Des scientifiques qui étudient les feuilles d'une forêt vieille de 23 millions d'années ont pour la première fois établi un lien entre des niveaux élevés de dioxyde de carbone atmosphérique et une croissance végétale accrue, et le climat chaud hors du temps. Cette découverte permet de mieux comprendre comment l'augmentation du CO 2 réchauffe la terre, et comment la dynamique de la vie végétale pourrait changer en quelques décennies, quand le CO 2 les niveaux peuvent refléter étroitement ceux du passé lointain.

Les scientifiques ont récupéré les feuilles d'un ancien lit de lac néo-zélandais qui contient les restes de plantes, algues, les araignées, scarabée, mouches, champignons et autres êtres vivants d'une période chaude connue sous le nom de début du Miocène. Les scientifiques ont longtemps postulé que le CO 2 était élevé alors, et certaines plantes pourraient le récolter plus efficacement pour la photosynthèse. Il s'agit de la première étude à montrer que ces choses se sont réellement produites en tandem. Les résultats ont été publiés cette semaine dans la revue Climat d'autrefois .

"Ce qui est étonnant, c'est que ces feuilles sont fondamentalement momifiées, nous avons donc leurs compositions chimiques d'origine, et peut voir tous leurs traits fins au microscope, " a déclaré l'auteur principal Tammo Reichgelt, scientifique adjoint à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia et professeur adjoint de géosciences à l'Université du Connecticut. « La preuve a établi que le CO 2 était élevé alors, mais il y a eu des paradoxes."

Le soi-disant « effet de fertilisation du carbone » a de vastes implications. Des expériences en laboratoire et sur le terrain ont montré que lorsque le CO 2 les niveaux montent, de nombreuses plantes augmentent leur taux de photosynthèse, parce qu'ils peuvent éliminer plus efficacement le carbone de l'air, et conserver l'eau tout en le faisant. En effet, une étude de 2016 basée sur des données satellitaires de la NASA montre un effet de « verdissement mondial » principalement dû à l'augmentation des niveaux de CO d'origine humaine 2 au cours des dernières décennies; un quart à la moitié des terres végétalisées de la planète ont connu une augmentation du volume de feuilles sur les arbres et les plantes depuis environ 1980. L'effet devrait se poursuivre car le CO 2 les niveaux montent.

Cela peut sembler une bonne nouvelle, mais la réalité est plus complexe. Augmentation du CO 2 l'absorption ne sera pas près de compenser ce que les humains déversent dans l'air. Toutes les plantes ne peuvent pas en profiter, et parmi ceux qui le font, les résultats peuvent varier en fonction de la température et de la disponibilité de l'eau ou des nutriments. Et, il est prouvé que lorsque certaines grandes cultures effectuent la photosynthèse plus rapidement, ils absorbent relativement moins de calcium, fer à repasser, zinc et autres minéraux essentiels à la nutrition humaine. Parce qu'une grande partie de la vie végétale d'aujourd'hui a évolué dans un climat tempéré, faible teneur en CO 2 monde, certains écosystèmes naturels et agricoles pourraient être bouleversés par une augmentation du CO 2 niveaux, ainsi que la hausse des températures et les changements de précipitations qu'ils apportent. "Comment ça se passe est à deviner, " a déclaré Reichgelt. " C'est une autre couche de stress pour les plantes. Cela peut être génial pour certains, et horrible pour les autres."

