Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Odtwarzanie klimatu na podstawie wyglądu liści

Recommended Posts

Geolodzy z Baylor University i Wesleyan University wykazali, że nowa metoda, bazująca przy rekonstruowaniu klimatu z ostatnich 120 mln lat na różnych cechach związanych z wielkością i kształtem liści, jest dokładniejsza od obecnie stosowanych technik (New Phytologist).

Paleobotanicy od dawna wykorzystują do rekonstruowania prehistorycznych klimatów modele oparte na rozmiarze i kształcie liści. Większość z tych modeli polega jednak na pojedynczej zmiennej bądź zmiennych niezwiązanych bezpośrednio z klimatem, co, oczywiście, ogranicza ich moc prognostyczną. Z tego powodu modele często zaniżają temperatury – tłumaczy dr Daniel Peppe z Baylor, specjalista ds. paleomagnetyzmu, paleobotaniki oraz paleoklimatologii.

Geolodzy z Baylor University nawiązali współpracę z 26 naukowcami z całego świata. Zespół zebrał tysiące liści wielu gatunków roślin, pochodzących z 92 zróżnicowanych klimatycznie i botanicznie lokalizacji na wszystkich kontynentach poza Afryką i Antarktydą.

Za pomocą metod statystycznych (wielokrotnej regresji liniowej) stworzono modele średniej temperatury rocznej i rocznych opadów. Po odniesieniu do morfologii liści współczesnych roślin, zastosowano je do dziewięciu dobrze zbadanych przykładów flory kopalnej.

Okazało się, że w chłodnych klimatach liście mają zazwyczaj większe i bardziej liczne ząbki i są bardziej ponacinane. W wilgotnych klimatach liście są większe i mają mniej liczne, drobniejsze ząbki. Dodatkowo akademicy ustalili, że zależność między klimatem a rozmiarami i kształtem liści kształtują 3 czynniki: zrzucanie liści na zimę/bycie rośliną zimozieloną, lokalna dostępność wody i historia filogenetyczna.

Fakt, że Amerykanie uwzględnili w modelach średnich rocznych temperatur i opadów wiele czynników, znacznie poprawił precyzję oszacowań. Oszacowania średniej rocznej temperatury (podobnie zresztą jak wilgotności) dla większości roślinnych okazów kopalnych z Ameryki Północnej okazały się np. wyższe, niż przewidywały wcześniej wykorzystywane techniki. Co więcej, wyliczenia te były lepiej dopasowane do niezależnych dowodów paleoklimatycznych.

