蒙大拿州融化的苔原露出了古老的化石森林

蒙大拿州融化的苔原露出了古老的化石森林

蒙大拿州一片古老的化石森林在被高山苔原覆盖了 5,500 年后重新出现,高出现在的树线 600 英尺。但随着气温持续升高,研究人员表示,生态证据暗示了该地区最终可能出现的情况。

蒙大拿州的熊牙高原位于落基山脉的大黄石生态系统中,数千年来一直被冻土覆盖。但在中全新世时期,暖季温度更接近 20 世纪中后期。这使得该地区的森林可以达到山腰海拔约 10,000 英尺。这些地区主要生长着白皮松树( Pinus albicaulis ),这是一种针叶树,通常高 16 至 22 英尺。

黄石地区融化的冰层下发现的白皮松亚化石表明,大约 6000 年前,在目前的树线上方生长着一片成熟的森林,当时的温度与 20 世纪的条件相似,比现在更冷。图片来源:Daniel Stahle

然而,大约 5,500 年前,北半球火山活动增多,微粒覆盖了地球大气层,阻挡了阳光,导致气候迅速变冷。随着森林退化,气候转暖,高山苔原取代了熊牙高原。苔原作为一种生物群落,由于持续的寒冷气温和短暂的生长季节,树木稀少。苔原主要分为三类:北极苔原、南极苔原和高山苔原,后者以其山区海拔而著称。与冰川形成不同,冰冻苔原不会随着时间的推移而改变位置,从而可以分层保存化石、花粉和木炭。

由于人类引发的气候变化,气温趋于升高,研究人员首次能够接触到这些地层。他们的研究结果发表在《美国科学院院刊》上,暗示了贝尔图斯高原及其类似地区可能再次呈现的面貌。

“我们最好的长期气候记录大多来自格陵兰岛和南极洲,”论文合著者、蒙大拿州立大学地球科学系副教授戴维·麦克韦西 (David McWethy) 本月早些时候在一份声明中表示。“在内陆大陆的低纬度地区发现持续如此长时间的冰斑并非易事。”

科学家们正在研究大黄石生态系统熊牙高原上的一片冰原。蒙大拿州立大学的研究人员正在收集冰芯,以研究保存在不同层的化石和冰化学中的高海拔环境的历史。图片来源:Joe McConnell/沙漠研究所

自 2016 年以来,麦克韦西和一组研究人员多次前往贝尔图斯高原收集冰芯样本,并对新暴露的化石木材的横截面进行放射性碳测年分析。他们的研究结果表明,在约 500 年的时间里,由于气候潮湿温和,高原的树线向更高处迁移。

“这是气温升高导致生态系统变化的相当显著的证据。这是一个令人惊叹的故事,展示了这些系统的动态,”麦克韦西补充道。

研究人员认为,最近重新暴露的松树化石可能是高海拔森林回归的先兆。他们还认为,尽管他们的研究是局部的,但其影响可能会延伸到世界其他地方。

美国地质调查局古气候学家、这项研究的主要作者格雷格·佩德森解释说:“生长季温度是树线高度和纬度的主要控制因素。”与此同时,佩德森还列出了其他与地点相关的影响因素,例如积雪、风、湿度和“人类活动”。

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