Τα αρχαία δάση χρειάστηκαν 100.000 χρόνια για να ανακάμψουν
Τα αρχαία δάση χρειάστηκαν 100.000 χρόνια για να ανακάμψουν από την τελευταία περίοδο υπερθέρμανσης του πλανήτη, παρόμοια με τη σημερινή. Απολιθώματα στο Ουαϊόμινγκ αποκαλύπτουν τι συνέβη.
Πριν από 56 εκατομμύρια χρόνια, τα δάση της Γης έφτασαν σε ένα σημείο καμπής . Είχαν αναπτύξει πυκνές, καταπράσινες συστάδες στην αρχή ενός από τα πιο έντονα επεισόδια θέρμανσης του θερμοκηπίου στη Γη. Αλλά αυτές οι συστάδες άρχισαν να αραιώνουν.
Καθώς οι παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξήθηκαν έως και κατά 11 βαθμούς Φαρενάιτ (6 βαθμούς Κελσίου), η ζέστη και η ξηρασία άσκησαν πίεση στα δάση, σκοτώνοντας μεγάλο αριθμό δέντρων. Οι δασικές συστάδες άνοιξαν, εκθέτοντας το έδαφος σε περισσότερο ηλιακό φως και αλλάζοντας την κίνηση του νερού μέσα στο τοπίο.
Στο νότιο Ουαϊόμινγκ, οι φτέρες άκμασαν για λίγο εκεί που κάποτε ευδοκιμούσαν συγγενείς των φτελιών, των καρυδιών, των σεκόγιων και των αβοκάντο. Στη συνέχεια, οι φοίνικες και άλλα φυτά που αγαπούν τη ζέστη εξαπλώθηκαν προς τα βόρεια.
Σε μια νέα μελέτη στο περιοδικό Science, οι συνάδελφοί μου και εγώ δείχνουμε πώς αυτά τα δάση του Ουαϊόμινγκ έχασαν το 60% του θόλου τους κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, γνωστής ως Θερμικό Μέγιστο Παλαιοκαινικού-Ηωκαινικού, ή PETM, και πώς τους χρειάστηκαν πάνω από 100.000 χρόνια για να ανακάμψουν.
Τρεις επιστήμονες εργάζονται σε μια προεξοχή με θέα σε μια έκταση δάσους.
Η PETM ήταν το πλησιέστερο φυσικό ανάλογο της Γης με την υπερθέρμανση που βιώνει ο κόσμος σήμερα, αν και οι άνθρωποι απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα περίπου 10 φορές ταχύτερα από ό,τι οι φυσικές διεργασίες του πλανήτη τότε.
Η κατανόηση του τι συνέβη στα δάση μπορεί να βοηθήσει την ανθρωπότητα να αναγνωρίσει παρόμοια όρια προτού ο πλανήτης τα ξεπεράσει ξανά.
Διαβάζοντας το δάσος από απολιθωμένα φύλλα
Ως παλαιοβοτανολόγοι , οι συνάδελφοί μου και εγώ χρησιμοποιούμε απολιθώματα φυτών για να εντοπίσουμε ποια είδη ζούσαν κάποτε σε ένα μέρος. Θέλαμε να απαντήσουμε σε ένα πιο δύσκολο ερώτημα: Πώς έμοιαζε το ίδιο το δάσος και πώς άλλαξε;
Η δομή ενός δάσους - και κυρίως η κόμη του - ελέγχει την ποσότητα φωτός που φτάνει στο δασικό έδαφος, τη θερμοκρασία, το υδάτινο περιβάλλον και την ποσότητα άνθρακα που μπορεί να αποθηκεύσει το δάσος, καθιστώντας το έναν από τους σαφέστερους δείκτες της λειτουργίας του οικοσυστήματος.
