Примерно в 1833 году хирург, натуралист и художник Джеймс Эйтс сообщил о первых образцах окаменелой древесины из Антарктиды. Теперь мы знаем, что окаменелости действительно в изобилии встречаются в Антарктиде, и наиболее распространенными являются древесина и листья. Они свидетельствуют о так называемом Антарктическом парадоксе—как можно сохранить леса на континенте, где температура достигает -83 °C и который покрыт толстыми ледяными щитами?

Леса когда-то простирались от Австралии через Антарктиду до Южной Америки, все три из которых являются остатками древнего суперконтинента Гондвана в Южном полушарии.

Работая с Университетом Лидса и Британской Антарктической службой, мы намеревались найти наиболее хорошо сохранившиеся ископаемые листья на Восточном Антарктическом полуострове эпохи позднего палеоцена. Это примерно 56 миллионов лет назад, время после окончания меловой эры 66 миллионов лет назад и печально известного вымирания динозавров.

Мы искали ископаемые листья, которые были пойманы в ловушку в слоях осадочных пород, оставаясь нетронутыми в течение миллионов лет.

Окаменелые леса

Эти окаменелости растений были мало изучены с тех пор, как первые коллекции были сделаны Отто фон Норденшельдом и Шведской Южно-полярной экспедицией в 1901 году, за десять лет до того, как Амундсен победил Скотта в гонке за Южный полюс в Арктике.

Эти окаменелые листья Антарктиды свидетельствуют о некогда растительном массиве суши. Они подобны термометрам, старательно фиксирующим во времени изменения климата Земли в южных высоких широтах.

Палеоцен был временем, которое испытало быстрое потепление, приведшее к палеоцен-эоценовому тепловому максимуму (PETM на рис. 1), который наблюдал резкое повышение температуры на 8°C за 10 000 лет, всего лишь мгновение ока в геологическом времени.

За этим последовало самое теплое время кайнозойской эры, в период, известный как теплица эоцена, до того, как Земля остыла и ледяные шапки впервые образовались примерно 34 миллиона лет назад, вызванные распадом Гондваны.

Палеоцен-эоценовый тепловой максимум-это захватывающее время и одно из самых драматических и быстрых событий потепления в истории Земли. Хотя он бледнеет по сравнению со скоростью современного антропогенного потепления, он, возможно, является нашим лучшим аналогом для будущего климата Земли.

Изучая ископаемые растения, мы можем узнать о том, что привело к изменению климата Земли в прошлом, и о том, как живые организмы реагировали на драматические события потепления, знание которых может помочь нам смягчить последствия будущих изменений климата.

Антарктическое путешествие

Чтобы собрать новые образцы, в 2001 году наша исследовательская экспедиция в течение трех дней плавала с Фолклендских островов на остров Сеймур в море Уэдделла, недалеко от конца Антарктического полуострова. Мы плыли на корабле британского флота "Эндьюранс", чей тезка был раздавлен в 1915 году в паковых льдах моря Уэдделла во время злополучной экспедиции Шеклтона.

Мы пересекли самый опасный участок воды в мире-Пролив Дрейка, а затем вертолетом прибыли в наш лагерь в палатках в стиле Скотта, чтобы начать наши двухмесячные поиски окаменелостей.

Вместе с дамой профессором Джейн Фрэнсис из Британской Антарктической службы и с помощью нашего альпиниста Роберта Смита мы терпели квадроциклы, увязшие в грязи, экстремальные 100-узловые ветры, которые постоянно бились о наши палатки во время трехдневной метели, и почти застряли на острове Сеймур на всю зиму, когда морской лед перекрыл проход корабля через Антарктический Пролив между островом Элефант и главным полуостровом.

В конце концов, путешествие было успешным, и наша новая статья описывает различные ископаемые листья (называемые таксонами или формами), которые мы собрали с острова Сеймур, к востоку от Антарктического полуострова. Они свидетельствуют о том, что обширные леса росли в высоких широтах в течение позднего палеоцена (около 58-56 миллионов лет назад).

