56 Milyon Yıl Önceden Gelen Uyarı: Antik Ormanların Çöküşü Geleceğimiz Hakkında Ne Söylüyor?
Bir çalışma, Paleosen-Eosen Termal Maksimumu (PETM) sırasında, atmosferdeki yüksek CO2 seviyeleri, küresel ısınma ve volkanik kaynaklı karbon salınımı nedeniyle azalan yağışlar nedeniyle Dünya’nın manzaralarının geniş ölçüde kahverengileştiğini ve bu dramatik değişikliklerde ağaçların merkezi bir rol oynadığını ortaya koyuyor.
56 milyon yıl önce, Paleosen-Eosen Termal Maksimumu (PETM) sırasında atmosfere büyük bir karbon akışı girdi ve bu da ormanların hızlı ısınmaya nasıl tepki verdiğini anlamak için en iyi antik karşılaştırmalardan birini oluşturdu.
Science dergisinde yayınlanan araştırmada, bilim insanları ilk kez fosilleşmiş yaprak hücrelerini kullanarak o döneme ait orman örtüsünü yeniden oluşturdu ve Dünya’nın benzer küresel ısınma döneminin en son evresinde bitki örtüsünün nasıl değiştiğine dair ayrıntılı bir kayıt sağladı.
Baş yazar ve paleobotanist Dr. Regan Dunn, La Brea Tar Çukurları’ndaki Samuel Oschin Küresel Buz Çağı Araştırma Merkezi ve Los Angeles County Doğal Tarih Müzesi’nin Müdür Yardımcısı ve Küratörü olarak, “Atmosfere bilinen herhangi bir doğal süreçten daha hızlı bir şekilde CO2 salıyoruz” diyor. “Dünya, bugün yarattığımız hızda bir karbon salınımını daha önce hiç deneyimlemedi. PETM, insanların gezegeni yeniden şekillendirmeye başlamasından önce Dünya’nın ikliminin ve ekosistemlerinin büyük bir karbon enjeksiyonuna nasıl tepki verdiğine dair en iyi pencereyi bize sunuyor.”
(Solda) 2,8 yaprak alanı indeksine sahip bir orman örtüsünün balık gözü görüntüsü, karşılık gelen orman yapısı tahmininin üzerinde. (Sağ Üstte) Modern orman toprağından toplanan yaprak kütikülü. (Sağ Altta) Hanna Havzası’ndan fosilleşmiş yaprak kütikülü. Kaynak: Dr. Regan Dunn
Eski ısınma manzaraları daha kahverengi hale getirdi
Yeniden yapılandırma, PETM sırasında Dünya’nın geniş alanlarının daha kahverengi hale geldiğini gösteriyor. Volkanik kaynaklı karbon emisyonları atmosferdeki CO2’yi artırdı, küresel sıcaklıkları yükseltti ve yağışları azalttı.
Koşullar değiştikçe, bitki türleri kuzeye doğru kaydı, orman örtüsü azaldı, erozyon yoğunlaştı ve karasal su döngüsü bozuldu. Bugün, insan faaliyetleri atmosfere PETM’ye göre yaklaşık on kat daha hızlı CO2 ekliyor ve ağaçlardaki değişiklikler bu etkilerin çoğunda merkezi bir rol oynuyor gibi görünüyor.
Wyoming, Hanna Havzası’nda PETM Tabakaları Boyunca Bir Hendek Kazı Yapan Saha Ekibi
“Şu anda Dünya’nın her yerinde önemli ağaç ölümleri yaşanıyor,” diyor Dunn. “Ormanlar, ısınan sıcaklıklar, kuraklık stresi, patojen ve böcek istilaları ve orman yangınları nedeniyle geriliyor; ağaçları, yani kömür madenindeki kanaryalarımızı kaybetmeye başladığınızda, başınız dertte demektir. Bu, Dünya’nın beş büyük yok oluş olayının neredeyse tamamında geçerlidir.”
Fosil hücreler, kaybolmuş orman örtülerini ortaya çıkarıyor
50 milyon yıldan fazla önce ortadan kaybolan ormanları yeniden oluşturmak, araştırmacıların yaprak kütikül parçaları olarak bilinen mikroskobik fosilleşmiş yaprak parçalarını incelemelerini gerektirdi.
Araştırmacılar, bu parçaları kullanarak yaprak alanı indeksi (LAI) hesaplamanın yeni bir yolunu geliştirdiler; bu, gökyüzünün ne kadarının yapraklarla kaplı olduğunu ve dolayısıyla bir orman örtüsünün ne kadar yoğun olduğunu ölçen bir değerdir. Dunn ve meslektaşları ilk olarak Güney ve Orta Amerika’daki birkaç modern ormanda LAI’yi ölçtüler. Bir tripoddan yukarı doğru balık gözü lensli bir kamerayı yönlendirirken, aynı anda doğrudan örtünün altındaki topraktan yaprak kütikülleri topladılar.
