Стародавній пилок, що потрапив у гренландський лід, розкриває зміни в канадських лісах за 800 років

8 лютого 2024 р., 17:05 EST , 

Інститут дослідження пустелі Авторство: Jessi LeMay/DRI

Нове дослідження допомагає висвітлити, як зміни в складі лісів слідували за європейськими поселеннями та природними змінами клімату

Доктор Бруггер тримає предметне скло мікроскопа з пилковими зернами, зібраними з ядра льоду. Фото: Jessi LeMay/DRI.

Newswise — Крижаний щит Гренландії лежить за тисячі миль від Північної Америки, але зберігає ключі до екологічної історії далекого континенту. Місцями товщина майже двох миль, крижаний покрив зростає, коли сніг здіймається з неба, і з часом накопичується. Але сніг — це не єдине, що переноситься повітряними потоками, які обертаються навколо атмосфери, з мікроскопічними пилковими зернами та шматочками попелу, які змішуються зі снігопадом і зберігають записи минулого в льоду. Нове  дослідження  вивчило ці пилкові зерна та виявило, як ліси східної Канади росли, відступали та змінювалися з часом.

Дослідження,  опубліковане в січні в журналі  Geophysical Research Letters , проводилося під керівництвом Сандри Бруггер , доктора філософії, під час її постдокторської роботи з  Джо МакКоннеллом , доктором філософії, в лабораторії Ice Core DRI . Всупереч тому, що лабораторія провела багато досліджень, використовуючи керни льоду, витягнуті з арктичних ландшафтів по всьому світу, використовуючи хімічні сигнали, утримані в льоду та повітряних бульбашках, щоб відстежувати зміни в навколишньому середовищі та історії людства, це перший випадок, коли пилок був центром дослідження. фокус. Ретельно проаналізувавши кожне пилкове зерно під мікроскопом, вони виявили записи про зміни лісу за 850 років, які охоплювали як початок Малого льодовикового періоду близько 1400 року, так і прибуття європейських поселенців і подальшу інтенсивну вирубку близько 1650 року. Інформація не лише дає проблиски минулого, але може допомогти встановити базові лінії для оцінки змін лісового покриву в міру потепління глобального клімату.

«Наші результати захопливі, тому що пилок, який подолав тисячі миль, може висвітлити масштабні зміни в цих лісах», — сказав Бруггер, який зараз працює в Базельському університеті.

Оскільки пилок відносно великий порівняно з іншими частинками атмосфери, небагато пилкових зерен подорожують через океани та зберігаються в арктичних крижаних щитах. Щоб отримати достатню кількість пилку, щоб скласти історію історичних змін лісу, Бруггер розробив нові методи, які зробили можливим аналіз, включаючи ретельне випаровування води з ядра льоду для збору дрібних зерен пилку. Це дослідження відзначає один із перших випадків, коли пилок був витягнутий з кернів полярного льоду, щоб вивчити зміни навколишнього середовища з часом. Пилок в озерних відкладеннях використовувався з тією ж метою, але відображає місцеву екосистему, що безпосередньо оточує озеро, і не фіксує зміни рослинності, що відбуваються в масштабі всього регіону.

«Ми також отримуємо більш точну хронологію з кернів льоду, ніж з більшості озерних відкладень, тому що ми можемо датувати їх майже до року», — сказав Брюггер. «Це допомагає зв’язати інформацію, наприклад, з європейськими поселенцями, які прибули до східної Північної Америки, оскільки ми знаємо з історичних джерел, коли вони прибули та що вони зробили з ландшафтом».

«Оскільки Гренландія рідко вкрита рослинністю на краях льодовикового щита і так далеко від лісистих регіонів, ми зазвичай не думаємо про те, щоб спробувати виміряти пилок у кернах льоду Гренландії», — сказав  Натан Челлман , доктор філософії, асистент професора-дослідника DRI та співавтор дослідження. «Дуже неймовірно думати, що історію північноамериканських хвойних лісів можна розповісти, вимірявши кілька пилкових зерен, яким вдається пройти через атмосферу до льодового покриву».

Приєднання до лабораторії Ice Core Lab DRI для проведення роботи дозволило Бруггеру використати десятиліття досвіду Макконнелла в розробці та відточуванні методів для проведення точних хімічних вимірювань кернів льоду, щоб точно визначити конкретні події в часі, включаючи чуму, виверження вулканів та еволюцію індустріального суспільства.

Ядро льоду було зібрано з південної Гренландії та містило пилок переважно з хвойних лісів на узбережжі Північної Атлантики, у меншій кількості з рослинності північної тундри та європейських лісів. Приблизно між 1160 і 1400 роками, періодом, відомим як Середньовічний теплий період, близько 60% записів пилку походили з північних видів лісу, таких як сосна, ялина та ялиця. Після початку малого льодовикового періоду приблизно в 1400 році ті самі види становлять майже 80% пилку, демонструючи розширення цих лісів із похолоданням клімату. Оскільки немає жодних доказів того, що найпівнічніша лінія дерев змінилася за цей час, поширення лісу, ймовірно, сталося через зміни в густоті лісу, продуктивності пилку та експансії на південь у більш помірні регіони, пишуть автори.

