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2300萬年前一些植物可能伴隨著二氧化碳指數上升而快速生長

2300萬年前的葉子,仍然可以看到紋理,被昆蟲咬破的洞和疤痕結構。

2300萬年前的葉子,仍然可以看到紋理,被昆蟲咬破的洞和疤痕結構。

圖中是高度放大的木乃伊化葉子的一部分。在這些特征中,可以看到單個的表皮細胞和口形的氣孔,葉片通過開口吸收二氧化碳并釋放水分。

圖中是高度放大的木乃伊化葉子的一部分。在這些特征中,可以看到單個的表皮細胞和口形的氣孔,葉片通過開口吸收二氧化碳并釋放水分。

在這個標本上可見的圓形結構是葉片對某種昆蟲捕食或寄生的反應組織。

在這個標本上可見的圓形結構是葉片對某種昆蟲捕食或寄生的反應組織。

(神秘的地球uux.cn報道)據新浪科技:國外媒體報道,科學家對2300萬年前遠古森林殘留的植物化石進行研究,結果顯示一些植物可能伴隨著二氧化碳指數上升而快速生長。科學家從新西蘭南部的一處遠古湖泊中找到保存非常完好的葉片化石,并且首次將葉片所在的2300萬年前高溫氣候與大氣高濃度二氧化碳聯系在了一起。

研究小組列舉一些遠古植物能更有效地利用二氧化碳進行光合作用——利用太陽光為植物產生食物的生物過程,這項發現可能為揭曉植物動態變化提供重要線索,當前大氣二氧化碳指數逐年上升,現在已經接近遠古時期指數。

當前植物吸收二氧化碳數量遠超出預期,是否多種植數百萬棵樹木能真實阻止氣候變化?我們從遠古樹葉化石中可學到什么?

目前研究小組對新西蘭一處已干涸的湖泊底處鉆探100米深,該干涸湖泊處于一座死火山坑,火山坑直徑大約1.6公里。鉆探100米處發現的生物物質已變成化石,其中包括:植物、藻類、甲蟲、蒼蠅、真菌和其他生物殘骸,這些生物的歷史可追溯至中新世早期的一處氣候溫暖時期,當時全球平均氣溫比現在高3-7攝氏度,兩極冰層大部分都已消失。

科學家對這一時期二氧化碳指數仍有爭議,這也是該研究倍受關注的原因之一,令人驚奇的是,這些葉片基本上都已木乃伊化,所以能獲得該葉片的原始化學成分,在顯微鏡下可以看到葉片所有細微特征。這些遠古葉片之所以保存如此完美,以至于可看到細微的紋理和小孔——這些小孔可使葉片在光合作用過程中吸入空氣并釋放水分,這一過程可顯微鏡下觀察。

科學家分析了葉片化石的不同碳化學形式,或者碳同位素,它們存在于不同沉積層的6種樹木葉片中。這將有助于預測遠古時期大氣碳含量,研究人員的結論是當時大氣二氧化碳含量大約0.045%,之前得出的結論顯示遠古大氣二氧化碳含量大約0.03%,比最新結論的數值更低。

大氣二氧化碳含量0.045%與前工業時代的相應數值相似,不足于解釋中新世早期較高的溫度。受人類活動影響和車輛尾氣排放等因素,當前大氣二氧化碳含量大約0.0415%。預計未來幾十年,大氣二氧化碳含量將達到0.045%左右,這與2300萬年前新西蘭森林大氣中的二氧化碳濃度相近。

同時,研究人員還分析葉片小孔的幾何形狀和其他結構特征,并與現代葉片進行了比較,他們發現遠古葉片通過氣孔吸收碳的效率異常高,而且該方式不會蒸發太多水分,這對所有植物而言是一個關鍵性挑戰。

這可使樹木生長在森林邊緣干燥地區,研究人員稱,這種樹木高效率碳吸收現象可能普遍存在于北半球溫帶森林地區,那里是地球上更多陸地所在地。

現今,這些發現告訴我們什么?

當二氧化碳濃度上升時,許多植物會提高光合作用速度,因為它們可以更有效地從空氣中去除碳,并在該過程中節約水。美國宇航局衛星數據表明,“全球綠化效應”主要是由于近幾十年來人類活動釋放二氧化碳水平不斷升高所致。

據統計,自1980年以來地球上四分之一至二分之一的植物生長地區出現樹木和植物的葉片數量增多。隨著全球二氧化碳指數不斷升高,該現象將持續存在,但是這項最新研究報告指出,人們不應將該現象視為一個好消息。

樹木增大二氧化碳吸收并不會抵消人類活動釋放進入大氣的二氧化碳,同時,由于現代多數植物是在氣候溫和、低二氧化碳含量的環境中進化,一些自然和農業生態系統可能會因二氧化碳含量升高、氣溫上升及其帶來的降水變化而受到嚴重破壞。

并不是所有的植物都受益,在那些能利用該優勢的植物中,其結果可能因溫度、水分或者營養物質的可利用性而有所差異。目前有證據表明,當一些主要農作物的光合作用加快時,它們吸收的碳、鋅以及其他對人體營養對關重要的礦物質會減少。

大家都在猜測結果會怎樣,這是植物面臨的另一種壓力,但對一些生態系統而言是非常可怕的。

為什么這些遠古葉片保存完好?

葉片化石沉積區位于新西蘭南部城市達尼丁附近一個農場,在這個遠古湖泊底部,周圍環境在數千萬年的時間里形成連續沉積層,這個遠古湖泊很深,湖底含氧量很低,這意味著盡管已有2300萬年的歷史,但沉到那里的遠古葉片保存相對完好。其中包括來自亞熱帶常綠森林中的無數葉片,沉積區呈層狀結構,帶有黑色有機物,與每年春季開花的藻類形成的富含硅白色條狀物質交替存在。

該沉積區的特征是在過去15年內才發現,科學家將該沉積區命名為“Foulden Maar”,這是南半球唯一該類型的沉積區,但比北半球已知的少數類似沉積區保存得更好。




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