Dunn, “LAI’nin beni heyecanlandıran yanı, ‘açık orman’ veya ‘ağaçlık alan’ gibi bitki örtüsünün biraz öznel tanımlamalarının ötesine geçmemizi sağlamasıdır. Bunun yerine, yaprakların kendileri, ağaç örtüsü yapısının nicel bir tahminini sunarak, ekosistemleri objektif ve tekrarlanabilir bir ölçüt kullanarak karşılaştırmamıza olanak tanır” diyor. Sayısal bir ölçüm atamak, ağaç örtüsü yapısındaki değişiklikleri zaman içinde daha hassas bir şekilde karşılaştırmayı mümkün kılar.
Çalışmada kullanılan fosilleşmiş yaprak kütikülünün örneği, daha yoğun ve gölgeli bir ormanın hücre şekillerini göstermektedir. Ölçek çubuğu 50 mikron (0,05 milimetre) uzunluğundadır. Mikroskop altında daha iyi görünürlük için kırmızıya boyanmış yaprak kütikülü fosili. Kaynak: Dr. Regan Dunn
Dunn daha önce silika ile dolu mikroskobik bitki hücreleri olan fitolitler kullanarak LAI’yi tahmin etmişti. Ancak yaprak kütikülü parçaları farklı şekilde korunduğu için araştırmacıların bu farklılıkları hesaba katmak için ayrı bir hesaplamaya ihtiyaçları vardı. Ormanların PETM sırasında CO2’deki muazzam artışa nasıl tepki verdiğini yeniden yapılandırmak için Dunn, Wyoming’den organik madde açısından zengin tortul kayaçlarda korunmuş kütikül parçalarını inceledi.
Bir yaprağın epidermal hücre şekli, büyüme sırasında ne kadar güneş ışığı aldığını kaydeder. Ağır gölge altında bir ağacın alt kısımlarında büyüyen yapraklar, doğrudan güneş ışığı alan tepeye yakın yapraklardan farklı şekilde gelişir. Dunn, bu hücre şekillerinin bitki örtüsü yoğunluğu (LAI) ile yakından ilişkili olduğunu buldu. Dunn, “Daha yoğun ormanlarda –daha gölgeli ortamlarda– yetişen yaprakların, daha fazla güneş ışığı alan yapraklara göre daha yüksek en boy oranına sahip veya daha uzun ve ince hücreleri vardır,” diyor.
“Bu, bitkilerin gölgeye verdiği tepkidir; her hücreyi uzatarak yaprağı uzatırlar,” diyor Dunn. Güneş ışığı almak için kendini geren her bir hücreyi, tam güneş ışığına maruz kalan şişman ve mutlu bir hücreyle karşılaştırın. “Yapraklar ağaçtan düştükten ve toprakta parçalanmaya başladıktan sonra, parçalarda korunan hücre şekilleri, yaprağın ilk yetiştiği yerdeki ağaç örtüsünün ne kadar yoğun olduğunu bize söyleyebilir.”
Araştırmacılar, modern ormanların fotoğraflarından LAI’yi hesapladılar, ardından topraktan toplanan yaprak parçalarında korunan binlerce epidermal hücreyi ölçtüler ve bu ölçümleri karşılık gelen LAI değerleriyle karşılaştırdılar. Dunn, “Bu, fosil yataklarından çevresel bir değişkeni yeniden oluşturmak için bir vekil oluşturma sürecidir. Modern ortamlara girersiniz, ilişkiyi kurarsınız ve bu değişkeni, bu durumda LAI’yi, 56 milyon yıllık kayalardan yeniden oluşturabileceğiniz bir model oluşturursunuz,” diyor.
Burada gösterilen hücre şekilleri, açık bitki örtüsünde güneş ışığına daha fazla maruz kalındığını göstermektedir. Ölçek çubuğu 50 mikron (0,05 milimetre) uzunluğundadır. Kaynak: Dr. Regan Dunn
“Lisans öğrencilerime Wyoming’in dünyanın en iyi fosil kayıtlarına sahip olduğunu söylemeyi çok seviyorum,” diyor ortak yazar, paleoekolog, paleobotanist ve Wyoming Üniversitesi profesörü Dr. Ellen D. Currano. “Bu çalışma da bunun bir başka göstergesi.”
“Hanna Havzası’nın benzersiz özelliği, kömür oluşturan bir havza olmasıdır. Bu nedenle, PETM aralığının iyi bilindiği diğer yerlerde, örneğin Kuzeybatı Wyoming’deki Bighorn Havzası’nda bulunmayan, linyit ve kömür gibi organik madde açısından zengin kayaçlara sahip,” diye ekliyor Dunn. “Bu organik madde açısından zengin kayaçların içinde, eski orman örtüsünü yeniden oluşturmak için ihtiyaç duyduğumuz yaprak parçaları bulunmaktadır.”
