غابة مطيرة في القارة القطبية الجنوبية في عصر الديناصورات

انطباع فني عن غابة معتدلة تظهر نباتات مورقة في تضاريس مستنقعية ونهر.

مفهوم الفنان للغابة المطيرة في ما يعرف الآن بغرب القارة القطبية الجنوبية. الصورة عبر جيمس مكاي /معهد ألفريد فيجنر.


اكتشف العلماء بقايا غابة مطيرة مستنقعات معتدلة ازدهرت في القارة القطبية الجنوبية منذ حوالي 90 مليون سنة. لقد فوجئوا بالعثور على بقايا أحفورية من هذه الغابة في عينة أساسية من الرواسب تم استردادها في فبراير 2017 من قاع المحيط فيبحر أموندسنقبالة سواحل غرب أنتاركتيكا. احتوت هذه العينة على تربة غابات قديمة مع وفرة من حبوب اللقاح والأبواغ النباتية المتحجرة. كشفت الأشعة المقطعية عن شبكة كثيفة من جذور النباتات المتحجرة. المدهش في هذا الاكتشاف هو موقعه. قبل تسعين مليون عام ، كانت هذه الغابة الواقعة في غرب أنتاركتيكا على بعد 560 ميلاً (900 كم) من القطب الجنوبي آنذاك. ومع ذلك ، كان مناخها معتدلاً بشكل مدهش.

يعتقد العلماء أن هذه الظروف المعتدلة - متوسط ​​درجة الحرارة السنوية حوالي 54 درجة فهرنهايت (12 درجة مئوية) - كانت ممكنة لأنه لم يكن هناك صفيحة جليدية كبيرة عبر القارة القطبية الجنوبية. يبدو أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون كانت أعلى بكثير مما كان يعتقد سابقًا. همالموجوداتتم نشره في عدد 1 أبريل 2020 منمراجعة الأقرانمجلةطبيعة سجية.


خريطة مع القارة القطبية الجنوبية مع القطب الجنوبي بشكل ملحوظ خارج المركز ، وعلامة X حمراء بالقرب منه.

منذ أن تشكلت القارات ، كانت تنجرف فيما يتعلق ببعضها البعض على نطاقات زمنية كبيرة. تُظهر هذه الخريطة كيف تم وضع بعضها في نصف الكرة الجنوبي قبل 90 مليون سنة. تُظهر علامة الجمع البيضاء موقع القطب الجنوبي بينما تُظهر علامة X الحمراء موقع العينة الأساسية. صورة عبرمعهد ألفريد فيجنر.

العينة الأساسية مع المتحجرطباشيريتم جمع تربة الغابات بالقربنهر جزيرة الصنوبر الجليديفي غرب أنتاركتيكا باستخدامجهاز حفر قاع البحر المحمول، تعمل من سفينة الأبحاثRV Polarstern.يوهان كلاجس، وهو عالم جيولوجي في معهد ألفريد فيجنر والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية ، علق على العينة فيبيان:

خلال التقييمات الأولية على ظهر السفينة ، لفت الانتباه سريعًا إلى التلون غير المعتاد لطبقة الرواسب ؛ اختلفت بوضوح عن الطبقات التي تعلوها. علاوة على ذلك ، أشارت التحليلات الأولى إلى أنه على عمق 27 إلى 30 مترًا [89 إلى 98 قدمًا] تحت قاع المحيط ، وجدنا طبقة تشكلت في الأصل على اليابسة ، وليس في المحيط.

في غرفة تحكم صغيرة مضاءة باللون الأحمر ، رجل وامرأة أمام وحدات التحكم مع عدة شاشات.

في مركز العمليات على متن RV Polarstern ، يقوم طياران بتشغيل جهاز حفر قاع البحر المحمول. الصورة عن طريق T. Ronge /معهد ألفريد فيجنر.




تلا ذلك مفاجأة أخرى عندما أخضع العلماء العينةفحوصات الأشعة السينية المقطعية. كانت مرئية في الصور المقطعية عبارة عن شبكة كثيفة من الجذور ، لذلك تم الحفاظ عليها بشكل أصلي بحيث يمكن تمييز الهياكل الخلوية الفردية. في الطين الحبيبي الدقيق والطمي لطبقة تربة الغابة ، وجد الباحثون حبوب لقاح متحجرة وأبواغ من النباتات ، بما في ذلك بعض النباتات المزهرة الأولى التي تم العثور عليها على الإطلاق عند خطوط العرض الجنوبية المرتفعة.

التصوير المقطعي المحوسب لنواة الرواسب - الغابات المطيرة في القطب الجنوبيمن عندجامعة نورثمبرياتشغيلفيميو.

أولريش سالزمان، من جامعة نورثمبريا ، قال:


تشير بقايا النباتات العديدة إلى أن ساحل غرب أنتاركتيكا كان منذ 93 إلى 83 مليون سنة عبارة عن منطقة مستنقعات نمت فيها الغابات المطيرة المعتدلة - على غرار الغابات التي لا يزال من الممكن العثور عليها ، على سبيل المثال ، في الجزيرة الجنوبية لنيوزيلندا.