Αλλά πώς μετράμε την πυκνότητα ενός δάσους που εξαφανίστηκε πριν από 56 εκατομμύρια χρόνια;
Οι οικολόγοι μετρούν την πυκνότητα της επιφάνειας των φύλλων χρησιμοποιώντας αυτό που είναι γνωστό ως δείκτης φυλλικής επιφάνειας . Τα πυκνά δάση με πολλαπλά στρώματα φύλλων που αναχαιτίζουν το ηλιακό φως έχουν υψηλή βαθμολογία δείκτη φυλλικής επιφάνειας, ενώ τα ανοιχτά δάση που επιτρέπουν σε περισσότερο φως να φτάσει στο δασικό έδαφος έχουν χαμηλότερη βαθμολογία. Επειδή η φυλλική επιφάνεια του δάσους επηρεάζει τη σκιά, τη θερμοκρασία, την απώλεια νερού και τη φωτοσύνθεση, ο δείκτης παρέχει ένα ισχυρό μέτρο της λειτουργίας του δάσους.
Τα στοιχεία μας για την πυκνότητα των δασικών φυλλωμάτων πριν από εκατομμύρια χρόνια προήλθαν από μικροσκοπικά πετσάκια των φυτών - το λεπτό, κηρώδες εξωτερικό περίβλημα των φύλλων που μπορεί να επιβιώσει για εκατομμύρια χρόνια σε ιζήματα πλούσια σε οργανικά συστατικά.
Μπορείτε ακόμα να δείτε τα σχήματα των επιδερμικών κυττάρων σε αυτά τα θραύσματα απολιθωμένων φύλλων, και αυτό είναι σημαντικό.
Το σχήμα του κυττάρου αντανακλά την ποσότητα του ηλιακού φωτός που έλαβε το φύλλο κατά την ανάπτυξή του. Τα φύλλα που αναπτύσσονται στη σκιά αναπτύσσουν μακρύτερα, πιο επιμήκη κύτταρα καθώς τεντώνονται αναζητώντας το ηλιακό φως. Αυτά που εκτίθενται σε περισσότερο ήλιο αναπτύσσουν κοντύτερα, πιο στρογγυλά.
Οι εικόνες δείχνουν το πυκνότερο κάλυμμα του θόλου με επιμήκη κύτταρα από ό,τι με στρογγυλεμένα κύτταρα στα φύλλα.
Οι εικόνες στα αριστερά απεικονίζουν την έκταση της κάλυψης του θόλου που πιθανότατα θα είχε δει ένα πλάσμα στο έδαφος κοιτάζοντας προς τον ουρανό. Κάθε παράδειγμα συνδέεται με το σχήμα των απολιθωμένων κυττάρων της επιδερμίδας του στα δεξιά. Όσο πιο ανοιχτός είναι ο θόλος, τόσο πιο στρογγυλά είναι τα κύτταρα. R. Dunn, et al., 2026
Μετατρέψαμε αυτή τη σχέση σε εργαλείο για την ανακατασκευή αρχαίων δασών. Για να τη βαθμονομήσουμε, συλλέξαμε εδάφη από δάση σε όλη την Κεντρική και Νότια Αμερική που καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα πυκνοτήτων φυλλώματος. Κάθε χούφτα χώματος περιέχει πετσάκια που έχουν αποβληθεί από πολλά διαφορετικά φυτά σε όλο το φυλλώμα, αντανακλώντας τη δομή του δάσους στο σύνολό του.
Τέσσερις εικόνες δείχνουν τις διαφορές μεταξύ επιμήκων και στρογγυλεμένων κυττάρων στα φύλλα.
Δύο σετ μεγεθυμένων κυττάρων από την επιδερμίδα των φύλλων: Τα φρέσκα φύλλα βρίσκονται στα αριστερά και τα απολιθωμένα φύλλα βρίσκονται στα δεξιά. Η σύγκριση των δύο σετ δείχνει τη διαφορά μεταξύ των πιο επιμήκων κυττάρων στο πάνω σετ, τα οποία είχαν μεγαλύτερη κάλυψη θόλου, και των στρογγυλότερων κυττάρων, γεγονός που υποδηλώνει μεγαλύτερη έκθεση στον ήλιο, στο κάτω σετ. R. Dunn, et al., 2026.
Το αρχείο απολιθωμάτων διατηρεί τα ίδια κατακερματισμένα φυλλώματα. Η σύγκριση των σχημάτων χιλιάδων επιδερμικών κυττάρων με τον δείκτη επιφάνειας των φύλλων που μετρήσαμε αποκάλυψε μια αξιοσημείωτα ισχυρή σχέση : Όσο πιο επιμήκη είναι τα κύτταρα, τόσο πιο πυκνή είναι η δασική κόμη από πάνω τους.
