Circa 56 milioni di anni fa, il clima terrestre ha subito un'importante transizione climatica. Un enorme rilascio di carbonio nell'oceano e nell'atmosfera ha aumentato l'anidride carbonica atmosferica (CO₂ ) concentrazioni, il che significava l'aumento delle temperature di 5-8°C e l'innalzamento del livello del mare.

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Questo evento, chiamato Paleocene–Eocene Thermal Maximum (PETM), si è verificato nel corso di alcune decine di migliaia di anni, ma le cause e le conseguenze di questa transizione sono ancora ampiamente dibattute.

Alcune delle cause ipotizzate dell'enorme rilascio di carbonio includono la massiccia attività vulcanica nel Nord Atlantico, l'improvviso rilascio di metano dal fondo dell'oceano o lo scioglimento del permafrost o della torba in Antartide.

Le prove del PETM provengono principalmente da antichi sedimenti marini, ma se vogliamo imparare da questo periodo cosa potrebbe accadere a seguito della nostra attuale crisi del cambiamento climatico, dobbiamo capire cosa è successo anche sulla terraferma.

Ad oggi, sono disponibili poche informazioni su come il clima PETM abbia cambiato la vita sulla terraferma, quindi il nostro team di ricerca ha utilizzato polline fossile distribuito a livello globale conservato nelle rocce antiche per ricostruire come la vegetazione terrestre e il clima sono cambiati durante questo periodo.

La nostra nuova ricerca, condotta da me e dal dottor Scott Wing presso il Dipartimento di Paleobiologia dello Smithsonian's National Museum of Natural History e pubblicata sulla rivista Paleoceanography and Paleoclimatology, dimostra che un aumento della concentrazione di CO₂ atmosferica ha svolto un ruolo importante nel cambiamento del clima e della vita vegetale della Terra.

Potremmo assistere a un aumento simile nei prossimi secoli come risultato dell'aumento di CO₂ di origine antropica (causato dall'uomo) .

Per capire come è cambiata e si è spostata la vegetazione terrestre durante questo periodo, abbiamo utilizzato un approccio sviluppato di recente basato sul polline fossile conservato in antichi depositi rocciosi. Utilizza l'aspetto distinto e specifico della specie dei granelli di polline osservati al microscopio.

L'aspetto distinto del polline si è evoluto per aiutare con le strategie di impollinazione impiegate dalle piante. Poiché ogni specie ha un polline unico, significa che possiamo confrontare il polline fossile con il polline moderno per trovare una corrispondenza, a condizione che la famiglia delle piante non si sia estinta.

Di conseguenza, il polline fossile può essere assegnato con sicurezza a numerose famiglie di piante moderne. Ognuna di queste piante moderne ha requisiti climatici specifici e supponiamo che i loro antichi parenti avessero bisogno di un clima simile.

Per dare maggiore sicurezza a questa ipotesi, abbiamo evitato i dati di gruppi di piante che sapevamo si fossero evoluti dopo il PETM, poiché queste specie potrebbero non essersi stabilite nella stessa preferenza climatica che hanno oggi.

Il polline conservato nelle rocce per decine di milioni di anni permette di ricostruire sia antiche comunità floreali, sia climi del passato.

Per la prima volta, abbiamo applicato questo approccio in tutto il mondo a campioni fossili provenienti da 38 siti PETM di tutti i continenti tranne l'Antartide. Questa nuova analisi del polline mostra che le comunità vegetali PETM sono distinte dalle comunità vegetali pre-PETM negli stessi siti.

Questi cambiamenti nella composizione floreale, dovuti alle massicce migrazioni delle piante, indicano che i cambiamenti nella vegetazione a seguito dei cambiamenti climatici erano globali, sebbene i tipi di piante coinvolte variassero a seconda della regione.

Quando diciamo migrazione delle piante intendiamo il movimento delle piante, poiché i semi che vengono sparsi crescono meglio in un luogo e clima che in un altro, in questo caso a latitudini più elevate e più fresche rispetto a quelle più basse e più calde.

Le piante possono migrare per oltre 500 metri all'anno, quindi nel corso di migliaia di anni possono percorrere enormi distanze.

Ad esempio, nell'emisfero settentrionale, le paludi di cipressi calvi del Wyoming negli Stati Uniti sono state improvvisamente sostituite da foreste subtropicali stagionalmente secche dominate da palme. Allo stesso modo, nell'emisfero australe, le foreste di podocarpi temperate e umide sono state sostituite da foreste di palme subtropicali.

Abbiamo assegnato a ciascuna specie una categoria basata sul clima, chiamata tipo climatico di Köppen. Esempi di questo includono la foresta pluviale tropicale, il deserto arido, l'estate calda e temperata e la tundra polare.

Questo ci dice che il PETM ha portato climi più caldi e umidi verso i poli in entrambi gli emisferi, ma climi più caldi e stagionalmente più secchi alle medie latitudini.

Per esplorare l'estensione geografica di questi cambiamenti, abbiamo collaborato con la dott.ssa Christine Shields del National Center for Atmospheric Research degli Stati Uniti e il dott. Jeffrey Kiehl dell'Università della California per eseguire simulazioni di modelli climatici.

I dati utilizzati per creare queste simulazioni sono stati derivati ​​dal Community Earth System Model (versione CESM1.2).

Queste simulazioni corrispondevano strettamente ai dati climatici che abbiamo trovato nel polline, inclusa l'espansione dei climi temperati a scapito dei tipi di clima freddo verso i poli, nonché l'espansione dei climi temperati e tropicali alle medie latitudini.

Quindi, se il nostro attuale CO₂ i livelli continuano ad aumentare, il riscaldamento e lo scioglimento del permafrost che potrebbe rilasciare più carbonio immagazzinato nell'atmosfera come potrebbe aver fatto 56 milioni di anni fa, vedremo ancora una volta questi cambiamenti di massa nella vegetazione in risposta a cambiamenti drammatici nelle condizioni climatiche locali.

La capacità della vegetazione di migrare dipenderà da molti fattori, tra cui la velocità del cambiamento climatico e la disponibilità di aree di migrazione idonee per queste piante.

Dove vanno le piante, andranno anche gli animali che fanno affidamento su di esse (se possono), forse in alcuni casi anche gli esseri umani.

Understanding this massive shift on our planet that came as a result of a warming climate gives us an insight into our potential future. Are we prepared to physically move from our homes, like these ancient forests did, to adapt to climate change or can we work together now to avoid the adverse consequences of a warming world?