Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Дополнительная информация: Южный полярный регион мелового периода.

Меловые полярные леса были лесами умеренного пояса, которые росли в полярных широтах в последний период мезозойской эры, известный как меловой период 145–66 млн лет. [1] В течение этого периода средняя глобальная температура была примерно на 10 ° C (18 ° F) выше, а уровень углекислого газа (CO 2 ) составлял примерно 1000 частей на миллион (ppm), что в 2,5 раза превышает текущую концентрацию в атмосфере Земли. [2] Обилие углекислого газа в атмосфере оказало очень значительное влияние на глобальный климат и природные системы Земли, поскольку его концентрация считается одним из основных факторов в развитии ярко выраженнойтепличная Земля в меловом периоде с очень низким средним градиентом глобальной температуры. Как следствие, высокие палеошироты в обоих полушариях были намного теплее, чем в настоящее время. Этот температурный градиент отчасти был причиной отсутствия континентальных ледяных щитов в полярных регионах. [2]

В ответ на повышение глобальной температуры гидрологический цикл Земли был значительно усилен из-за большего объема испарения влаги с поверхности океана. В свою очередь, абсолютный уровень моря в этот период времени находился на отметках намного выше нынешнего. Континентальное вторжение морской воды сформировало обширные мелководные моря, в том числе просторы эпейрических морей .

Увеличение площади поверхности между неглубокой теплой эпейрической морской водой и атмосферой позволяет увеличить скорость испарения и выпадать больше осадков на различных широтах, создавая более умеренный глобальный климат. Широко распространенный умеренный климат также оказал значительное влияние на экосистемы высоких широт.

Меловые полярные леса [ править ]

В меловом периоде леса умеренного пояса процветали в полярных широтах [2], поскольку в полярные сезоны мелового периода наблюдались заметные отличия от нынешних условий в высоких широтах. [3] Продолжительность летнего солнечного света и зимней темноты составляла примерно 5 месяцев каждый. [4] Считается, что это изменение света сыграло решающую роль в составе и эволюции полярных лесов. Свидетельства окаменелости флоры предполагают присутствие палеолесов до широты 85 ° как в Северном, так и в Южном полушариях. Доминирующие формы растительности в этих высоких широтах в течение предыдущих 100 миллионов лет быстро развивались и в конечном итоге были заменены в течение времени, известного как меловая земная революция.. Во время земной революции мелового периода хвойные деревья , саговники и папоротники были выборочно заменены покрытосеменными и голосеменными , став основными видами, доминирующими в высоких палеоширотах. В этом тепличном мире мелового периода арктические хвойные леса считались преимущественно лиственными , в то время как те, что росли в Антарктиде, содержали значительно большую долю вечнозеленых растений . [3]

Исследование 2019 года показало, что первые цветения покрытосеменных достигли Австралии 126 миллионов лет назад, что также изменило дату появления полярных позвоночных на юге Австралии на 126-110 миллионов лет назад. [5]

Диверсификация лесов [ править ]

В раннем меловом периоде, примерно 130 миллионов лет назад, произошла крупная диверсификация покрытосеменных растений, которая привела к большим эволюционным изменениям в составе лесов на высоких палеоширотах. Разнообразие покрытосеменных растений тесно связано с насекомыми, собирающими пыльцу и нектар. Считается, что диверсификация этих насекомых окажет существенное влияние на скорость видообразования покрытосеменных . [6] Каким бы ни был механизм диверсификации, «захват» покрытосеменных в раннем меловом периоде означает важный переход экосистемы. К концу мелового периода состав полярных лесных регионов диверсифицировался примерно на 50-80%. [6] Этот переход от хвойных деревьев, саговников и папоротников к преимущественно покрытосеменным растениям отражает интересную эволюционную адаптацию к региональному полярному климату и, вполне возможно, множество других факторов, таких как скорость распространения морского дна, эвстатический уровень моря и высокие глобальные температуры.

Экологическая продуктивность [ править ]

Смещение к полюсу умеренного пояса в меловом периоде значительно повысило первичную продуктивность наземных лесов . В высоких и средних палеоширотах продуктивность лесов была в два раза выше, чем в более низких палеоширотах. [2] Продуктивность суши в высоких палеоширотах тесно связана с повышенными концентрациями углекислого газа в атмосфере. [4] Результаты экспериментов по росту лиственных и вечнозеленых деревьев при различных концентрациях углекислого газа показывают разные воздействия.

