Около 56 миллионов лет назад Земля пережила резкое и масштабное потепление — палеоцен-эоценовый термический максимум. За несколько тысяч лет в атмосферу попало огромное количество углерода, а средняя температура планеты поднялась примерно на 6 °C. Как показало новое исследование в журнале Nature Communications, одним из ключевых последствий стал сбой в работе растений, которые перестали эффективно поглощать углекислый газ. Это, вероятно, и растянуло период аномальной жары более чем на 100 000 лет. Сегодня планета нагревается примерно в 10 раз быстрее, чем тогда, что ставит перед современной растительностью еще более сложную задачу по адаптации.

Как изучали древний климат по пыльце

Чтобы понять, как растительный мир отреагировал на тот катаклизм, международная группа ученых создала компьютерную модель. Она имитировала эволюцию растений, их распространение и способность поглощать углерод.

Затем результаты модели сравнили с реальными данными — ископаемой пыльцой, собранной в трех ключевых регионах: в бассейне Бигхорн (США, среднеширотная зона), в районе Северного моря и за Полярным кругом. Пыльца — идеальный «капсула времени». Она легко разносится ветром и водой, а ее прочная оболочка позволяет прекрасно сохраняться в геологических отложениях на протяжении миллионов лет.

Где произошел сбой

Анализ показал, что в регионах с умеренным климатом, подобных бассейну Бигхорн, система дала сбой. Растительность, которая раньше помогала регулировать климат, поглощая углерод, деградировала. Данные пыльцы говорят о том, что высокие леса стали замещаться более низкорослыми и засухоустойчивыми растениями — пальмами и папоротниками. Листья растений стали плотнее и мельче, а содержание органического углерода в почвах уменьшилось. Эти новые виды смогли выжить в жаре, но их способность накапливать углерод в биомассе и почве оказалась значительно ниже.

Интересно, что в высоких широтах картина была обратной. После потепления арктическая растительность не только не деградировала, но и стала выше и продуктивнее. Хвойные леса местами сменились болотистыми широколиственными сообществами, а в некоторых районах даже появились субтропические пальмы. Модель подтвердила: в более теплом климате эти регионы могли адаптироваться и даже увеличить поглощение углекислого газа.

Уроки прошлого

Согласно выводам ученых, нарушение растительного покрова в средних широтах 56 миллионов лет назад привело к сокращению накопления углерода на суше на 70–100 тысяч лет. Растения просто не успевали адаптироваться и восстанавливать свою «работоспособность» как климатического буфера.

«Наше исследование показывает, что для восстановления растительности, способной эффективно регулировать климат, потребовалось очень много времени, и это напрямую повлияло на продолжительность периода потепления», — поясняют авторы работы.

Тогда потепление более чем на 4 °C превысило адаптационные возможности растений умеренного пояса. Сегодня антропогенное изменение климата идет в десять раз быстрее, оставляя природе еще меньше времени на перестройку.