De ikoniska vintergröna skogarna i Pacific Northwest har inte alltid funnits här.

I en nyligen publicerad studie publicerad i tidskriften Paleogeografi, Paleoklimatologi, och paleoekologi , forskare beskriver uppkomsten av dessa ekosystem för ungefär 51-53 miljoner år sedan - en tid med de högsta kända globala temperaturerna under de senaste 66 miljoner åren - när Pacific Northwest var ett subtropiskt klimat som liknade dagens södra Florida.

Så hur uppstod tempererade skogar under en varm, fuktigt klimat? Svaret ligger inom fossilregistret och möjliggörs av en annan ikon i Stilla havets nordväst - vulkaniska bergskedjor.

Alexander Lowe, examen från Brandon University i Manitoba, Kanada, och nuvarande doktorand vid University of Washington och Burke Museum, och medförfattare analyserade 3, 700 fossiler från en unik paleontologisk plats som kallas McAbee Fossil Beds i södra British Columbia, Kanada. Platsen är en gammal sjöbädd som bildas av de omgivande aktiva vulkanerna. Askan från flera utbrott och andra sediment som sköljde in i sjön bevarade ett överflöd av vackra växt- och insektsfossiler, och även mikrofossiler som pollen och sporer.

Teamet tog prover på fossiler från två olika geologiska lager, representerar två olika ögonblicksbilder i tiden som beräknas vara endast 10, 000 – 100, 000 år ifrån varandra. Denna geologiska sällsynthet gjorde det möjligt för författarna att titta på skogens dynamik som fungerar över tusentals till tiotusentals år. Oftare, paleontologer gör jämförelser över miljontals år och olika platser.

Lowe och medförfattare fann att de gamla skogarna bestod av flera växter som var ikoniska för dagens Pacific Northwest-region:cedrar, granar, och andra barrträd, lönnar, björk och även ormbunkar. En blomning av mångfald av många arter av både blommande växter och barrträd hittades i dessa lager. Det vanligaste barrträdet som hittades var Metasequoia occidentalis, gryningen redwood som nu är hemma i östra Kina. Av de blommande växterna, Ulmus okanganensis (en art av alm), Fagus langevinii (en art av bok) och Alnus parvifolia (en art av al) var de vanligaste bredbladsarterna på platsen.

"Det är intressant att växterna vi ser dominera dessa forntida skogar representerar en blandning av växter vi hittar idag i Stilla havets nordvästra, sydöstra USA, och östra Kina. Denna blandning av växter resulterade i en hög mångfald, förmodligen jämförbar med den som ses i moderna troper, trots att dessa skogar då fanns på högre höjder, och det faktum att det fanns kallhärdiga växter runt omkring, granar till exempel, " sade Lowe. "Det är också intressant att trots vulkanutbrott som var frekventa och dynamiska genom tiden, skogen förändrades inte mycket mellan de två lagren vi analyserade, så dessa skogar var tydligen ganska motståndskraftiga mot vulkanutbrott."

Teamet rekonstruerade den antika temperaturen och nederbörden med hjälp av formen och storleken på fossila löv, och fann det likna dagens Seattle, trots att den då existerade på högre höjder. Tydligen, några av de ikoniska tempererade växterna i Pacific Northwest trivdes i denna svalare höghöjdsficka, när resten av regionen var ett subtropiskt Florida-liknande klimat. Vulkanisk aktivitet som var frekvent (men inte förödande nog för att utplåna alla växter med varje utbrott) gav bördig jord. Också, lägre höjder vid foten av bergen skapade zoner där de tempererade, kallare växter kan blandas med de varmälskande växterna, tillhandahålla en miljö för båda grupperna av växter att samexistera i en mycket varierad blandning av växtarter.

Förutom att bättre förstå ekosystemet i dessa tidiga tempererade skogar, denna studie ger ledtrådar till vad som kan hända med dagens oro för klimatförändringar. Genom att förstå hur Pacific Northwest-växter levde i subtropiskt tillstånd från det förflutna, vi kan bättre förstå vad som kan hända när temperaturen stiger i regionen idag.

"Som vi ser på höglänta platser som McAbee, och alltmer idag, svalare klimat växt- och djurarter drivs till högre höjder när klimatet värms upp. Men vad händer när det inte finns något högre att gå? Vi förlorar de arterna, " Dr. David Greenwood sa, Lowes tidigare rådgivare och medförfattare till McAbee-studien.

Under de kommande åren som en del av hans Ph.D. forskning, Lowe kommer att titta på fossilregistret under en annan, den senaste varmperioden (17–15 miljoner år sedan) för att se hur växter och regionala klimat reagerade. Tillsammans med andra Burke paleontologer, han planerar att analysera fossiler från Washington, Oregon, och Idaho.

Denna studie ger ett ekologiskt sammanhang för att förstå diversifieringen och utvecklingen av växtfamiljer som nu dominerar tempererade breddgrader på norra halvklotet, och vad som potentiellt skulle kunna hända med detta viktiga ekosystem inför det uppvärmande klimatet idag.