Los científicos que estudian las hojas de un bosque de 23 millones de años han vinculado por primera vez los altos niveles de dióxido de carbono atmosférico con un mayor crecimiento de las plantas. y el clima caluroso de la época. El hallazgo se suma a la comprensión de cómo el aumento de CO ₂ calienta la tierra, y cómo la dinámica de la vida vegetal podría cambiar en décadas, cuando CO ₂ Los niveles pueden reflejar de cerca los del pasado distante.

Los científicos recuperaron las hojas de un lecho de lago único de Nueva Zelanda que contiene los restos de plantas, algas, arañas escarabajo, moscas, hongos y otros seres vivos de un período cálido conocido como el Mioceno temprano. Los científicos han postulado durante mucho tiempo que el CO ₂ estaba alto entonces, y algunas plantas podrían cosecharlo de manera más eficiente para la fotosíntesis. Este es el primer estudio que muestra que esas cosas realmente sucedieron en conjunto. Los hallazgos fueron publicados esta semana en la revista Clima del pasado .

"Lo sorprendente es que estas hojas están básicamente momificadas, por lo que tenemos sus composiciones químicas originales, y puede ver todos sus rasgos finos bajo un microscopio, "dijo el autor principal Tammo Reichgelt, científico adjunto en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia y profesor asistente de geociencias en la Universidad de Connecticut. "Se han ido acumulando pruebas de que el CO ₂ estaba alto entonces, pero ha habido paradojas ".

El llamado "efecto de fertilización con carbono" tiene vastas implicaciones. Los experimentos de laboratorio y de campo han demostrado que cuando el CO ₂ los niveles suben, muchas plantas aumentan su tasa de fotosíntesis, porque pueden eliminar el carbono del aire de manera más eficiente, y conservar agua mientras lo hace. En efecto, Un estudio de 2016 basado en datos satelitales de la NASA muestra un efecto de "ecologización global" principalmente debido al aumento de los niveles de CO artificial ₂ en las últimas décadas; una cuarta parte a la mitad de las tierras con vegetación del planeta han experimentado aumentos en el volumen de hojas en árboles y plantas desde aproximadamente 1980. Se espera que el efecto continúe a medida que el CO ₂ los niveles aumentan.

Esto puede parecer una buena noticia pero la realidad es más compleja. Aumento de CO ₂ la absorción no se acercará a compensar lo que los humanos están vertiendo en el aire. No todas las plantas pueden aprovechar, y entre los que lo hacen, los resultados pueden variar según la temperatura y la disponibilidad de agua o nutrientes. Y, hay evidencia de que cuando algunos cultivos importantes realizan la fotosíntesis más rápidamente, absorben relativamente menos calcio, planchar, zinc y otros minerales vitales para la nutrición humana. Debido a que gran parte de la vida vegetal actual evolucionó en un clima templado, bajo contenido de CO ₂ mundo, Algunos ecosistemas naturales y agrícolas podrían verse alterados por un mayor CO ₂ niveles, junto con el aumento de las temperaturas y los cambios en las precipitaciones que traen consigo. "Cualquiera puede adivinar cómo se desarrollará, ", dijo Reichgelt." Es otra capa de estrés para las plantas. Puede ser genial para algunos y horrible para los demás ".

El depósito se encuentra en un pequeño, cráter volcánico extinto ahora ubicado en una granja cerca de la ciudad de Dunedin, en el sur de Nueva Zelanda. El cráter alrededor de un kilómetro de ancho, una vez sostuvo un lago aislado donde sucesivas capas de sedimentos se acumularon a partir del entorno circundante. La característica fue reconocida solo en los últimos 15 años; los científicos lo llamaron Foulden Maar. Reconociéndolo como una mina de oro científica, lo han estado estudiando desde entonces. Algunos también han estado luchando contra una empresa minera real que quiere despojar el depósito para la alimentación del ganado.

