Gli scienziati che studiano le foglie di una foresta di 23 milioni di anni hanno per la prima volta collegato alti livelli di anidride carbonica atmosferica con un aumento della crescita delle piante, e il clima caldo fuori dal tempo. La scoperta contribuisce alla comprensione di come l'aumento della CO ₂ riscalda la terra, e come le dinamiche della vita vegetale potrebbero cambiare entro decenni, quando CO ₂ i livelli possono rispecchiare da vicino quelli del lontano passato.

Gli scienziati hanno recuperato le foglie da un unico letto di un lago neozelandese che contiene resti di piante, alghe, ragni, scarafaggio, vola, funghi e altri esseri viventi di un periodo caldo noto come primo Miocene. Gli scienziati hanno a lungo postulato che la CO ₂ era alto allora, e alcune piante potrebbero raccoglierlo in modo più efficiente per la fotosintesi. Questo è il primo studio a dimostrare che queste cose sono realmente accadute in tandem. I risultati sono stati pubblicati questa settimana sulla rivista Clima del passato .

"La cosa sorprendente è che queste foglie sono fondamentalmente mummificate, quindi abbiamo le loro composizioni chimiche originali, e può vedere tutte le loro belle caratteristiche al microscopio, " ha detto l'autore principale Tammo Reichgelt, uno scienziato aggiunto al Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University e assistente professore di geoscienze presso l'Università del Connecticut. "La prova sta costruendo che CO ₂ era alto allora, ma ci sono stati dei paradossi".

Il cosiddetto "effetto fertilizzazione del carbonio" ha vaste implicazioni. Esperimenti di laboratorio e sul campo hanno dimostrato che quando la CO ₂ i livelli salgono, molte piante aumentano il loro tasso di fotosintesi, perché possono rimuovere in modo più efficiente il carbonio dall'aria, e conserva l'acqua mentre lo fai. Infatti, uno studio del 2016 basato sui dati satellitari della NASA mostra un effetto di "inverdimento globale" principalmente dovuto all'aumento dei livelli di CO . artificiale ₂ negli ultimi decenni; da un quarto a metà delle terre vegetate del pianeta hanno visto un aumento del volume delle foglie su alberi e piante dal 1980 circa. L'effetto dovrebbe continuare come CO ₂ livelli aumentano.

Questa potrebbe sembrare una buona notizia, ma la realtà è più complessa. Aumento di CO ₂ l'assorbimento non si avvicinerà a compensare ciò che gli umani stanno riversando nell'aria. Non tutte le piante possono trarre vantaggio, e tra quelli che lo fanno, i risultati possono variare a seconda della temperatura e della disponibilità di acqua o sostanze nutritive. E, ci sono prove che quando alcune colture principali fotosintetizzano più rapidamente, assorbono relativamente meno calcio, ferro da stiro, zinco e altri minerali vitali per l'alimentazione umana. Poiché gran parte della vita vegetale odierna si è evoluta in un clima temperato, basso CO ₂ mondo, alcuni ecosistemi naturali e agricoli potrebbero essere sconvolti da una maggiore CO ₂ livelli, insieme all'aumento delle temperature e ai cambiamenti nelle precipitazioni che portano. "Come andrà a finire è indovinato da chiunque, " ha detto Reichgelt. "È un altro strato di stress per le piante. Potrebbe essere fantastico per alcuni, e orribile per gli altri."

Il deposito si trova in un piccolo, cratere vulcanico estinto da tempo ora situato in una fattoria vicino alla città di Dunedin, nel sud della Nuova Zelanda. Il cratere, di circa un chilometro di diametro, un tempo ospitava un lago isolato dove si accumulavano successivi strati di sedimenti dall'ambiente circostante. La caratteristica è stata riconosciuta solo negli ultimi 15 anni circa; gli scienziati lo hanno soprannominato Foulden Maar. Riconoscendola come una miniera d'oro scientifica, lo studiano da allora. Alcuni hanno anche combattuto una vera compagnia mineraria che vuole spogliare il deposito per l'alimentazione del bestiame.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno prelevato campioni da un carotaggio del 2009 che è penetrato per 100 metri fino al fondo del letto del lago ormai asciutto. Lardellato tra strati annuali biancastri di alghe ricche di silice che fiorivano ogni primavera per 120, 000 anni si alternano a strati nerastri di materia organica caduti durante le altre stagioni. Questi includono innumerevoli foglie di una foresta sempreverde subtropicale. Sono conservati così perfettamente che gli scienziati possono vedere vene e stomi microscopici, i pori attraverso i quali le foglie prendono aria e contemporaneamente rilasciano acqua durante la fotosintesi. A differenza della maggior parte dei fossili, le foglie conservano anche la loro composizione chimica originale. È l'unico tale deposito conosciuto nell'emisfero australe, e molto meglio conservati dei pochi simili conosciuti dal nord.