Αυτή η σχέση μας επέτρεψε να ανακατασκευάσουμε τη δομή των δασών του Ουαϊόμινγκ πριν από εκατομμύρια χρόνια και να δείξουμε πώς άλλαξαν με την πάροδο του χρόνου.
Όταν τα δάση φτάνουν στα όριά τους
Μία από τις πιο εκπληκτικές ανακαλύψεις ήταν ότι τα δάση δεν εισήλθαν στο Θερμικό Μέγιστο Παλαιοκαινικού-Ηωκαινικού σε παρακμή.
Λίγο πριν ξεκινήσει η ταχεία θέρμανση, οι δασικές συστάδες έφτασαν στη μεγαλύτερη πυκνότητά τους εδώ και εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, πιθανώς αντανακλώντας ευνοϊκές συνθήκες ανάπτυξης καθώς το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα άρχισε να αυξάνεται. Μια κορυφαία θεωρία για την πηγή του διοξειδίου του άνθρακα είναι ότι εμπλέκονται οι ηφαιστειακές εκρήξεις.
Αυτό το ακμάζον δάσος δεν κράτησε, ωστόσο. Καθώς οι θερμοκρασίες ανέβαιναν, η ζέστη και η ξηρασία υπερνίκησαν τα οφέλη των υψηλότερων επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα. Ο θόλος αραίωσε γρήγορα καθώς τα δέντρα πέθαναν και παρέμεινε πολύ πιο λεπτό για πάνω από 100.000 χρόνια.
Δύο γραφήματα δείχνουν πώς η κόμη των δέντρων μειώθηκε, ενώ οι φοίνικες επεκτάθηκαν και στη συνέχεια οι φοίνικες συρρικνώθηκαν καθώς η κόμη μεγάλωνε ξανά.
Η κόμη των δέντρων μετράται συχνά χρησιμοποιώντας τον δείκτη φυλλικής επιφάνειας. Αυτό το διάγραμμα του Θερμικού Μέγιστου Παλαιοκαινικού-Ηωκαινικού, πριν από 56 εκατομμύρια χρόνια, δείχνει πώς η κάλυψη της κόμης συρρικνώθηκε καθώς αυξάνονταν οι θερμοκρασίες, με τη χρονογραμμή να ξεκινά με την παλαιότερη περίοδο στο κάτω μέρος. Οι ράβδοι στα δεξιά δείχνουν το ποσοστό των διαφορετικών τύπων φυτών στα δάση στο Ουαϊόμινγκ καθώς το μείγμα άλλαζε με την κάλυψη της κόμης, με βάση την απολιθωμένη γύρη και άλλα παλυνόμορφα. R. Dunn, et al., 2026.
Τα δάση λειτουργούσαν πολύ διαφορετικά σε αυτή την υποβαθμισμένη κατάσταση, και αυτό επηρέασε το περιβάλλον. Τα αρχαία εδάφη έδωσαν τη θέση τους σε πιο χονδρές αποθέσεις ποταμών, γεγονός που υποδηλώνει ότι η απώλεια της φυλλωσιάς άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο το νερό και τα ιζήματα κινούνταν μέσα στη λεκάνη.
Η κλιματική αλλαγή άλλαξε το δάσος και το δάσος άλλαξε το τοπίο.
Μαθήματα για σήμερα
Αυτή η ακολουθία κουβαλάει ένα σημαντικό μάθημα για σήμερα.
Τα υψηλότερα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα, όπως αυτά που βιώνει ο κόσμος τώρα, μπορούν να τονώσουν την ανάπτυξη των φυτών, αλλά μόνο όσο οι θερμοκρασίες και το νερό παραμένουν εντός των ορίων που μπορούν να ανεχθούν τα δέντρα.
Πέρα από αυτά τα όρια, η θερμότητα, η ξηρασία, τα έντομα, τα παθογόνα και οι πυρκαγιές μπορούν να υπερνικήσουν οποιαδήποτε επίδραση λίπανσης που θα ενίσχυε την ανάπτυξη.
