Исследование показывает, что лесной покров и сток подвержены влиянию отрицательных температур во время позднего палеозойского ледникового периода

В этом междисциплинарном совместном проекте участвовали исследователь геологии Бэйлора, доктор наук Джон Ричи, а также ученые-климатологи, геологи и палеоботаники из нескольких других учреждений США и Европы.

Исследование, опубликованное в Труды Национальной академии наук, предполагает, что замораживание растений ограничило бы географическое распространение лесного покрова на суперконтиненте Пангея. В это время были ледниково-межледниковые циклы и устойчивые периоды низких температур. В зависимости от ограничений физиологии устойчивых к заморозкам растений минимальные отрицательные температуры, вероятно, ограничивают способность древесных растений выживать.

«Растения могут рассказать нам кое-что о времени и месте, где они росли, потому что у растений есть базовые потребности, как и у людей. Но поскольку растения не могут перемещаться, чтобы получить то, что им нужно, они должны строить свои «тела», чтобы хорошо работать там, где они растут », – сказал Маттеус. «Из-за этого окаменелости растений содержат информацию о том, как эти растения функционировали, а также об условиях, в которых они находились даже 300 миллионов лет назад».

Низкий лесной покров увеличил поверхностный сток пресной воды и наносов в некоторых регионах. Вызванный замораживанием сток значительно изменился между ледниковыми и межледниковыми периодами на территории Пангеи и, возможно, привел к разнице в минералах, донных отложениях, органических веществах и питательных веществах в пресноводных стоках в речных, прибрежных и прибрежных морских средах.

Исследователи объединили моделирование климата и моделирование экосистемных процессов для имитации древесной растительности во время позднего палеозойского ледникового периода. Поскольку существующие прогнозы моделирования глобального климата не учитывают различия в функциональных характеристиках растений между современными и палеозойскими растениями, исследователи использовали данные об особенностях растений, полученных из ископаемых остатков, для моделирования глобальных экосистемных процессов.

«Даже с учетом ограниченного образца летописи окаменелостей, использованного здесь, намеки на воздействие замерзания на 300-миллионные растительные сообщества очевидны. Мы объединяем выводы о функциях растений на основе окаменелостей с моделированием глобального климата, чтобы оживить древнюю Землю. Это критическое сочетание дисциплин для сборки загадки естествознания », – сказал Маттеус.

Моделирование глобального климата показало, что низкие температуры встречались почти во всем мире и, вероятно, являлись одним из ограничивающих факторов в распределении лесного покрова, даже в тематике. Менее 25% не покрытых льдом земель, которые могли поддерживать растительность, оставались выше нуля круглый год. Исследователи предполагают, что повсеместное и неоднократное воздействие отрицательных температур на растения в период Пенсильвании повлияло на эволюцию важных аспектов физиологии растений позднего палеозоя.

«Климатические модели обычно используются для изучения тенденций средней температуры за месяц или за более длительный период времени в прошлом Земли. Однако этот подход игнорирует экстремальные температуры, которые сегодня, как известно, имеют решающее значение для функционирования и выживания растений. Одним из новаторских аспектов этого исследования является то, что мы фокусируемся на ежедневных изменениях температуры, моделируемых моделью, которой растения, вероятно, подвергались в период Пенсильвании », – сказала София И. Макаревич, соавтор и соавтор докторантуры по палеоклиматологии и научным вычислениям в Мичиганском университете.

По словам авторов, включение палеоботанических данных, полученных из окаменелостей, в моделирование климата в глубоком времени может улучшить прогнозы и понимание прошлых систем Земли, а также помочь в создании моделей изменения климата в будущем.

«Дальнейшее развитие этих методов может послужить мостом для понимания основ глобальных экосистем в древнем прошлом Земли. Понимая, как все происходило на протяжении всей естественной истории, у нас появляется больше шансов понять собственное будущее », – сказал Маттеус.

Уайт видит в этом исследовании поддержку Бейлора как лидера в этой области, особенно в том, что касается докторантуры и академических успехов.

“Мистер. Успех Матфея можно объяснить его присущим ему пытливым умом и выдающимися вычислительными навыками, которые вместе с его академическими степенями в области эволюционной биологии и математики дали ему подготовленный ум, чтобы преуспеть в решении такого сложного вопроса », – сказал он. «Он также чрезвычайно начитан и имел преимущество прямого взаимодействия с экспертами по дисциплинам, многие из которых являются его соавторами, в дополнение к наставничеству со стороны дополнительных преподавателей Бейлора, таких как палеоботаник доктор Дэн Пеппе, доцент геолого-геофизических наук. и доктор Бернд Зехманн, директор и доцент Центра микроскопии и визуализации ».