Il Miocene è stato a lungo fonte di confusione per i ricercatori del paleoclima. Si pensa che le temperature globali medie siano state da 3 a 7 gradi C più calde di oggi, e il ghiaccio è in gran parte scomparso ai poli. Eppure molte deleghe, derivato principalmente da organismi marini, hanno suggerito CO ₂ i livelli erano solo circa 300 parti per milione, simili a quelli dei tempi umani preindustriali, e non abbastanza per giustificare tale riscaldamento. Con evidenza di alta CO ₂ sfuggente, gli scienziati hanno ipotizzato che le precedenti misurazioni proxy debbano essere disattivate.

Sulla base del nuovo studio e di un precedente correlato anche a Foulden Maar, i ricercatori sono stati in grado di risolvere questo enigma. Hanno analizzato gli isotopi di carbonio all'interno delle foglie di una mezza dozzina di specie di alberi trovate a vari livelli nel deposito. Questo li ha aiutati a concentrarsi sul contenuto di carbonio dell'atmosfera in quel momento. Hanno anche analizzato la geometria degli stomi delle foglie e altre caratteristiche anatomiche, e confrontato questi con foglie moderne. Combinando tutti i dati in un modello, hanno scoperto che la CO . atmosferica ₂ non era 300 ppm, ma circa 450, una buona corrispondenza per i dati di temperatura. Secondo, hanno dimostrato che gli alberi erano super efficienti nell'aspirazione del carbonio attraverso gli stomi, senza perdere molta acqua attraverso lo stesso percorso, un fattore di cui tutte le piante devono tenere conto. Ciò ha permesso loro di crescere in aree marginali che altrimenti sarebbero state troppo aride per le foreste. I ricercatori affermano che questa maggiore efficienza è stata molto probabilmente rispecchiata nelle foreste delle latitudini temperate settentrionali, con le loro masse continentali di gran lunga maggiori.

Le emissioni umane hanno ora spinto la CO ₂ livelli a circa 415 parti per milione, e quasi certamente raggiungeranno 450 entro il 2040 circa, identici a quelli sperimentati dalla foresta di Foulden Maar. Le stime degli aumenti di temperatura risultanti nel corso di decenni e secoli variano, ma il nuovo studio suggerisce che la maggior parte sono nel campo da baseball.

"Tutto combacia, tutto ha un senso, ", ha affermato il coautore dello studio William D'Andrea, uno scienziato del paleoclima a Lamont-Doherty. Oltre a mostrare come le piante potrebbero reagire direttamente alla CO ₂ , "questo dovrebbe darci più fiducia su come cambieranno le temperature con la CO ₂ livelli, " Egli ha detto.

La coautrice dello studio Daphne Lee, un paleontologo dell'Università di Otago in Nuova Zelanda, ha portato l'incarico di studiare il ricco ecosistema di Foulden Maar dopo che è venuto alla luce. Più recentemente, divenne un inaspettato difensore dei maar, quando una società con proprietari in Malesia e nel Regno Unito ha annunciato l'intenzione di smantellare il deposito per utilizzarlo come additivo per mangimi per suini, anatre e altri animali da allevamento intensivo. Con molte altre scoperte probabilmente da fare, gli scienziati erano inorriditi, e si allearono con la gente del posto che temeva il rumore e la polvere. Il consiglio comunale di Dunedin sta ora valutando l'acquisto del terreno per proteggerlo.