На чистую продуктивность леса влияют четыре основных фактора: концентрация углекислого газа, скорость дыхания корней, температура и фотосинтез . Один только углекислый газ имеет тенденцию уменьшать дыхание листьев и корней за счет снижения точки компенсации света фотосинтеза, обеспечивая чистый положительный прирост потребления углерода в течение дня. [4]Уменьшение корневого дыхания имеет тенденцию инициировать рост корней и в конечном итоге приводит к повышению эффективности поглощения питательных веществ и воды. Когда фотосинтез добавляется к воздействию углекислого газа, в зависимости от региональной температуры, продуктивность леса резко возрастает. Сочетание всех четырех физиологических факторов приводит к значительному чистому увеличению продуктивности леса. Согласно результатам экспериментов, древесные породы с долгоживущей вечнозеленой листвой, как правило, больше всего выигрывают в среде, богатой углекислым газом из-за их более длительного вегетационного периода и таких приспособлений, как развитие полога, которые позволяют им процветать в умеренных полярных палеоширотах мелового периода. [4]

Ископаемый лес [ править ]

Состав и структура высокоширотных меловых лесов состояла в основном из лиственных хвойных пород, папоротников, покрытосеменных и голосеменных растений. Наиболее многочисленными и широко распространенными в мире таксонами растений были араукариоидные и подокарпоидные хвойные деревья, простирающиеся примерно на 80 ° в оба полушария и составляющие более 90% полога, образующего вечнозеленую растительность. [2] [7] Другие типы хвойных деревьев, хотя и широко распространены, были ограничены средними и низкими широтами в обоих полушариях, в основном ограниченными региональным климатом. По мере развития глобального климата рост покрытосеменных растений начал оказывать давление на хвойные деревья в более высоких широтах, становясь выше и в конечном итоге выиграв битву за солнечный свет. [2]Быстрая эволюция разнообразных видов покрытосеменных через 25 миллионов лет в конечном итоге стала доминирующим типом деревьев к середине мелового периода. К концу мелового периода умеренный климат как в северном, так и в южном полушарии был идеальным для быстрой диверсификации и распространения различных покрытосеменных и, в меньшей степени, хвойных растений. Исследования палеорекордных периодов среднего мела показывают, что состав лесов в высоких палеоширотах Северного полушария в основном населен смешанными типами вечнозеленых и лиственных деревьев. Напротив, южное полушарие состоит в основном из вечнозеленых растений. [7]

Museum Ledge - известное место для окаменелой древесины, найденной на юго-западном уступе горы Глоссоптерис . [8]

Палеоклиматические прокси [ править ]

Палеоклимат индикатор, также известный как палеоклимата прокси , могут выявить важную информацию о том, что глобальный климат , возможно, как и в прошлом. Палеоклиматические исследования годичных колец деревьев, глубоководных кернов, ледяных кернов и палеопочв - это лишь некоторые из многих распространенных косвенных показателей, используемых для оценки основных воздействий на палеоклиматы. [9]

Палеотермометрия [ править ]

Одним из наиболее важных и ценных инструментов для реконструкции палеотермометрии является анализ данных масс-спектрометрии изотопного отношения стабильных изотопов, таких как водород и кислород. Исследования морских (планктонных / бентосных) фораминифер и соотношений валовых карбонатных изотопов в среднем меловом периоде предполагают непрерывный период потепления от ~ 100 до 66 млн лет. [10] В этот период в южных высоких широтах было прохладно до 16 ° C (61 ° F) и так жарко, как 32 ° C (90 ° F). [11] Палеотемпературы меловых северных высоких широт были определены на основе изотопного анализа кислорода хорошо сохранившихся брахиопод и моллюсков.снаряды. Результаты исследований показывают колебания температуры, соответствующие сезонным колебаниям, в диапазоне от 10 до 22 ° C (от 50 до 72 ° F). [12]

Дендрохронология древесины мелового периода [ править ]

