在巖石中保存了5600萬(wàn)年的化石花粉為碳引發(fā)的全球變暖提供了新的見(jiàn)解。信用:uux.cn/Pixabay/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的中保地球uux.cn）據(jù)墨爾本大學(xué)（Vera A. Korasidis和Scott L. Wing）：在過(guò)去的150年里，通過(guò)燃燒化石燃料和其他活動(dòng)，存萬(wàn)我們?nèi)祟愐呀?jīng)將大氣中的年的暖提二氧化碳(CO₂)濃度提高了40%以上。CO₂和另一種溫室氣體——甲烷——的化石花粉增加使地球變暖了1攝氏度以上
目前的溫室氣體濃度和溫度不僅是人類歷史上前所未有的，而且超過(guò)了過(guò)去250萬(wàn)年中的為碳任何已知水平。
我們需要更深入地研究地球的球變歷史，尋找像我們這樣的供新巨大碳排放事件如何影響氣候和生命的例子。
研究快速碳釋放和全球變暖的巖石引一個(gè)重要時(shí)期是5600萬(wàn)年前，發(fā)生了一個(gè)稱為古新世-始新世極熱時(shí)期(PETM)的中保事件。
PETM是存萬(wàn)地球歷史上已知的最快速的全球變暖事件。
在大約5000年的年的暖提時(shí)間里，大約相當(dāng)于現(xiàn)代化石燃料總儲(chǔ)量的化石花粉碳被釋放到大氣中，這可能是為碳火山活動(dòng)和海底沉積物中儲(chǔ)存的碳的結(jié)合。
這種碳釋放導(dǎo)致全球氣溫上升約6攝氏度，球變并在超過(guò)10萬(wàn)年的時(shí)間里保持上升趨勢(shì)。
雖然最初的碳釋放和氣候變化可能比我們今天所做的慢十倍，但它們極大地影響了海洋化學(xué)和動(dòng)植物的地理分布。
我們的團(tuán)隊(duì)對(duì)PETM如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)很感興趣，研究這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)很好的地方是大角盆地——美國(guó)懷俄明州落基山脈北部的一個(gè)又深又寬的山谷..
現(xiàn)代大角羊盆地廣泛分布的荒地暴露出非常豐富的化石沉積物，這些沉積物是由古老的河流侵蝕周圍的山脈而形成的。
對(duì)于任何對(duì)PETM感興趣的古生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，這里都是天堂。
早期科學(xué)家的努力顯示了PETM期間大角灣生態(tài)系統(tǒng)的一系列變化。一大群新型哺乳動(dòng)物在PETM期間首次出現(xiàn)在北美，可能是從其他大陸跨越因氣溫變暖而變得適宜居住的北部大陸橋遷移過(guò)來(lái)的。
許多種類的哺乳動(dòng)物進(jìn)化出了更小的體型——這可能與高溫有關(guān)，也可能與一些植物在高CO₂大氣中變得營(yíng)養(yǎng)不足有關(guān)。
對(duì)化石葉子的研究表明，許多種類的植物從該地區(qū)消失了，取而代之的是更適應(yīng)炎熱干燥氣候的植物。
我們的團(tuán)隊(duì)研究了化石花粉粒，因?yàn)槲覀兿氡M可能詳細(xì)地了解植物區(qū)系的變化。花粉對(duì)這種研究來(lái)說(shuō)是無(wú)價(jià)的，因?yàn)樗罅慨a(chǎn)生，廣泛分散在空氣和水中，而且不易腐爛，因此很容易保存在古老的巖石中。
我們發(fā)表在《古海洋學(xué)和古氣候?qū)W》上的新研究表明，就在大規(guī)模碳釋放之前的幾萬(wàn)年里，植物群開(kāi)始發(fā)生變化。今天，在潮濕的北半球溫帶地區(qū)仍然常見(jiàn)的落葉闊葉樹(shù)種變得越來(lái)越稀少，亞熱帶棕櫚和其他溫暖氣候的植物變得更加常見(jiàn)。
這些PETM之前的變化表明，氣候已經(jīng)變暖變干，可能是因?yàn)楸贝笪餮笥涗浀幕鹕交顒?dòng)在大氣中積累了溫室氣體。
