Papiery ze skamieniałości mogą ujawnić klimat w ostatnim wieku dinozaurów

Waszyngton — Richard Barclay otwiera metalową szufladę w archiwach Smithsonian Museum of Natural History, w której znajdują się skamieliny, które mają prawie 100 milionów lat. Mimo swojego wieku skały te nie są kruche. Geolog i botanik radzą sobie z nimi bez trudu i wkłada jednego w dłoń, aby go dokładniej zbadać.

Integralną częścią starożytnej skały jest trójkątny liść z zaokrąglonymi górnymi płatami. Ten liść spadł z drzewa w czasie, gdy T-rex i triceratops wędrowały po prehistorycznych lasach, ale roślina jest natychmiast rozpoznawalna. „Można powiedzieć, że to miłorząb, to wyjątkowa forma” – powiedział Barclay. „Niewiele się zmieniło od milionów lat”.

To, co również wyróżnia drzewa miłorzębu, to fakt, że ich skamieliny często zachowują rzeczywisty materiał roślinny, a nie tylko wrażenie liścia. A ta cienka warstwa materii organicznej może być kluczem do zrozumienia starożytnego systemu klimatycznego – i możliwej przyszłości naszej ocieplającej się planety.

Ale Barclay i jego zespół muszą najpierw rozszyfrować roślinę, aby odczytać informacje ze starej gazety.

„Gingko to bardzo wyjątkowa kapsuła czasu” – powiedział Peter Crane, paleontolog z Uniwersytetu Yale. Jak pisał w swojej książce Ginkgo o roślinie: „Trudno sobie wyobrazić, że te drzewa, teraz górujące nad samochodami i pasażerami, pochodzą od dinozaurów i schodziły do ​​nas prawie niezmienione przez 200 milionów lat”.

Jeśli drzewo spadło w pradawnym lesie, co może powiedzieć dzisiaj naukowcom?

„Powodem, dla którego naukowcy patrzą w przeszłość, jest zrozumienie, co wydarzy się w przyszłości”, powiedział Kevin Anchokaitis, badacz klimatu z University of Arizona. „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób planeta reagowała w przeszłości na zmiany klimatu na dużą skalę – jak zmieniły się ekosystemy, jak zmieniła się chemia oceanów i poziom mórz, jak działają lasy”.

Szczególnie interesujące dla naukowców są okresy „szklarni”, kiedy uważają, że poziomy węgla i temperatury były znacznie wyższe niż obecnie. Jeden z tych przypadków miał miejsce w późnej kredzie (66 do 100 milionów lat temu), ostatniej epoce dinozaurów, zanim meteoryt uderzył w Ziemię i większość gatunków wyginęła.

Dowiedzenie się więcej o klimacie szklarniowym dostarcza również naukowcom cennych danych do testowania dokładności modeli klimatycznych do przewidywania przyszłości, mówi Kim Cobb, klimatolog z Georgia Tech.

Ale informacje klimatyczne o odległej przeszłości są ograniczone. Bąbelki powietrza uwięzione w starożytnych rdzeniach lodowych pozwalają naukowcom badać dawne poziomy dwutlenku węgla, ale te bąbelki mają zaledwie 800 000 lat.

W tym miejscu pojawia się kolekcja liści miłorzębu Smithsonian’s Ginkgo. Uliczkami Barclay przeskakuje przez tysiące lat – jak to tylko możliwe w muzeum – do XIX wieku, kiedy rewolucja przemysłowa zaczęła zmieniać klimat.

Ze skarbca wyciąga arkusze papieru, na których wiktoriańscy uczeni przyklejali i oprawili liście miłorzębu zerwane z ówczesnych ogrodów botanicznych. Kilka okazów ma piękne napisy kursywą, w tym jedna z 22 sierpnia 1896 r.

Kształt liścia z grubsza odpowiada skamielinie około 100 milionów lat temu i współczesnemu papierowi, który Barclay trzyma w dłoni. Ale jedną główną różnicę można zobaczyć przy użyciu mikroskopu – jak papier reagował na zmianę węgla w powietrzu.

Na spodniej stronie liścia znajdują się małe pory, które pochłaniają dwutlenek węgla i oddychają wodą, umożliwiając roślinie przekształcenie światła słonecznego w energię. Kiedy w powietrzu jest dużo węgla, roślina potrzebuje mniej porów, aby wchłonąć potrzebny węgiel. Gdy poziom węgla spada, liście wytwarzają więcej porów, aby to zrekompensować.

Dziś naukowcy wiedzą, że średni globalny poziom dwutlenku węgla w atmosferze wynosi około 410 części na milion — a Barclay wie, na czym polega ten papier. Dzięki wiktoriańskim liściom roślin wie, jak wyglądały liście miłorzębu, zanim ludzie radykalnie zmienili atmosferę planety.

Teraz chce wiedzieć, jakie pory w skamieniałych liściach miłorzębu mogłyby mu powiedzieć o atmosferze 100 milionów lat temu.

Ale najpierw potrzebuje separatora kodu, papieru do tłumaczenia – czegoś w rodzaju Kamienia z Rosetty do odszyfrowania starożytnego pisma atmosferycznego.

Dlatego przeprowadza eksperyment w lesie w Maryland.

Pewnego ranka na początku tego roku Barclay i asystent projektu Ben Lloyd opiekowali się rzędami drzew miłorzębu w odsłoniętych pojemnikach z folii, które wystawiały je na deszcz, światło słoneczne i zmieniające się pory roku. „Uprawiamy je w ten sposób, aby rośliny przechodziły przez naturalne cykle” – powiedział Barclay.

Naukowcy dostroili się do dwutlenku węgla pompowanego do każdego pokoju, a elektroniczny monitor na zewnątrz co pięć sekund wyświetlał poziomy.

Niektóre drzewa rosną przy obecnym poziomie dwutlenku węgla. Inne rosną na dramatycznie podwyższonych poziomach, zbliżając się do poziomów w odległej przeszłości, a może w przyszłości.

„Szukamy analogów – potrzebujemy czegoś do porównania” – powiedział Barclay. Jeśli istnieje zgodność między kształtem liści w eksperymencie a kształtem skamieniałych liści, dostarczy to naukowcom przybliżonej wskazówki co do starożytnej atmosfery.

Badają również, co się dzieje, gdy drzewa rosną w silnie naładowanym środowisku i odkryli, że więcej dwutlenku węgla sprawia, że ​​rosną szybciej.

Ale Barkley dodaje: „Jeśli rośliny rosną zbyt szybko, są bardziej podatne na błędy i bardziej podatne na uszkodzenia… To jak kierowca wyścigowy, który prawdopodobnie wykolei się przy dużych prędkościach”.