Les plantes “ momifiées ” donnent un aperçu de l’avenir de la Terre

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Une feuille vieille de 23 millions d’années: des veines, des trous rongés par des insectes et des tissus cicatriciels sont toujours visibles

Les feuilles fossiles des restes d’une forêt vieille de 23 millions d’années suggèrent que certaines plantes pourraient s’adapter pour croître plus rapidement à mesure que les niveaux de CO2 augmentent, selon une étude.

Les scientifiques ont récupéré les feuilles très bien conservées d’un ancien lac de l’île du Sud de la Nouvelle-Zélande.

Ils ont permis aux scientifiques de lier pour la première fois les températures élevées de la période à des niveaux élevés de CO2 atmosphérique.

Les résultats ont été publié dans la revue Climate of the Past.

Dans leur article scientifique, l’équipe montre que certaines plantes ont pu récolter plus efficacement le dioxyde de carbone pour la photosynthèse – le processus biologique qui exploite la lumière du soleil pour produire de la nourriture pour la plante.

Ils disent que leurs découvertes peuvent contenir des indices sur la manière dont la dynamique de la vie végétale pourrait changer à mesure que les niveaux actuels de CO2 augmentent pour correspondre à ceux du passé lointain.

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Que pouvons-nous apprendre de ces feuilles anciennes?

L’équipe a foré 100 m près du fond du lit du lac maintenant sec, situé dans le cratère d’un volcan éteint depuis longtemps. Le cratère mesure environ un kilomètre de diamètre.

Ici, du matériel biologique a été fossilisé, y compris les restes de plantes, d’algues, d’araignées, de coléoptères, de mouches, de champignons et d’autres êtres vivants d’une période chaude connue sous le nom de début du Miocène.

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Daphne Lee / Uni Otago

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Le gisement est situé dans une ferme près de la ville de Dunedin, dans le sud de la Nouvelle-Zélande

Les températures mondiales moyennes auraient été entre 3 ° C et 7 ° C plus élevées qu’aujourd’hui, et la glace a en grande partie disparu des pôles.

Il y a un débat parmi les scientifiques sur les niveaux de CO2 dans la période, ce qui est l’une des raisons pour lesquelles cette étude est si intéressante.

«Ce qui est étonnant, c’est que ces feuilles sont fondamentalement momifiées, donc nous avons leurs compositions chimiques originales et pouvons voir toutes leurs fines caractéristiques au microscope», a déclaré l’auteur principal Tammo Reichgelt, de l’Université du Connecticut à Storrs, aux États-Unis.

Il dit qu’ils sont si parfaitement préservés que les veines microscopiques et les stomates – les pores qui permettent aux feuilles de prendre l’air et de libérer de l’eau pendant la photosynthèse – sont visibles.

Les scientifiques ont analysé les différentes formes chimiques du carbone – ou isotopes du carbone – dans les feuilles d’une demi-douzaine d’espèces d’arbres trouvées à différents niveaux dans le gisement.

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Les faibles niveaux d’oxygène au fond du lac ont aidé à préserver les feuilles

Cela les a aidés à estimer la teneur en carbone de l’atmosphère à l’époque.

Ils ont conclu qu’il était d’environ 450 parties par million (ppm).

Des études antérieures – utilisant principalement des organismes marins – ont suggéré qu’il était significativement plus bas, autour de 300 ppm.

C’est similaire à ceux de l’époque préindustrielle, et pas assez pour tenir compte des températures beaucoup plus élevées du début du Miocène.

Les émissions humaines ont maintenant poussé les niveaux de CO2 à environ 415 ppm.

On s’attend à ce qu’ils atteignent 450 ppm au cours des prochaines décennies – le même niveau que ces forêts en Nouvelle-Zélande il y a 23 millions d’années.

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William D’Andrea

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Des scientifiques examinent le site à la recherche de fossiles

Les chercheurs ont également analysé la géométrie des stomates des feuilles et d’autres caractéristiques anatomiques, et les ont comparées à celles des feuilles modernes.

Ils ont montré que les arbres étaient exceptionnellement efficaces pour aspirer le carbone à travers les stomates, sans laisser s’échapper beaucoup d’eau par le même chemin – un défi majeur pour toutes les plantes.

