Окаменелые листья показывают, что высокий уровень углекислого газа вызвал древнее «глобальное позеленение»

Ученые, изучавшие листья из леса возрастом 23 миллиона лет, впервые напрямую связали высокий уровень атмосферного CO₂ с усилением роста растений в жарком климате того времени. Это открытие углубляет понимание того, как растущая концентрация CO₂ нагревает Землю и как динамика растительной жизни может измениться в течение десятилетий, когда уровни CO₂ приблизятся к показателям далекого прошлого.

Листья были извлечены из уникального высохшего озера в Новой Зеландии (Foulden Maar), сохранившего остатки растений, водорослей, пауков, жуков, мух, грибов и других организмов теплого периода раннего миоцена. Исследование, опубликованное в журнале Climate of the Past, впервые показало, что высокий CO₂ и повышенная эффективность фотосинтеза у растений действительно имели место одновременно. «Удивительно, что эти листья, по сути, мумифицированы, поэтому мы можем изучать их исходный химический состав и мельчайшие детали под микроскопом», — отметил ведущий автор Таммо Рейхгельт из Колумбийского университета.

Так называемый «эффект углекислотной подкормки» имеет масштабные последствия. Эксперименты показывают, что при росте CO₂ многие растения увеличивают скорость фотосинтеза, эффективнее извлекая углерод из воздуха и экономя воду. Спутниковые данные NASA уже фиксируют «глобальное позеленение» в последние десятилетия из-за антропогенных выбросов CO₂. Однако реальность сложнее: усиленное поглощение CO₂ не компенсирует человеческие выбросы, реакция растений зависит от температуры, воды и питательных веществ, а у некоторых культур может снижаться содержание жизненно важных минералов. «Это дополнительный стресс для растений. Для одних это может быть прекрасно, для других — ужасно», — сказал Рейхгельт.

Анализ изотопов углерода и анатомии листьев (устьиц) нескольких видов деревьев из керна скважины показал, что уровень CO₂ в атмосфере раннего миоцена составлял около 450 ppm, а не 300 ppm, как считалось ранее. Это хорошо согласуется с данными о глобальной температуре, которая была на 3–7 °C выше современной. Кроме того, деревья были сверхэффективны в поглощении углерода при минимальной потере воды, что позволяло им расти в засушливых районах. Ученые полагают, что эта эффективность была характерна и для лесов Северного полушария.

Антропогенные выбросы уже подняли уровень CO₂ примерно до 415 ppm, и к 2040 году он, вероятно, достигнет 450 ppm — как в эпоху леса Foulden Maar. «Всё сходится, всё имеет смысл. Это должно придать нам больше уверенности в том, как температура будет меняться с уровнем CO₂», — отметил соавтор Уильям Д'Андреа.