Окаменелые годичные кольца деревьев

Измерения кольца роста в меловом периоде также могут предоставить подробную информацию о том, каким мог быть климат в различных географических точках на Земле. Анализ структуры годичных колец или годичных колец из ископаемых лесов мелового периода в основном используется для определения палеоклимата и продуктивности лесов. Один очень полезный научный метод, используемый для датировки годичных колец деревьев, - дендрохронология . [13] Однако большинство исследований, проведенных на окаменелой древесине, основано на идее, что процессы, связанные со скоростью роста деревьев, которые действовали в прошлом, идентичны процессам, которые действуют в настоящем, униформизме . [14]Исходя из этого, можно сделать вывод о продуктивности леса на основе анализа годичных колец у меловых деревьев. Анализ продуктивности лесов в меловом периоде показывает, что годовые темпы роста деревьев в низких палеоширотах были значительно выше, чем в настоящее время. В полярных палеоширотах анализ скорости роста также указывает на повышенную продуктивность, но даже более значительно улучшенную по сравнению с сегодняшним днем. [2] Дендрохронология годичных колец окаменевшей древесины из высоких палеоширот предполагает наличие в этот период времени климатических условий, подобных теплице, в глобальном масштабе. [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Международная хроностратиграфическая карта" . Международная комиссия по стратиграфии . Январь 2013 . Проверено 5 июня 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ^ a b c d e f g Эмилиано Перальта-Медина и Говард Дж. Фалькон-Ланг (2012). «Состав и продуктивность меловых лесов по данным глобальной базы данных по ископаемой древесине». Геология . 40 (3): 219–222. Bibcode : 2012Geo .... 40..219P . DOI : 10.1130 / G32733.1 .
  3. ^ а б С. Дж. Брентналл; DJ Beerling ; С. П. Осборн; М. Харланд; и другие. (2005). «Климатические и экологические детерминанты продолжительности жизни листьев в полярных лесах мелового« тепличного »мира с высоким содержанием CO 2 ». Биология глобальных изменений . 11 (12): 2177–2195. Bibcode : 2005GCBio..11.2177B . DOI : 10.1111 / j.1365-2486.2005.001068.x . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  4. ^ а б в г Д. Дж. Бирлинг и К. П. Осборн (2002). «Физиологическая экология мезозойских полярных лесов в среде с высоким содержанием CO 2 » . Летопись ботаники . 89 (3): 329–339. DOI : 10.1093 / Aob / mcf045 . PMC 4233824 . PMID 12096745 .   CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  5. ^ «Когда цветы достигли Австралии: первые цветы достигли Австралии 126 миллионов лет назад» . ScienceDaily . Проверено 21 декабря 2019 .
  6. ^ а б Питер Р. Крейн; Еще Мари Фриис и Кай Раунсгаард Педерсен (1995). «Происхождение и раннее разнообразие покрытосеменных растений». Природа . 374 (6517): 27–33. Bibcode : 1995Natur.374 ... 27C . DOI : 10.1038 / 374027a0 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  7. ^ а б Х. Дж. Фалькон-Лэнг и DJ Cantrill (2001). «Фенология листьев некоторых полярных лесов среднего мелового периода, остров Александр, Антарктида». Геологический журнал . 138 (1): 39–52. Bibcode : 2001GeoM..138 ... 39F . DOI : 10.1017 / s0016756801004927 .
  8. ^ "Museum Ledge" . geonames.usgs.gov .
  9. ^ О. Nehza; KS Woo и KC Lee (2009). «Комбинированные текстурные и стабильные изотопные данные в качестве прокси для палеоклимата среднего мела: тематическое исследование озерных строматолитов в бассейне Кёнсан, Южная Корея». Осадочная геология . 214 (1–4): 85–99. Bibcode : 2007AGUFMPP11A0241N . DOI : 10.1016 / j.sedgeo.2008.03.012 .
  10. ^ KL Bice; TJ Bralower; Р. А. Дункан; Б.Т. Хубер; и другие. (14–17 июля 2002 г.). Меловой климат – динамика океана: будущие направления IODP . Флориссан, Колорадо.
  11. ^ Цзин Чжоу (2012). Среднемеловой тепличный климат и морской стабильный изотоп: выводы из экспериментов с моделями общей циркуляции ( кандидатская диссертация). Мичиганский университет . ЛВП : 2027,42 / 91495 .
  12. ↑ Юрий Д. Захаров; Ольга Петровна Смышляева; Казусигэ Танабэ; Ясунари Шигета; и другие. (2005). «Сезонные колебания температуры в высоких северных широтах в меловой период: изотопные данные по мелководным беспозвоночным альба и коньяка в бассейне реки Таловка, Корякская возвышенность, Дальний Восток России». Меловые исследования . 26 (1): 113–132. DOI : 10.1016 / j.cretres.2004.11.005 .
  13. ^ Джейн Э. Фрэнсис (1986). «Кольца роста в древесине мелового и третичного возраста из Антарктиды и их палеоклиматические последствия» (PDF) . Палеонтология . 29 (4): 665–684. [ постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ Анн-Лиз Брисон; Марк Филипп и Фредерик Тевенар (2001). «Вызваны ли климатические изменения годичных колец древесины мезозоя?». Палеобиология . 27 (3): 531–538. DOI : 10,1666 / 0094-8373 (2001) 027 <0531: AMWGRC> 2.0.CO; 2 . JSTOR 1558086 . 
  15. ^ Beerling et al. , 1999 [ необходима ссылка ]

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Harland, M .; Дж. Э. Фрэнсис; SJ Brentnall и DJ Beerling (2007). «Меловой (альб-аптский) лес хвойных пород высоких широт Северного полушария: состав леса и палеоклимат». Обзор палеоботаники и палинологии . 143 (3–4): 167–196. DOI : 10.1016 / j.revpalbo.2006.07.005 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  • Хэй, Уильям В .; Роберт М. ДеКонто; Кристофер Н. Уолд; Кевин М. Уилсон; и другие. (1999). «Альтернативная глобальная палеогеография мелового периода». Меловой океан / климатические системы . Специальные документы GSA . 332 . Геологическое общество Америки . С. 1–47. DOI : 10.1130 / 0-8137-2332-9.1 . ISBN 9780813723327.
  • Хау, Джоди (2003). Среднемеловые ископаемые леса острова Александра, Антарктида ( кандидатская диссертация). Лидс, Великобритания: Университет Лидса . С. 4.2–4.37.
  • Спайсер, Роберт А. и Алексей Б. Герман (2010). «Среда Арктики в позднемеловом периоде: количественная переоценка на основе окаменелостей растений» (PDF) . Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . 295 (3–4): 423–442. Bibcode : 2010PPP ... 295..423S . DOI : 10.1016 / j.palaeo.2010.02.025 .