當繁茂的落葉林覆蓋北極時

來自化石地點Willershausen(德國Harz地區)的上新世連香樹屬(C. crenatum)的葉子。鳴謝:uux.cn/斯圖加特國家自然曆史博物館
（神秘的地球uux.cn）據圖賓根大學：大約5000萬年前，北極的極地地區有大片茂盛的落葉林，而今天這裏植被稀少。這些森林之所以存在，是因為始新世的氣候條件——溫室氣候和大氣中二氧化碳含量幾乎是現在的兩倍。然而，同樣的極端光照條件在這些高緯度地區盛行——冬天持續數月的永久黑暗，夏天太陽永不落山，即使它在天空中很低。
今天地球上沒有類似的環境條件。在他們的新研究中，圖賓根大學地球科學係的Wilfried Konrad博士和Christopher Traiser博士與斯圖加特國家自然曆史博物館的Anita Roth-Nebelsick博士合作，調查了始新世植物的生存條件。
研究人員想知道，在日照時間差異極大的情況下，植物是否能夠平衡它們的光照需求，以及當時常見的大葉落葉樹是否在這方麵發揮了作用。研究人員將能夠複製特定光照條件的光合性能定量模型應用於桂樹(連香樹)的化石親戚。這項研究已經發表在《古海洋學和古氣候學》雜誌上。
複雜的模型
植物利用陽光生長，通過光合作用將空氣中的水和二氧化碳轉化為有機物，產生樹枝和樹葉等生物質。
為了更多地了解始新世北極森林的生產力，研究小組在當前的研究中使用了來自兩個北極地點的數據。這些植物化石來自加拿大埃爾斯米爾島的斯滕庫爾峽灣和屬於挪威的斯瓦爾巴群島的斯匹次卑爾根。
“為了比較，我們用了德國達姆施塔特附近的奧登瓦爾德西北部。雖然它不在高緯度，而是在中緯度，但今天那裏的落葉林的氣候條件類似於始新世斯匹次卑爾根的氣候條件，”康拉德解釋說。
在他們對前北極森林生產力的計算中，研究人員包括了大量量化蒸發和光合作用的數據。他們還研究了葉子的大小如何影響氣體和物質的交換。
“根據我們的結果，當時樹葉是大還是小並沒有起到決定性的作用，”康拉德說。另一方麵，氣溫和光的入射有意想不到的強烈影響。因為埃爾斯米爾島比斯匹次卑爾根島稍微靠北一點，所以在一年生長期有更多的日照時間。除了蔡子健的溫度略高之外，這也導致了比斯匹次卑爾根島高得多的光合能力。
“總的來說，我們獲得了驚人的高森林生產力，”康拉德說。“我們假設始新世的氣候條件增強了樹木的光合能力，因此也可能提高了它們的生物量生產率。根據目前植物光合機構的生理數據，光合產量可能比今天溫帶中緯度地區至少高30%至60%。”他說，增加的主要因素是大氣中二氧化碳含量的增加。
“因此，這種森林的光合作用能力的增加也可能與目前二氧化碳水平的上升有關。然而，由於土壤性質和光照條件對植物生產力有重大影響，這些說法不能一概而論，”康拉德說。
康拉德說，全球變暖也沒有類似的棲息地。“在某些地區，環境狀況可能會很快發生變化。預測未來趨勢是一項重大挑戰，”他說。“然而，在地球的過去也有相應的棲息地。因此，古氣候的發現可以幫助改進未來氣候發展的模型及其預測。”