穏やかな気候、大量の二酸化炭素、そして絶え間ない夏の光: 約 5,000 万年前、北極地域の好ましい環境条件により、そこでの落葉樹林は驚くほど高い生産性を達成することができました。これは、極付近の 2 か所のエリアにおける樹木の光合成性能のモデル化から明らかになります。その生産性は、私たちの緯度にある今日の森林の生産性を上回っていた可能性さえあります。研究者らによると、この結果は現在でも重要な意味を持っている。極北の植物の成長が気候変動の後にどのように発展するのかについての手がかりを提供する可能性があるという。
現在、寒い砂漠や不毛のツンドラ地帯がある場所には、約 5,000 万年前には成長が見られました。化石発見が示すように、始新世には緑豊かな落葉樹林が北極地域に至るまで繁栄していました。これは、当時の強力な温室気候によるものでした。大気中の二酸化炭素濃度は今日のほぼ 2 倍であり、温暖な条件により極地でも樹木が生育できました。しかし、始新世の北部の森林は、同様の温度条件を持つ今日の森林とは一面で異なっていました。高緯度地域では冬は常に暗闇が続きますが、夏には太陽が非常に長い時間照り、時にはまったく沈まないこともあります。温暖な気候、高い CO₂ レベル、極端な照明の組み合わせに基づいて成長する森林は、今日ではもう存在しません。
エキゾチックな北方の森が目の前に
これはまさに、テュービンゲン大学とシュトゥットガルトの国立自然史博物館の研究者の興味を引き起こしたものです。彼らは、始新世北部の森林における植物の生産性の状況がどのような結果をもたらしたのか疑問に思いました。土壌からの栄養素の利用可能性に加えて、それは光合成能力に基づいています。植物は光エネルギーの助けを借りて、水と二酸化炭素を有機物質に変換し、そこからバイオマスを構築します。始新世北部の森林におけるこのプロセスを調査するために、研究者らは、始新世の落葉樹化石の極地 2 か所から得たデータを使用しました。それらはカナダのエルズミア島とノルウェーのスピッツベルゲン諸島からのものでした。
「比較のために、ダルムシュタット近くの北西部オーデンヴァルトを使用しました。高緯度ではなく中緯度にありますが、今日のそこの落葉樹林は始新世の極北の森林と同様の気候条件を持っています」と筆頭著者であるテュービンゲン大学のウィルフリード・コンラッド氏は述べています。かつての北極圏の森林の生産性のモデル計算に、研究者らは当時の大気中のCO₂値とその場所の気候条件に関する情報を含めました。
いわゆるジンジャーブレッドの木 (Cercidiphyllum japonicum) は、かつて北極の始新世の森林を特徴づけていた木の特徴と似ているため、植物モデルとして役立ちました。
驚くほど高い生産性
研究チームが報告しているように、モデル計算の結果は、以前の条件が光合成のパフォーマンスに予期せぬプラスの影響を与えていることを明らかにした。「全体として、森林の生産性が驚くほど高いことがわかりました」とコンラッド氏は言う。 「光合成装置に関する現在の植物の生理学的データに基づいた場合、光合成のパフォーマンスは、温帯中緯度の現在の場所よりも少なくとも 30 ～ 60 パーセント高かった可能性があります。したがって、始新世の気候条件によって樹木の光合成能力が向上し、したがってバイオマスの生産性も向上した可能性があると考えられます」と科学者は述べています。
北極の始新世の森林の生産性は、現代の熱帯林の範囲にさえあった可能性がある、とコンラッドと彼の同僚は書いている。しかし、彼らが指摘しているように、栄養塩の利用可能性と土壌の特性が北方の生態系における植物の成長にどの程度影響を与えているかは依然として不明である。
最後に、コンラッド氏は、気候変動の結果として北極で現在起きている変化について次のように考察しています。「現在上昇している二酸化炭素レベルは、北方の森林の光合成能力の向上にもつながる可能性があります。しかし、他の要因も植物の生産性に大きな影響を与えるため、この記述を一般化することはできません」と研究者は強調します。 「それでも、古気候に関する発見はモデルとその予測の改善に貢献する可能性があります」とコンラッド氏は言う。
出典: テュービンゲン大学、専門記事:古海洋学および古気候学、doi: 10.1029/2023PA004685