Cela a permis aux arbres 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, où se trouve une plus grande partie de la masse continentale de la Terre.

Qu’est-ce que cela nous apprend aujourd’hui?

Lorsque les niveaux de CO2 augmentent, de nombreuses plantes augmentent leur taux de photosynthèse, car elles peuvent éliminer plus efficacement le carbone de l’air et conserver l’eau ce faisant.

Les données des satellites de la Nasa montrent un “verdissement mondial” effet principalement dû à l’augmentation des niveaux de CO2 émis par les activités humaines au cours des dernières décennies.

On estime qu’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 1980 environ.

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Tammo Reichgelt

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Partie d’une feuille momifiée, très magnifiée. Parmi les caractéristiques visibles figurent les cellules épidermiques individuelles et les stomates en forme de bouche, des ouvertures par lesquelles la feuille absorbe le dioxyde de carbone et libère de l’eau.

L’effet devrait se poursuivre avec l’augmentation des niveaux de CO2.

Mais les auteurs du nouveau rapport disent que nous ne devons pas supposer que ce sont nécessairement de bonnes nouvelles.

L’augmentation de l’absorption de CO2 ne suffira pas à compenser ce que les humains déversent dans l’air.

Et, comme une grande partie de la vie végétale d’aujourd’hui a évolué dans un monde tempéré et à faible émission de CO2, certains écosystèmes naturels et agricoles pourraient être gravement perturbés par des niveaux de CO2 plus élevés, ainsi que par la hausse des températures et les changements de précipitations qu’ils entraînent.

Toutes les plantes ne peuvent pas en profiter, et parmi celles qui le font, les résultats peuvent varier en fonction de la température et de la disponibilité de l’eau ou des nutriments.

Il est prouvé que lorsque certaines cultures majeures se photosynthétisent plus rapidement, elles absorbent relativement moins de calcium, de fer, de zinc et d’autres minéraux vitaux pour la nutrition humaine.

«La façon dont cela se déroule est une idée de chacun», a déclaré le Dr Reichgelt. “C’est une autre couche de stress pour les plantes. Cela pourrait être formidable pour certains et horrible pour d’autres.”

Comment les feuilles sont-elles si bien conservées?

Le gisement est situé dans une ferme près de la ville de Dunedin, dans le sud de la Nouvelle-Zélande.

Dans l’ancien lac de cratère, des couches successives de sédiments se sont accumulées à partir du milieu environnant pendant des dizaines de millions d’années.

Le lac était profond et avait de faibles niveaux d’oxygène au fond, ce qui signifie que toutes les feuilles préhistoriques qui s’y sont enfoncées sont restées relativement bien préservées, bien qu’elles aient 23 millions d’années.

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Jennifer Bannister / Uni Otago

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Les structures circulaires visibles sur ce spécimen sont le tissu de réaction de la feuille à une certaine forme d’alimentation d’insectes ou de parasitisme

Ceux-ci incluent d’innombrables feuilles d’une forêt subtropicale à feuilles persistantes.

Le gisement a une structure en couches avec de la matière organique noirâtre alternant avec des bandes de matière blanche riche en silice déposées par des algues qui fleurissaient chaque printemps.

La caractéristique n’a été reconnue qu’au cours des 15 dernières années environ; les scientifiques l’ont surnommé Foulden Maar.

C’est le seul gisement connu de ce type dans l’hémisphère sud et bien mieux conservé que les quelques gisements similaires connus du nord.

Comment était-ce de travailler avec des matériaux aussi anciens?

Tammo Reichgelt a déclaré qu’il ressentait une grande responsabilité et “une étrange sorte de révérence” en travaillant avec des fossiles de cette qualité qui n’ont pas été dérangés pendant si longtemps.

Il a décrit l’excavation du matériau fossile d’une fosse creusée dans des dépôts dans le cratère.

Il était exposé aux intempéries, “très venteux, ensoleillé et saturé de pluie”.

Cela a rendu le travail très difficile.

“La plus grande feuille que j’ai jamais trouvée était un jour de pluie et la roche cassante s’est effondrée dans ma main avec la feuille dessus”, a-t-il déclaré à la BBC.

“Il n’y a pas eu de sauvegarde. Quand ce genre de chose arrive, ton estomac tombe et tu as l’impression de détruire la tombe d’un pharaon.”

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