科学家们发现，当森林出现在我们的星球上时，大气中的 CO 2含量远低于之前认为的水平，这项新研究对于了解陆生植物如何影响气候具有重要意义。
该研究由哥本哈根大学与诺丁汉大学合作领导，并改变了之前 30 年的理解。该研究发表在《自然通讯》上。
大约 3.85 亿年前，地球上的大陆被高大的树木和森林所占据。在此之前，具有维管组织、茎、根浅且没有花的浅灌木状植物已经入侵了这片土地。教科书告诉我们，当时大气中的 CO 2含量远高于今天，强烈的温室效应导致气候变暖。之前人们认为森林的出现会促进大气中 CO 2的去除，从而使地球进入一个漫长的凉爽期，两极冰盖覆盖。
重建地质过去的大气 CO 2水平是困难的，并且以前依赖于也依赖于必须假设的参数的代理。气候科学家一致认为，无论是现在还是过去，CO 2在塑造地球气候方面都发挥着至关重要的作用。因此，地球科学家面临的一个重大挑战是了解是什么控制了大气中CO 2的丰度。
“我们校准了植物叶子和环境空气之间气体交换的机械模型，以适应最古老的维管束陆生植物谱系，即 clubmosses。通过这种方法，我们可以仅根据对植物材料，”来自哥本哈根大学环球研究所的副教授 Tais W. Dahl 说，他与来自德国、沙特阿拉伯、英国和美国的国际研究团队合作领导了这项研究
新方法建立在可以在活植物和化石植物组织中进行的三个观察结果的基础上，包括两种稳定碳同位素的比率以及植物吸收 CO 2所通过的气孔(孔隙开口)的大小和密度。研究人员在活的球茎苔藓中校准了该方法，发现该方法可以准确地再现温室中的环境 CO 2水平。
“从地质记录中研究 CO 2水平的新校准方法优于以前的方法，这些方法产生带有无界误差条的估计只是因为它们依赖于无法在地质记录中独立约束的参数，”University of University 教授 Barry Lomax 说。诺丁汉和该研究的合著者。
研究小组将该方法应用于地球上树木进化前后的一些最古老的维管束植物化石，发现两种稳定的碳同位素碳13和碳12的比例与植物的比例非常相似。现代植物。此外，气孔密度和大小也与在其现存后代中观察到的非常相似。这些观察结果启动了对早期 CO 2记录的更彻底调查。
Dahl 及其同事从 66 块化石中收集了数据，这些化石属于在全球九个不同地点发现的三种不同种类的球茎苔藓，年龄为 410 至 3.8 亿年。在所有情况下，大气中的 CO 2水平仅比今天(~415 ppm)高 30-70%(~525-715 ppm)。这远低于之前的预期 (2,000–8,000 ppm)。Ppm 代表百万分之一，是用于测量空气中二氧化碳浓度的单位。
该团队利用古气候模型表明地球是一个温带行星，平均热带地表气温为 24.1–24.6°C。
“我们使用完全耦合的大气-海洋模型发现，当森林出现时地球上有冰雪覆盖的两极。然而，陆地植物可以在热带、亚热带和温带地区繁衍生息，”德国波茨坦气候研究所的 Georg Feulner 解释说，谁共同撰写了这项研究。
新研究表明，在较长时间尺度内，树木实际上对大气中的 CO 2水平起着微不足道的作用，因为早期树木的根系更深，土壤更发达，养分流失更少。由于土壤中的养分循环更有效，与之前出现的浅层灌木状植被相比，树木的风化需求实际上更小。这个想法与之前的想法相反，即具有更深根系的树木通过增强硅酸盐岩石的化学风化和溶解来促进 CO 2去除。
Dahl 及其同事使用地球系统模型表明，原始灌木状维管植物在历史早期首次在大陆传播时可能导致大气中 CO 2的大量减少。该模型表明，血管生态系统会同时导致大气 O 2水平升高。
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