Wyoming fosilleri, seyrekleşen ormanları kaydediyor
Eski Wyoming, bugün orada bulunan adaçayı çalılıklarından çok farklı ormanlara ev sahipliği yapıyordu. Dev şafak sekoyaları (Metasequoia), çınar ağaçları, kızılağaçlar, palmiye ağaçları ve diğer subtropikal ve tropikal bitkilerin üzerinde yükseliyordu. Currano, Dunn ve meslektaşları, on yıldan fazla bir süre boyunca Hanna Havzası’ndan yüzlerce örnek topladı ve PETM öncesi ve sonrasında var olan ormanların fosil kanıtlarını sistematik olarak aradı. Bu örnekler, araştırmacıların iklim değişikliğiyle birlikte ormanların nasıl değiştiğini yeniden yapılandırmalarına olanak sağladı.
Currano, “PETM sırasında orman yapısının nasıl değiştiğini anlamak gerçekten önemli çünkü bu, bitki büyümesinin, biyokütlenin ve verimliliğin atmosfere çok fazla karbondioksit eklenmesinden nasıl etkilendiğini bize anlatıyor. Çok fazla karbondioksitin ormanlar için kötü bir şey olduğu ortaya çıkıyor çünkü eşlik eden ısınma ve kuruma ağaçları strese sokuyor ve birçoğunu öldürüyor” diyor. “Çalışmalarımız, PETM döneminde orman örtüsünün daha açık hale geldiğini, büyük ağaçların sayısının azaldığını ve bu değişimin iklimi, besin döngüsünü, aşınmayı ve elbette ormanlarda yaşayan hayvanları etkilediğini gösteriyor. Özellikle Amazon’da olmak üzere, günümüzde ormanlarda benzer değişikliklerin meydana geldiğini görmeye başlıyoruz ve Wyoming bitki fosili kayıtları, Dünya’nın nereye doğru gittiğine dair bize fikir veriyor.”
Yazarlar, modern yaprakların kütikül yapısını (yukarıda epifluoresans mikroskopi altında resmedilmiştir) fosil yaprak kütikülleriyle karşılaştırarak, ağaç örtüsü için bir model oluşturdular. Ölçek çubuğu 50 mikron (0,05 mm). Kaynak: Dr. Regan Dunn
Modern ormanlar benzer bir uyarı gösteriyor
1980’lerden beri mevcut olan modern küresel LAI’nin uydu ölçümleri, araştırmacıların PETM rekonstrüksiyonuyla karşılaştırdığı bir modeli gösteriyor.
Dunn, “Dünya, bitkileri gübreleyen insan kaynaklı karbondioksit emisyonları nedeniyle yeşillenme eğilimindeydi” diyor. “Ancak bu emisyonlar nedeniyle Dünya ısındıkça, bu yeşillenme eğilimi tersine dönüyor ve Dünya’nın birçok kısmı artık kahverengileşiyor. Bu, artan sıcaklıkların artık ormanları olumsuz etkilediği kritik bir eşiği geçtiğimizi gösteriyor.”
Bulgular, devam eden ısınmanın modern ormanları PETM sırasında kaydedilen yaygın kahverengileşmeye doğru götürebileceğini gösteriyor. Ancak günümüz ormanları aynı anda insan kaynaklı birçok baskıyla karşı karşıya. Hızla artan atmosferik CO2 ve yükselen sıcaklıkların yanı sıra, ormansızlaşma, giderek daha sık ve şiddetli orman yangınları, habitat parçalanması, istilacı türler ve arazi kullanımındaki değişiklikler, ormanların direncini zayıflatıyor ve iyileşme fırsatlarını azaltıyor.
Bu baskılar birlikte, PETM döneminde meydana gelenlerden daha fazla karbon salınımını ve ekosistem bozulmasını yoğunlaştırabilir. Bu nedenle, ormanları korumak ve restore etmek hem biyolojik çeşitliliği korumak hem de Dünya’nın hızlanan iklim değişikliğine karşı en önemli doğal savunmalarından birini sürdürmek için önemlidir.
Dunn, “Ağaçlar harika. Tüm bu ormanlar her gün bizim için yüz milyonlarca ton karbon emiyor,” diye ekliyor. “Ancak ormanları kaybetmeye başladığınızda, bu kritik karbon yutaklarını da kaybediyorsunuz. PETM bize ormanlar azaldığında sonuçlarının iklim sistemine yayıldığını hatırlatıyor. İnsan kaynaklı iklim değişikliğinin benzeri görülmemiş hızını dengelemeye yardımcı olabilecekleri sürece onları korumak ve restore etmek akıllıca olur.”
Kaynak: https://scitechdaily.com