كيف يمكن أن توجد غابة مطيرة معتدلة على خط عرض 82 درجة جنوبًا ، و 560 ميلاً (900 كيلومترًا) من موقع القطب الجنوبي قبل 90 مليون سنة ، حيث كانت الغابة ستظل في الظلام كل عام خلال أربعة أشهر من الليل القطبي؟

على مدى الـ 140 مليون سنة الماضية ، حدث أحر مناخ على الأرض بين 115 إلى 80 مليون سنة. لقد عرف العلماء ، من دراسات سابقة ، أن درجات حرارة سطح البحر الاستوائي يمكن أن تصل إلى 95 درجة فهرنهايت (35 درجة مئوية) وأن مستوى سطح البحر كان 560 قدمًا (170 مترًا) أعلى مما هو عليه اليوم. كانت هذه الرواسب الجديدة أول فرصة لفهم مناخ المنطقة القطبية الجنوبية بشكل أفضل خلال منتصف العصر الطباشيري. كانت هناك عدة خطوات للتحليل. قال كلاجس:

للحصول على فكرة أفضل عما كان عليه المناخ في هذه المرحلة الأكثر دفئًا من العصر الطباشيري ، قمنا أولاً بتقييم الظروف المناخية التي تعيش فيها أحفاد النباتات الحديثة.


ثم قام العلماء بتحليل عينة التربة بحثًا عنهامؤشرات درجة الحرارة والتهطال البيولوجية والجيوكيميائية- لفهم كميات هطول الأمطار بشكل أفضل ، وكذلك درجات حرارة الهواء والماء ، في الغابات المطيرة القديمة في غرب أنتاركتيكا.

8 علماء عازمون يعملون مع عينات على طاولات مع معدات في الغرفة مع كوات.

العلماء يعالجون العينة الأساسية للرواسب في مختبر على متن سفينة الأبحاث RV Polarstern. صورة عبرمعهد ألفريد فيجنر.

قدمت هذه التحليلات مجتمعة لمحة أولية عن المناخ المعتدل حيث ازدهرت هذه الغابة المطيرة المستنقعية التي يبلغ عمرها 90 مليون عام ؛ كانت هناك أمطار غزيرة بشكل معتدل (يمكن مقارنتها بويلز ، وفقًا للعلماء ، والتي ستكون موجودة41 بوصة[104 سم]). كان المتوسط ​​السنوي لدرجة حرارة الهواء 54 درجة فهرنهايت (12 درجة مئوية). في الصيف ، كانت درجة الحرارة ، في المتوسط ​​، 66 درجة فهرنهايت (19 درجة مئوية) ، ودرجة حرارة المياه في الأنهار والمستنقعات 68 درجة فهرنهايت (20 درجة مئوية).

وفقًا لنماذج المناخ التي يديرها العلماء ، كان من الممكن أن تكون هذه الظروف موجودة إذا كان هناك غطاء نباتي كثيف عبر القارة القطبية الجنوبية مع وجود القليل من الغطاء الجليدي أو عدم وجوده ، وكانت مستويات ثاني أكسيد الكربون أعلى مما كان يعتقد سابقًا.جيريت لومانعلق مصمم نماذج المناخ في معهد ألفريد فيجنر قائلاً:

قبل دراستنا ، كان الافتراض العام هو أن تركيز ثاني أكسيد الكربون العالمي في العصر الطباشيري كان حوالي 1000 جزء في المليون. ولكن في تجاربنا القائمة على النموذج ، استغرق الأمر مستويات تركيز من 1120 إلى 1680 جزء في المليون للوصول إلى متوسط ​​درجات الحرارة في ذلك الوقت في القطب الجنوبي.

يعمل عالمان على عينة لُب للرواسب لها شكل أسطواني طويل.

العلماءتينا فان دي فليردتويوهان كلاجس يفحصان العينة الأساسية من بحر أموندسن قبالة غرب أنتاركتيكا. الصورة عن طريق T. Ronge /معهد ألفريد فيجنر.

توضح هذه النتائج التأثير القوي لثاني أكسيد الكربون على الكوكب وأهمية الصفائح الجليدية القطبية في تبريد الكوكب.تورستن بيكرتقال عالم الجيولوجيا بجامعة بريمن:

نحن نعلم الآن أنه يمكن بسهولة أن يكون هناك أربعة أشهر متتالية بدون ضوء الشمس في العصر الطباشيري. ولكن نظرًا لأن تركيز ثاني أكسيد الكربون كان مرتفعًا جدًا ، فإن المناخ حول القطب الجنوبي كان مع ذلك معتدلًا ، بدون كتل جليدية.

لكن يبقى السؤال الحاسم. كيف بردت الأرض فيما بعد ، مما أدى إلى عودة الصفائح الجليدية؟ وفقًا لـ Lohmann ، لم تتمكن عمليات المحاكاة المناخية الخاصة بهم من الإجابة على هذا السؤال. سيكون فهم كيفية حدوث هذا التبريد مجالًا مهمًا للتحقيق لعلماء المناخ.

عوارض وبكرات حمراء مخبأة بعيدًا في مؤخرة سفينة الأبحاث RV Polarstern.

جهاز حفر قاع البحر المحمول على متن سفينة الأبحاث RV Polarstern. صورة عبرمعهد ألفريد فيجنر.

الخلاصة: يشير تحليل البقايا الأحفورية لغابة مطيرة عمرها 90 مليون عام اكتُشفت في عينة أساسية من الرواسب من بحر أموندسن في أنتاركتيكا إلى مناخ معتدل بشكل مدهش. تشير النماذج المناخية إلى أن هذا كان ممكنًا لأنه لم يكن هناك أي صفائح جليدية في القطب الجنوبي وتركيزات عالية بشكل ملحوظ من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

عبر معهد ألفريد فيجنر

المصدر: الغابات المطيرة المعتدلة بالقرب من القطب الجنوبي خلال ذروة الدفء الطباشيري