Havsis på toppen av Ishavet. Kredit:NASA Goddard Space Flight Center
Förutsäga hur djur, växter och människor kan komma att hantera klimatkatastrofer under de kommande decennierna och århundradena är ingen lätt uppgift. Att studera effekterna av tidigare förändringar kan vägleda oss.
Nu, forskare vet mer om hur livet på land så småningom kan påverkas när en ny artikel publiceras i Naturgeovetenskap .
Forskare vid Naturhistoriska museet, Naturhistoriska riksmuseet och universitetet i Florens har undersökt vad som hände under en global uppvärmning på 7°C som ägde rum för 183 miljoner år sedan, på dinosauriernas tid.
Det var tid för betydande förändringar som först upptäcktes i marina bergarter, och som forskare kallar Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE).
En skillnad på 7°C i luft- eller vattentemperatur låter kanske inte jättestor, men det representerar också samma skillnad mellan den senaste istiden och nutiden.
För många djur och växter, 7°C är skillnaden mellan liv och död. Levande organismer är ofta anpassade för att leva i ett specifikt temperaturintervall, så en plötslig förändring kan vara för mycket att hantera.
Denna uppvärmningsperiod har studerats ofta, men nästan all forskning har fokuserat på livet i havet, med mindre känt om vad som hände på land.
Den senaste forskningen har visat att som haven, skogarna drabbades hårt av de varmare temperaturerna.
Prof Richard Twitchett, forskningsledare vid museet, säger, "Denna tidiga Jurassic global uppvärmningshändelse, 183 miljoner år sedan, kan hjälpa oss att informera om framtidsprognoser.
"Vår studie visar att snabb global uppvärmning kan ha stora och långvariga effekter på land och i havet samtidigt.
Falskfärgade scanningselektronmikroskopbilder av fossilt pollen, sporer och plankton. Genom att mäta hur förekomsten av fossiler förändrades, forskarna kunde se effekterna av den globala uppvärmningen. Kredit:Naturhistoriska museet
"Att förstå hur vår planets olika ekosystem reagerade på tidigare episoder av naturlig förändring är relevant för att förstå effekterna av nuvarande, antropogen, miljöförändring."
Vad orsakade Jurassic-uppvärmningen?
Uppvärmningen orsakades av vulkaner som släppte ut enorma mängder koldioxid i atmosfären.
Vulkanerna fanns i det som idag är Sydafrika och Antarktis, och utbrotten påverkade jordens klimat i flera hundra tusen år.
Denna koldioxid hade samma växthuseffekt som världen för närvarande upplever, fångar värme i atmosfären. Temperaturerna över hela världen steg med 4°C—7°C.
För att sätta det i ett modernt sammanhang, den globala temperaturen har stigit med 1,7°C per århundrade sedan 1970. många regioner upplever redan mer uppvärmning än det globala genomsnittet.
Vulkaner var orsaken till Jurassics förändrade klimat, men idag orsakas den snabba ökningen av koldioxid i atmosfären främst av mänsklig aktivitet.
Konsekvenser på land och i havet
På mark, ungefär hälften av de växtarter som undersöktes försvann under Jurassic-uppvärmningen. Frodig, skogar med mycket biologisk mångfald av barrträd och ormbunkar ersattes av vegetation dominerad av ett fåtal växtarter anpassade till de varma och torra "katastrofförhållandena" under uppvärmningen.
I jura, många olika barrträd, ormbunkar och cykader var vanliga, men under uppvärmningen dominerade endast ett fåtal arter som var anpassade till varma och torra miljöer i vegetationen.
Klipporna utanför Yorkshire där fossilerna hittades. Kredit:Dr Silvia Danise
I haven, uppvärmningen ledde till massiva algerblomningar, möjligen drivs av näringsämnen som frigörs av den naturliga avskogningen på land. Förfallet av dessa blomningar orsakade en förlust av syre i havet. Det normala planktonet försvann och många djur dog ut.
Forskare har observerat dessa förändringar genom att studera mer än 40, 000 mikroskopiska fossil av pollen, sporer och plankton. De hittade fossilerna i stenar som bildades under juraperioden från klipporna längs North Yorkshires kust. Stenarna som de studerade är en av de bästa registreringarna av denna uppvärmningshändelse.
Genom att jämföra förekomsten av fossiler från tiden innan, under, och efter uppvärmningen, forskarna kunde se vilket plankton i haven och växter på land som ökade eller minskade i antal.
Prof Richard Twitchett säger, "Vi vet mycket om de miljöförändringar som påverkade haven och marina ekosystem vid den tiden, inklusive den uppvärmningsrelaterade spridningen av anoxiska döda zoner, utrotningen och förändringarna i kroppsstorleken hos marina djur.
"Hittills har vi nästan ingenting vetat om händelser på land vid samma tidpunkt, och hur terrestra ekosystem påverkades av denna uppvärmningshändelse.
"De marina bergarterna vi studerade gav vackert bevarade fossila sporer och pollen från landväxter som levde i kustområden. För första gången kan vi se hur de olika skogsekosystemen kollapsade när uppvärmningen intensifierades - naturlig avskogning - och ersattes av en annan typ av skogar. vegetation.
"Fossiler av marint plankton i samma prover visar oss hur marina primärproducenter också påverkades samtidigt, och föreslår att avskogning på land kan ha påverkat de grunda haven."
När temperaturen återgick till det normala, stora träd kom tillbaka men de dominerande trädarterna var annorlunda, som visar att klimatförändringarna hade långvariga effekter på skogarnas ekosystem.
Richard tillägger, "För första gången kan vi koppla samman förändringar i havet och på land från samma prover för att få en mycket bättre, holistisk syn på miljöförändringar. Fördelen med att studera dessa tidigare händelser är att de inte bara visar hur ekosystemen påverkades av uppvärmningen, men också hur de återhämtade sig efteråt."