但后來(lái)，當(dāng)PETM開(kāi)始時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)植物發(fā)生了巨大的變化——在幾萬(wàn)年的時(shí)間里，所有生活在濕地棲息地的植物都消失了，能夠忍受炎熱和干燥氣候的植物入侵了大角羊盆地。
想象一下，從類似于現(xiàn)代喬治亞州和佛羅里達(dá)州沼澤的植被轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃朴谀鞲缒喜亢透缢惯_(dá)黎加的干燥熱帶森林。
你可能會(huì)像我們一樣好奇，這些暫時(shí)出現(xiàn)在懷俄明州的熱帶植物是從哪里來(lái)的。
在發(fā)表于《孢粉學(xué)》的一項(xiàng)研究中，我們的團(tuán)隊(duì)描述了來(lái)自懷俄明州PETM的一些新物種。
在分享了這些物種的花粉粒的插圖后，一些行業(yè)專家能夠確認(rèn)他們?cè)诖蠹s2000公里外的美國(guó)南部墨西哥灣海岸幾百萬(wàn)年前的古新世巖石中見(jiàn)過(guò)相同的物種。
這表明，當(dāng)大陸變暖變干時(shí)，這些樹(shù)木會(huì)向北遷移，但當(dāng)氣候變冷時(shí)，它們又會(huì)退回到南方。
隨著PETM減弱，地球變冷，潮濕、溫和的森林樹(shù)木回到了大角羊盆地。PETM之后的幾十萬(wàn)年，大角羊盆地的沼澤森林被許多在PETM之前大量存在的相同樹(shù)木所占據(jù)，還有一些新的種類，可能是在最溫暖的時(shí)期從其他大陸通過(guò)北極陸橋進(jìn)入北美的。
你可能會(huì)認(rèn)為短時(shí)間內(nèi)如此快速的變化——幾萬(wàn)年對(duì)人類來(lái)說(shuō)很長(zhǎng)，但從地質(zhì)學(xué)角度來(lái)說(shuō)非常突然——會(huì)導(dǎo)致高度滅絕，但我們?cè)诨ǚ刍驑?shù)葉化石中都沒(méi)有看到這一點(diǎn)。
我們現(xiàn)在強(qiáng)烈懷疑，植物沒(méi)有滅絕反映了當(dāng)時(shí)上升的落基山脈或附近其他較少受干旱影響的盆地中海拔較高的地方。
PETM向我們的未來(lái)展示了令人擔(dān)憂的一瞥——全球變暖、海洋酸化以及陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的劇烈變化，這些變化將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。
如果我們要燒掉地球上所有的化石燃料，通過(guò)自然過(guò)程清除大氣中的所有碳可能需要10萬(wàn)年。
PETM告訴我們的許多事情證實(shí)了氣候模型的嚴(yán)峻預(yù)測(cè)和生態(tài)破壞的預(yù)測(cè)。
不過(guò)，我們確實(shí)看到了一個(gè)不那么可怕的結(jié)果。
即使在PETM開(kāi)始時(shí)的重大地質(zhì)快速氣候變化中，植物種群在這個(gè)山區(qū)的某個(gè)地方存活了下來(lái)。
同樣令人振奮的是，如果我們從一個(gè)非常長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，在沒(méi)有大規(guī)模滅絕的情況下，潮濕的森林在始新世回到了大角羊盆地。經(jīng)過(guò)10萬(wàn)多年炎熱干燥的氣候，這些森林與事件發(fā)生前的森林非常相似。
在始新世早期的樹(shù)林中散步與在古新世末期的散步非常相似。
這表明，即使經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的氣候變化，森林也可以恢復(fù)到以前的平衡狀態(tài)——只要我們找到一種方法來(lái)保護(hù)構(gòu)成這些獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)的所有物種。