Σε όλο τον κόσμο, πολλά δάση δείχνουν ήδη σημάδια μείωσης καθώς αυξάνονται οι θερμοκρασίες, εκτός από την αποψίλωση των δασών για ξυλεία, καλλιέργειες και βοσκότοπους που μειώνουν περαιτέρω την ανθεκτικότητά τους.
Τα δάση ανέκαμψαν, αλλά χρειάστηκαν πάνω από 100.000 χρόνια
Η ιστορία των αρχαίων δασών πριν από 56 εκατομμύρια χρόνια δεν τελειώνει με την κατάρρευση.
Με την πάροδο του χρόνου, η αυξημένη διάσπαση των πετρωμάτων στο θερμότερο κλίμα, γνωστή ως αποσάθρωση, σταδιακά αφαίρεσε άνθρακα από την ατμόσφαιρα , αποθηκεύοντάς τον σε θαλάσσια ιζήματα. Αυτό επέτρεψε στο κλίμα να ψυχθεί και στο νερό να γίνει πιο διαθέσιμο.
Τα δασικά φυλλώματα ανέκαμψαν, τελικά γίνοντας ακόμη πιο πυκνά από ό,τι πριν ξεκινήσει η θέρμανση. Καθώς τα δάση επεκτάθηκαν, πιθανότατα αποκατέστησαν την ικανότητά τους να σταθεροποιούν τα εδάφη, να ρυθμίζουν τον κύκλο του νερού και να απορροφούν άνθρακα από την ατμόσφαιρα, συμβάλλοντας στη μείωση του φαινομένου του θερμοκηπίου και στην ενίσχυση της μακροπρόθεσμης ανάκαμψης του πλανήτη.
Δύο επιστήμονες με κράνη, με βαριά μηχανήματα στο βάθος. Ο ένας επιστήμονας διαχωρίζει μέρος ενός μακριού κυλίνδρου από λάσπη και ιζήματα.
Οι συγγραφείς της μελέτης, Regan Dunn και Ellen Currano, εργάζονται σε έναν πυρήνα ιζημάτων που εξήχθη από τη λεκάνη Hanna του Wyoming από συναδέλφους της Γεωλογικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ. Πυρήνες σαν αυτόν συλλαμβάνουν στρώματα απολιθωμένης γύρης και υλικού φύλλων που χρονολογούνται πίσω στο χρόνο, αποκαλύπτοντας πώς άλλαξαν τα περιβάλλοντα. Από Regan Dunn.
Η μελέτη μας δείχνει ότι οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα έχουν ωθήσει τα δάση πέρα από τα φυσιολογικά τους όρια στο παρελθόν , προκαλώντας αλλαγές που κυματίζουν από τη βλάστηση στα ποτάμια και σε ολόκληρα τοπία. Δείχνει επίσης ότι τα δάση είναι αξιοσημείωτα ανθεκτικά όταν τους δίνεται χρόνος να ανακάμψουν, αλλά αυτό που μετράει ως χρόνος είναι πολύ μεγαλύτερο από μια ανθρώπινη ζωή - απαιτεί χιλιάδες γενιές.
Σήμερα, οι ανθρωπογενείς εκπομπές άνθρακα και η υπερθέρμανση του πλανήτη εξελίσσονται με πολύ ταχύτερους ρυθμούς από ό,τι κατά τη διάρκεια της PETM. Το αρχείο απολιθωμάτων μας υπενθυμίζει ότι τα δάση μπορούν να ανακάμψουν, αλλά μόνο εάν η ανθρωπότητα αποφύγει να τα ωθήσει πέρα από τα όρια από τα οποία η ανάκαμψη διαρκεί δεκάδες χιλιάδες χρόνια.
Regan E. Dunn
Αναπληρωτής Επιμελητής στο La Brea Tar Pits and Museum· Επίκουρος Καθηγητής Γεωεπιστημών, USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences
https://theconversation.com/ancient-forests-took-100-000-years-to-recover-from-the-last-global-warming-period-similar-to-today-wyoming-fossils-reveal-what-happened-289462