Пилок тих самих хвойних порід знову змінився між 1650 і 1760 роками, зменшившись приблизно до 40% льоду, що, ймовірно, пов’язано з інтенсивними вирубками регіону європейськими поселенцями в цей час. Автори дослідження виключили збільшення кількості лісових пожеж як причину зменшення, вимірявши такі показники вогню, як деревне вугілля та сажа в ядрі льоду. Вони також порівняли свої висновки з історичними записами, які показують, що ліси білої сосни вважалися цінною деревиною, що призвело до того, що багато лісів уздовж річок Мірамічі, Сент-Джон і Оттава були вирубані до 1850 року.

Близько 1760 року хімічні сліди забруднення викопним паливом почали з’являтися в льодових літописах, ознаменувавши початок індустріалізації у східній частині Північної Америки. Приблизно в цей час дані про пилок відображають зміни в людській діяльності більш помітно, ніж кліматичні впливи, що свідчить про початок екосистеми, керованої людиною, в регіоні. Потім хвойні ліси ще більше скоротилися на початку 20- го  сторіччя з продовженням вирубування та вирубування лісів для сільськогосподарських угідь по всій східній Канаді. Водночас записи пилку свідчать про збільшення амброзії, чагарнику, який, як відомо, розмножується в порушених ландшафтах. Запис пилку вказує на те, що відновлення соснових лісів почалося приблизно в 1950 році, коли скорочення лісозаготівель збіглося із залишенням сільських ферм і зміною клімату.

«Ця чіткість сигналу, який показує розширення соснового лісу на початку Малого льодовикового періоду, а потім це зменшення, коли Малий льодовиковий період закінчився, а потім вплив людини — ви бачите це у великому масштабі», — сказав Бруггер. «Я не очікував, що історія буде такою чіткою в льоду».

Це дослідження слідує за попередньою роботою Бруггера на іншому керні льоду з центральної Гренландії, де запис пилку помітно відрізнявся від цього керна льоду на півдні Гренландії. Це тому, що два місця отримують різні атмосферні частинки, каже Бруггер. Центральний крижаний керн Гренландії зафіксував більше змін в арктичній рослинності, ніж більш віддалені місця.

Команда також працювала з колегами у Відні над створенням комп’ютерних моделей, які могли б імітувати рух пилку в атмосфері. Це дозволило їм краще зрозуміти та перевірити, де кожна ділянка Гренландії розташована в рамках глобальної атмосферної циркуляції.

«Це південне ядро ​​льоду дійсно відслідковувало бореальний ліс», — сказав Брюггер. «Ви отримуєте зовсім інший сигнал, ніж під час попереднього дослідження, яке я проводив у центральній Гренландії, де ми відстежували зміни в Арктиці. Ці два льодовикові центри відстежують дуже, дуже різні речі, і все це підтверджується моделями атмосфери, що чудово».

Подібні дослідження пропонують глибше розуміння історії навколишнього середовища, яке також можна застосувати до майбутніх змін клімату. Бруггер планує продовжувати використовувати стародавній пилок, щоб зазирнути в минуле, і працює над публікацією результатів іншого дослідження з набагато глибшим льодовим ядром, яке представляє 8000-річну історію.

Додаткова інформація:  повне дослідження «Пилок у полярному льоду вказує на те, що динаміка лісів у східній Канаді відхилилася від клімату після заселення європейців» доступна в  Geophysical Research Letters  за  адресою https://doi.org/10.1029/2023GL105581

Серед авторів дослідження :  Сандра Бруггер  (DRI/U. Basel),  Натан  Челлман  (DRI), Андреас Плах (U. Віденський університет), Пол  Хенне  (USGS), Андреас Штоль (U. of Vienna),  Джозеф МакКоннелл  (DRI)

###

Про DRI

Ми є некомерційним дослідницьким інститутом штату Невада, заснованим у 1959 році, щоб дати можливість експертам зосередитися на науці, яка має значення. Ми працюємо з громадами в усьому штаті — і в усьому світі — для вирішення їхніх найактуальніших наукових питань. Ми пишаємося тим, що наші вчені постійно створюють рішення, які покращують здоров’я людей і навколишнє середовище.

Науковців DRI заохочують дотримуватись своїх дослідницьких інтересів за межами традиційних наукових галузей, співпрацюючи в DRI та з вченими з усього світу. Усі викладачі підтримують власні дослідження через гранти, приносячи майже 5 доларів США в економіку Невади з кожного 1 долара отриманих державних коштів. Маючи понад 600 науковців, інженерів, студентів і співробітників у наших кампусах у Ріно та Лас-Вегасі, ми провели фінансові дослідження на суму понад 47 мільйонів доларів США, зосереджені на покращенні життя людей лише у 2023 році.

У DRI наука — це не просто академічна наука — це ключ до підготовки наших спільнот до майбутнього та побудови кращого світу. Для отримання додаткової інформації відвідайте www.dri.edu.

Посилання на журнал: Geophysical Research Letters

https://www.newswise.com/articles/greenland-ice-reveals-800-year-forest-changes-in-canada

Loading