Le dépôt est situé dans un petit cratère volcanique éteint depuis longtemps maintenant situé dans une ferme près de la ville de Dunedin, dans le sud de la Nouvelle-Zélande. Le cratère, environ un kilomètre de diamètre, abritait autrefois un lac isolé où des couches successives de sédiments se sont accumulées à partir du milieu environnant. La caractéristique n'a été reconnue qu'au cours des 15 dernières années environ; les scientifiques l'ont surnommé Foulden Maar. Le reconnaissant comme une mine d'or scientifique, ils l'étudient depuis. Certains se sont également battus contre une véritable société minière qui veut dépouiller le gisement pour l'alimentation du bétail.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont prélevé des échantillons d'une carotte de forage de 2009 qui a pénétré à 100 mètres près du fond du lit du lac maintenant asséché. Lardé entre des couches annuelles blanchâtres d'algues riches en silice qui ont fleuri chaque printemps pendant 120, 000 ans sont une alternance de couches noirâtres de matière organique qui sont tombées au cours d'autres saisons. Il s'agit notamment d'innombrables feuilles d'une forêt subtropicale à feuilles persistantes. Ils sont si parfaitement préservés que les scientifiques peuvent voir des veines et des stomates microscopiques, les pores par lesquels les feuilles aspirent l'air et libèrent simultanément de l'eau pendant la photosynthèse. Contrairement à la plupart des fossiles, les feuilles conservent également leur composition chimique d'origine. C'est le seul gisement connu dans l'hémisphère sud, et bien mieux conservés que les quelques semblables connus du nord.

Le Miocène a longtemps été une source de confusion pour les chercheurs paléoclimatiques. On pense que les températures mondiales moyennes ont été de 3 à 7 degrés C plus chaudes qu'aujourd'hui, et la glace a largement disparu aux pôles. Pourtant de nombreux mandataires, principalement issus d'organismes marins, ont suggéré du CO 2 les niveaux n'étaient que d'environ 300 parties par million, similaires à ceux des temps humains préindustriels, et pas assez pour expliquer un tel réchauffement. Avec preuve de CO élevé 2 insaisissable, les scientifiques ont émis l'hypothèse que les mesures indirectes précédentes devaient être désactivées.

Sur la base de la nouvelle étude et d'une précédente connexe également à Foulden Maar, les chercheurs ont réussi à résoudre cette énigme. Ils ont analysé les isotopes du carbone dans les feuilles d'une demi-douzaine d'espèces d'arbres trouvées à différents niveaux dans le gisement. Cela les a aidés à se concentrer sur la teneur en carbone de l'atmosphère à l'époque. Ils ont également analysé la géométrie des stomates des feuilles et d'autres caractéristiques anatomiques, et les a comparés avec les feuilles modernes. En combinant toutes les données dans un modèle, ils ont découvert que le CO atmosphérique 2 n'était pas 300 ppm, mais environ 450-une bonne correspondance pour les données de température. Seconde, ils ont montré que les arbres étaient super efficaces pour aspirer le carbone à travers les stomates, sans laisser échapper beaucoup d'eau par la même voie, un facteur dont toutes les plantes doivent tenir compte. Cela leur a permis de pousser dans des zones marginales qui, autrement, auraient été trop sèches pour les forêts. Les chercheurs disent que cette efficacité plus élevée s'est très probablement reflétée dans les forêts des latitudes tempérées du nord, avec leurs masses continentales bien plus grandes.

Les émissions humaines ont maintenant poussé le CO 2 niveaux à environ 415 parties par million, et ils atteindront presque certainement 450 d'ici 2040 environ, identiques à ceux de la forêt de Foulden Maar. Les estimations des augmentations de température résultantes au cours des décennies et des siècles varient, mais la nouvelle étude suggère que la plupart sont dans le stade.

« Tout s'emboîte, tout devient clair, " a déclaré le co-auteur de l'étude William D'Andrea, paléoclimatologue à Lamont-Doherty. En plus de montrer comment les plantes pourraient réagir directement au CO 2 , « cela devrait nous donner plus de confiance sur la façon dont les températures changeront avec le CO 2 niveaux, " il a dit.

Co-auteur de l'étude Daphne Lee, paléontologue à l'Université d'Otago en Nouvelle-Zélande, a mené la charge d'étudier le riche écosystème de Foulden Maar après sa découverte. Plus récemment, elle est devenue une défenseure inattendue du maar, lorsqu'une entreprise ayant des propriétaires en Malaisie et au Royaume-Uni a annoncé son intention d'exploiter le gisement à ciel ouvert pour l'utiliser comme additif alimentaire pour les porcs, canards et autres animaux d'élevage intensif. Avec de nombreuses autres découvertes probablement à faire, les scientifiques étaient horrifiés, et se sont alliés aux habitants qui craignaient le bruit et la poussière. Le conseil municipal de Dunedin envisage maintenant d'acheter le terrain pour le protéger.