En el nuevo estudio, los investigadores tomaron muestras de un testigo de perforación de 2009 que penetró 100 metros hasta cerca del fondo del lecho del lago ahora seco. Guardado entre capas anuales blanquecinas de algas ricas en sílice que florecieron cada primavera durante 120, 000 años son capas negruzcas alternas de materia orgánica que cayeron durante otras estaciones. Estos incluyen innumerables hojas de un bosque de hoja perenne subtropical. Se conservan tan perfectamente que los científicos pueden ver venas y estomas microscópicos, los poros por los cuales las hojas absorben aire y al mismo tiempo liberan agua durante la fotosíntesis. A diferencia de la mayoría de los fósiles, las hojas también conservan sus composiciones químicas originales. Es el único depósito conocido en el hemisferio sur, y mucho mejor conservados que los pocos similares conocidos del norte.

El Mioceno ha sido durante mucho tiempo una fuente de confusión para los investigadores del paleoclima. Se cree que las temperaturas globales promedio han sido de 3 a 7 grados C más altas que en la actualidad, y el hielo desapareció en gran parte en los polos. Sin embargo, muchos poderes, derivado principalmente de organismos marinos, han sugerido CO ₂ Los niveles eran solo alrededor de 300 partes por millón, similares a los de la época humana preindustrial, y no lo suficiente para dar cuenta de tal calentamiento. Con evidencia de CO alto ₂ elusivo, Los científicos han especulado que las mediciones proxy anteriores deben estar apagadas.

Basado en el nuevo estudio y uno anterior relacionado también en Foulden Maar, los investigadores pudieron llegar a este enigma. Analizaron los isótopos de carbono dentro de las hojas de media docena de especies de árboles que se encuentran en varios niveles en el depósito. Esto les ayudó a concentrarse en el contenido de carbono de la atmósfera en ese momento. También analizaron la geometría de los estomas de las hojas y otras características anatómicas, y las comparó con las hojas modernas. Combinando todos los datos en un modelo, encontraron que el CO atmosférico ₂ no fue de 300 ppm, pero alrededor de 450, una buena coincidencia para los datos de temperatura. Segundo, demostraron que los árboles eran muy eficientes para absorber carbono a través de los estomas, sin derramar mucha agua por la misma ruta, un factor que todas las plantas deben tener en cuenta. Esto les permitió crecer en áreas marginales que de otra manera habrían sido demasiado secas para los bosques. Los investigadores dicen que esta mayor eficiencia probablemente se reflejó en los bosques de las latitudes templadas del norte, con sus masas de tierra mucho mayores.

Las emisiones humanas ahora han impulsado el CO ₂ niveles a alrededor de 415 partes por millón, y es casi seguro que llegarán a 450 alrededor de 2040, idénticos a los experimentados por el bosque de Foulden Maar. Las estimaciones de los aumentos de temperatura resultantes durante décadas y siglos varían, pero el nuevo estudio sugiere que la mayoría están en el estadio de béisbol.

"Todo encaja, todo tiene sentido, "dijo el coautor del estudio William D'Andrea, científico del paleoclima en Lamont-Doherty. Además de mostrar cómo las plantas pueden reaccionar directamente al CO ₂ , "esto debería darnos más confianza sobre cómo cambiarán las temperaturas con el CO ₂ niveles, " él dijo.

Coautora del estudio Daphne Lee, paleontólogo de la Universidad de Otago de Nueva Zelanda, lideró la carga para estudiar el rico ecosistema de Foulden Maar después de que salió a la luz. Más recientemente, se convirtió en una inesperada defensora del maar, cuando una empresa con propietarios en Malasia y el Reino Unido anunció planes para extraer el depósito para su uso como aditivo alimentario para cerdos, patos y otros animales de cría intensiva. Con muchos más descubrimientos probablemente por hacer, los científicos estaban horrorizados, y se aliaron con los lugareños que temían el ruido y el polvo. El ayuntamiento de Dunedin ahora está considerando comprar la tierra para protegerla.