Климатологи заглянули в прошлое на 56 миллионов лет, чтобы понять, что ждет леса в будущем. Исследователи изучили период палеоцен-эоценового термического максимума, когда Земля пережила мощный и резкий выброс углерода. Тогда климат нагрелся так сильно, что растительность на планете начала меняться на глазах. Ученые впервые применили новый метод — они использовали окаменевшие клетки листьев, чтобы восстановить, насколько густыми были леса в ту далекую эпоху. Сегодня люди выбрасывают углекислый газ в атмосферу гораздо быстрее, чем это происходило при любом природном катаклизме. По словам палеоботаника Риган Данн, Земля никогда не сталкивалась с таким темпом выбросов, как сейчас. Научную работу опубликовал журнал Science.

Что случилось с лесами в прошлом

Авторы работы установили, что в конце эоцена и начале олигоцена произошло массовое изменение ландшафтов. Из-за роста углекислого газа, глобального потепления и уменьшения осадков растения начали уходить на север. Растительный покров сократился, почвы стали разрушаться, а круговорот воды нарушился. 

Сегодня антропогенные выбросы идут в десять раз быстрее, чем тогда. И в центре этих перемен стоят деревья. Сейчас по всей планете гибнут целые леса от жары, засух, болезней, вредителей и пожаров. Как отмечает Данн, потеря деревьев — это сигнал тревоги, который почти всегда предшествовал крупным вымираниям.

Как заглянули в прошлое

Чтобы воссоздать лес, которому больше 50 миллионов лет, исследователи обратились к окаменелым клеткам листьев. Они разработали методику расчета индекса листовой поверхности. Этот показатель говорит о том, какая часть неба скрыта листвой, и позволяет точно измерить плотность лесного полога. Сначала ученые проверили свой подход в современных лесах Южной и Центральной Америки. Они ставили камеру с объективом «рыбий глаз» на штатив, снимали небо сквозь кроны и собирали образцы листьев с земли под тем же местом. 

Оказалось, что форма клеток эпидермиса напрямую связана с освещенностью. В тени клетки вытягиваются и становятся тоньше, а на солнце они короткие и толстые. Когда листья опадают и разлагаются, эта форма сохраняется в окаменелостях. Так можно узнать, насколько густым был лес.

Для анализа ученые взяли образцы из бассейна Ханна в штате Вайоминг. Это угольный бассейн, где сохранилось много богатых органикой пород. В них и нашли нужные фрагменты листьев. 56 миллионов лет назад там росли гигантские секвойи, платаны, ольха, пальмы и другие субтропические растения. Сейчас на этом месте — сухие степи с полынью. 

Что показало исследование

Команда собирала образцы больше десяти лет, методично исследуя слои до и после древнего потепления. И вот что выяснилось: во время термического максимума лесной полог стал более открытым, крупных деревьев стало меньше. Это изменило климат, питательный круговорот, выветривание пород и условия для животных.

Спутниковые данные с 1980-х годов показывают похожую картину. Сначала от увеличения количества углекислого газа растения пошли в рост, и Земля позеленела. Но потом из-за нагревания эта тенденция изменилась на обратную. Во многих регионах леса теряют листву и гибнут. Исследование подтверждает, что мы перешли критический порог, за которым тепло начинает уничтожать деревья. 

Однако сегодня ситуация сложнее, чем в древности. Леса страдают не только от жары и засухи. Их вырубают,  жгут пожары, заселяют чужеродные виды и меняют землепользование. Все эти факторы вместе снижают способность лесов восстанавливаться. Деревья ежедневно поглощают сотни миллионов тонн углерода. Защита и восстановление лесов — это не только спасение биоразнообразия, но и сохранение главного природного щита Земли.