的植物中，其結(jié)果可能因溫度、水分或者營養(yǎng)物質(zhì)的可利用性而有所差異。目前有證據(jù)表明，當(dāng)一些主要農(nóng)作物的光合作用加快時(shí)，它們吸收的碳、鋅以及其他對人體營養(yǎng)至關(guān)重要的礦物質(zhì)會(huì)減少。

大家都在猜測結(jié)果會(huì)怎樣，這是植物面臨的另一種壓力，但對一些生態(tài)系統(tǒng)而言是非?？膳碌摹?/p>

為什么這些遠(yuǎn)古葉片保存完好？

葉片化石沉積區(qū)位于新西蘭南部城市達(dá)尼丁附近一個(gè)農(nóng)場，在這個(gè)遠(yuǎn)古湖泊底部，周圍環(huán)境在數(shù)千萬年的時(shí)間里形成連續(xù)沉積層，這個(gè)遠(yuǎn)古湖泊很深，湖底含氧量很低，這意味著盡管已有2300萬年的歷史，但沉到那里的遠(yuǎn)古葉片保存相對完好。其中包括來自亞熱帶常綠森林中的無數(shù)葉片，沉積區(qū)呈層狀結(jié)構(gòu)，帶有黑色有機(jī)物，與每年春季開花的藻類形成的富含硅白色條狀物質(zhì)交替存在。

該沉積區(qū)的特征是在過去15年內(nèi)才發(fā)現(xiàn)的，科學(xué)家將該沉積區(qū)命名為“Foulden Maar”，這是南半球唯一該類型的沉積區(qū)，但比北半球已知的少數(shù)類似沉積區(qū)保存得更好。