「木乃伊」植物瞥見了地球的未來
2020-09-05 油管快遞員
一顆2300萬年前的葉子：仍然可見到靜脈，被昆蟲咬傷的洞和疤痕組織
圖片版權詹妮弗·班尼斯特（JENNIFER BANNISTER）/奧塔哥大區（UNI OTAGO）圖片說明一顆2300萬年前的葉子：仍然可見到靜脈，被昆蟲咬傷的洞和疤痕組織
一項研究說，來自2300萬年前的森林殘骸的化石葉子表明，隨著二氧化碳水平的升高，一些植物可能會適應更快地生長。
科學家從紐西蘭南島的一個古老湖泊中回收了保存完好的葉子。
他們使科學家們首次將這一時期的高溫與大氣中的二氧化碳水平聯繫起來。
研究結果發表在「過去的氣候」雜誌上。
研究小組在其科學論文中表明，一些植物能夠更有效地收集二氧化碳以進行光合作用-生物過程利用太陽光為植物生產食物。
他們說，他們的發現可能為植物生命動態如何隨著當前的CO2濃度升高以適應遙遠的過去而變化提供了線索。
- 植物「吸收的二氧化碳多於預期」
- 真的會有數百萬棵樹阻止氣候變化嗎？
我們可以從這些古老的葉子中學到什麼？
該小組在一個已經滅絕的火山口的現已乾燥的湖床底部鑽了100m的深度。火山口約一公裡。
在這裡，生物材料已經被化石化，包括植物殘骸，藻類，蜘蛛，甲蟲，蒼蠅，真菌和其他來自溫暖的中新世時期的生物。
圖片版權李達芙/奧塔哥大學圖片說
該礦床位於紐西蘭南部城市但尼丁附近的農場
明該礦床位於紐西蘭南部城市但尼丁附近的農場
據認為，全球平均溫度比今天高出3到7攝氏度，冰從極點消失了很多。
科學家們對此期間的二氧化碳水平存在爭議，這是這項研究如此有趣的原因之一。
美國康乃狄克州大學斯託姆·賴希特爾特（Tammo Reichgelt）說：「令人驚奇的是，這些葉子基本上都是木乃伊，因此我們擁有其原始的化學成分，並且可以在顯微鏡下看到它們的所有細微特徵。」
他說，它們的保存是如此完美，以至於可見微細的靜脈和氣孔-允許葉子吸入空氣並在光合作用期間釋放水分的孔。
科學家們分析了在礦床中發現的六種樹種的葉片中碳或碳同位素的不同化學形式。
圖片版權詹妮弗·班尼斯特（J
湖底的低氧水平有助於保護樹葉
這有助於他們估算當時大氣中的碳含量。
他們得出的結論是大約百萬分之450。
先前的研究-主要使用海洋生物-已表明其含量要低得多，約為300 ppm。
這與工業化之前的時期相似，不足以說明中新世早期的溫度要高得多。
現在，人類排放已將二氧化碳水平推升至約415 ppm。
預計在接下來的幾十年中，它們將達到450 ppm，與2300萬年前紐西蘭的森林所經歷的水平相同。
研究人員還分析了葉片氣孔的幾何形
科學家調查該化石場
狀和其他解剖特徵，並將其與現代葉片的幾何特徵進行了比較。
他們表明，樹木通過氣孔吸收碳的效率異常高，而不會通過同一路徑洩漏大量水-這是所有植物面臨的主要挑戰。
這使樹木可以在邊緣地區生長，否則這些邊緣對於森林來說太幹了。
研究人員說，這種更高的效率很可能反映在北溫帶緯度的森林中，那裡是地球更多大陸的所在地。
這告訴我們今天什麼？
當二氧化碳水平升高時，許多植物會提高其光合作用速率，因為它們可以更有效地從空氣中去除碳，並在這樣做的同時節省水。
來自美國國家航空航天局衛星的數據顯示出「全球綠色」效應，這主要是由於近幾十年來人類活動釋放的二氧化碳水平上升所致。
據估計，自1980年左右以來，地球上四分之一到一半的植被地的樹木和植物的葉子數量增加了。
木乃伊葉的一部分，高度放大。可以看到的特徵是單個的表皮細胞和嘴形的氣孔，葉片通過這些開口吸收二氧化碳
說明木乃伊葉的一部分，高度放大。可以看到的特徵是單個的表皮細胞和嘴形的氣孔，葉片通過這些開口吸收二氧化碳並釋放出水
隨著二氧化碳水平的上升，這種影響有望繼續。
但是新報告的作者說，我們不應該認為這一定是個好消息。
增加的CO2吸收將無法補償人類湧入空氣中的物質。
而且，由於當今的大多數植物生活都是在溫帶，低二氧化碳的世界中發展的，因此某些自然和農業生態系統可能會因較高的二氧化碳水平以及溫度升高和降雨帶來的變化而受到嚴重破壞。
並非所有植物都可以利用，而在所有植物中，其結果可能會因溫度和水或養分的可用性而異。
有證據表明，當一些主要農作物光合作用加快時，它們吸收的鈣，鐵，鋅和其他對人體營養至關重要的礦物質相對較少。
賴希格特博士說：「如何發揮作用是任何人的猜測。」 「這是植物承受的另一層壓力。對某些人來說可能是巨大的，而對另一些人來說則是可怕的。」
葉子如何保存得如此好？
該礦床位於紐西蘭南部城市但尼丁附近的一個農場。
在古老的火山口湖中，數千萬年以來，周圍環境不斷堆積著沉積物。
該湖很深，底部的氧氣含量很低，這意味著沉入該處的史前葉子儘管保存了2300萬年的歷史，卻保存得相對較好。
圖片版權詹妮弗·班尼斯特（JENNIFER BANNISTER）/奧塔哥大區（UNI OTAGO）圖片說明該標本上可見的圓形結構是葉片對某種昆蟲取食或寄生蟲的反應組織
這些包括來自亞熱帶常綠森林的無數葉子。
該礦床具有帶黑色有機物的層狀結構，並與每年春天盛開的藻類所覆蓋的帶白色矽酸鹽的富含二氧化矽的材料帶交替出現。
該功能僅在最近15年內才被認可；科學家將其稱為Foulden Maar。
它是南半球同類中唯一已知的礦床，其保存遠比北部已知的同類礦床更好。
使用如此古老的材料感覺如何？
坦莫·賴希格爾特（Tammo Reichgelt）表示，他對使用這種質量已久未擾動的化石工作負有重大責任，並感到「一種奇怪的崇敬」。
他描述了從坑中挖掘化石材料挖成坑中的沉積物的方法。
它暴露於「風很大，陽光充足，雨水充沛」的因素之下。
這使工作非常具有挑戰性。
他告訴英國廣播公司：「我發現的最大的葉子是在潮溼的日子，而脆的巖石在我的手上碎了，上面有葉子。」
「沒有保存它。當發生這種事情時，你的胃就掉下來了，你會覺得自己剛剛毀了一個法老王的墳墓。」
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