Удивительное разнообразие палеоценовой антарктической флоры

Эти прекрасные отпечатки листьев, сохранившиеся в мелкозернистых песчаниках и алевролитах, являются наиболее хорошо сохранившейся флорой Антарктического полуострова из палеоцена. Они демонстрируют значительное разнообразие архитектуры листьев—формы, размера, рисунка жилок листьев—несмотря на то, что растут в полярной области, где зимой наблюдаются низкие углы освещения.

Ископаемые листья фиксируют гораздо большее цветочное разнообразие, чем ранее было известно в антарктических палеоценовых лесах, в отличие от предыдущих записей о ископаемой древесине. Они представляют собой прохладный и теплый умеренный климат со смешанными хвойно‑широколиственными вечнозелеными и лиственными лесами.

Хотя нет современных, сопоставимых видов, которые помогли бы нам понять экологию этих антарктических лесов, ближе всего мы можем найти сегодня южные патагонские леса в Южной Америке.

Эти современные "вальдивские" леса характеризуются "Южным буком" (Nothofagus) и другими листьями с зубчатыми краями, такими как Cunoniaceae (который включает тасманийский кожевник) и Proteaceae (например, дерево Lomatia), поэтому разнообразие цельнокрайних (или гладкоокрашенных) листьев в палеоценовых лесах было неожиданным.

Интересно, что палеоценовые ископаемые леса на восточной стороне Антарктического полуострова заметно отличаются от тех, что встречаются на западной стороне.

Предыдущие работы Кантрилла и других ученых предполагали, что это, вероятно, связано с вулканами, которые образуют хребет Антарктического полуострова, вызывая дождевую тень на восточных склонах, или, возможно, различия в высоте между лесами, растущими на склонах вулканических гор.

Изучив эти ископаемые листья, мы узнаем больше о разнообразии и экологии древних лесов, которые росли по всей Антарктиде, а также о климатических и местных влияниях на эти леса, когда Земля испытывала более теплый климат, прежде чем планета остыла и ледяные шапки выросли.

Многие группы растений, которые считаются уникальными для Австралии, появились в Южной Америке в это время, такие как эвкалипт, культовые камедные деревья.

Гондванские цветочные остатки, такие как цветущие деревья Южного бука (Nothofagus), большие хвойные деревья типа каури и бунья (Araucariaceae) и сливовые сосны (Podocarpaceae), являются лишь некоторыми из групп, которые встречаются в прохладных и теплых лесах умеренного пояса, которые мы видим сегодня в Тасмании, Виктории, Юго-Восточной Австралии, в Новой Зеландии и в Патагонии на юге Южной Америки.

Ранее мы опубликовали данные, которые определили, каким был климат в далеком прошлом, проанализировав архитектуру листьев. Края листьев вместе с другими ключевыми признаками листьев указывают на средние годовые температуры от 12,5 до 14,5 °C и высокое количество осадков (2110 мм в год) для этих полярных лесов, что находится на одном уровне с этими районами сегодня.

Обмен и миграция многих видов, должно быть, происходили через Антарктиду в течение палеоцена, который действовал как ворота для обмена между южноамериканской и австралазийской флорами, расширяя наше понимание происхождения и эволюции современных флор Южного полушария.

Наши дальнейшие исследования будут сосредоточены на разнообразии, современных взаимоотношениях и цветочной эволюции листьев зубчатого края, которые помогли нам определить среднегодовые температуры этих высокоширотных лесов в этот критический момент быстрого потепления.

Наши данные поступают в моделирование, чтобы понять сложные взаимодействия атмосферы, океанов и форм жизни прошлого, которые, в свою очередь, используются для моделирования прогнозов будущего климата.

Мы надеемся найти реликты Гондваны, в том числе Proteaceae и Nothofagaceae, чтобы получить представление о цветочном обмене на обширных южных континентах и эволюции современных флор.

Но мы также надеемся, что эти драгоценные ископаемые листья, замороженные во времени под антарктическими льдами, принесут еще больше сюрпризов.

ИСТОЧНИК