Nasze studium pokazuje, że uwzględnienie dodatkowych cech liści, które są funkcjonalnie powiązane z klimatem, udoskonala rekonstrukcje paleoklimatyczne. To pomoże nam lepiej odtworzyć przeszłe klimaty i ekosystemy, co z kolei pozwoli przewidzieć reakcje ekosystemów na zmianę klimatu w skali lokalnej, regionalnej i globalnej – podsumuje Peppe.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wyjście z łóżka w ciemny zimowy poranek jest dla wielu nie lada wyzwaniem. Nie ma jednak co robić sobie z tego powodu wyrzutów. Neurobiolodzy z Northwestern University odkryli właśnie mechanizm wskazujący, że zachowanie takie ma biologiczne podstawy.
      Naukowcy zauważyli otóż, że muszki owocówki posiadają rodzaj termometru, który przekazuje informacje o temperaturze z czułków zwierzęcia do bardziej rozwiniętych części mózgu. Wykazali też, że gdy jest ciemno i zimno sygnały te tłumią działanie neuronów odpowiedzialnych za przebudzenie się i aktywność, a tłumienie to jest najsilniejsze o poranku.
      To pomaga wyjaśnić dlaczego, zarówno w przypadku muszek owocówek jak i ludzi, tak trudno jest obudzić się w zimie. Badając zachowanie muszek możemy lepiej zrozumieć jak i dlaczego temperatury są tak ważne dla regulacji snu, mówi profesor Marco Gallio z Winberg College of Arts and Sciences.
      W artykule opublikowanym na łamach Current Biology autorzy badań jako pierwsi opisali receptory „absolutnego zimna” znajdujące się w czułkach muszki. Reagują one wyłącznie na temperatury poniżej strefy komfortu termicznego zwierzęcia, czyli poniżej 25 stopni Celsjusza. Po zidentyfikowaniu tych neuronów uczeni zbadali ich interakcję z mózgiem. Okazało się, że głównym odbiorcą przesyłanych przez nie informacji jest mała grupa neuronów mózgu, która jest częścią większego obszaru odpowiedzialnego za kontrolę rytmu aktywności i snu. Gdy obecne w czułkach receptory zimna zostają aktywowane, wówczas komórki w mózgu, które zwykle są aktywowane przez światło, pozostają uśpione.
      Odczuwanie temperatury to jeden z najważniejszych stymulantów. Podstawy jego działania, jakie znaleźliśmy u owocówki, mogą być identyczne u ludzi. Niezależnie bowiem od tego, czy mamy do czynienia z człowiekiem czy z muszką, narządy zmysłów mają do rozwiązania te same problemy i często jest to robione w ten sam sposób, dodaje Gallio.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rok 2019 był drugim najcieplejszym rokiem od czasu rozpoczęcia regularnych pomiarów w 1880 roku, a miniona dekada był najgorętszą od 140 lat. Dotychczas najcieplejszym rokiem w historii pomiarów był 2016, a ostatnich pięć lat było najgorętszymi, od kiedy ludzkość regularnie mierzy temperaturę na Ziemi.
      Jak poinformowali specjaliści z NASA, rok 2019 był o 0,98 stopnia Celsjusza cieplejszy niż średnia z lat 1951–1980. Od lat 80. XIX wieku średnie temperatury na Ziemi wzrosły o około 1,1 stopnia Celsjusza w porównaniu z epoką preindustrialną. Dla porównania, w czasach epoki lodowej temperatury były o około 5,5 stopnia Celsjusza niższe niż bezpośrednio przed rewolucją przemysłową. O ile więc w okresie 10 000 lat pomiędzy epoką lodową z rewolucją przemysłową średni temperatury na Ziemi zwiększyły się o 5,5 stopnia Celsjusza, to w ciagu ostatnich 140 lat wzrosły one o 1,1 stopień Celsjusza.
      Fakt, że zakończyła się najbardziej gorąca znana nam dekada potwierdzają niezależnie od siebie NASA, NOAA, Berkeley Earth, Met Office czy Copernicus Climate Change Service. Ranking pięciu najgorętszych lat w historii pomiarów wygląda następująco: 2016 (+0,94 stopnia Celsjusza względem okresu referencyjnego), 2019 (+0,93), 2015 (+0,90), 2017 (+0,84), 2018 (+0,77). Lata 2010–2019 były o 0,753 stopnia Celsjusza cieplejsze od średniej z okresu referencyjnego (1951-1980) i o 0,24 stopnia Celsjusza cieplejsze od dekady wcześniejszej.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przy wyższych temperaturach kobiety lepiej wypadają w zadaniach matematycznych i słownych. U mężczyzn jest dokładnie na odwrót (w ich przypadku zależność między temperaturą a osiągami jest jednak słabiej zaznaczona).
      Badanie sugeruje, że płeć jest ważnym czynnikiem nie tylko przy określaniu wpływu temperatury na komfort, ale i na produktywność czy osiągi poznawcze.
      Jest udokumentowane, że kobiety wolą w pomieszczeniach wyższe temperatury niż mężczyźni. Dotąd sądzono jednak, że to wyłącznie kwestia osobistych preferencji. Nasz zespół ustalił, że nie chodzi tylko o to, czy czujesz się dobrze, czy nie i że temperatura wpływa na osiągi w kluczowych dziedzinach: w matematyce, zadaniach słownych i we wkładanym wysiłku - opowiada prof. Tom Chang z Uniwersytetu Południowej Kalifornii.
      W eksperymencie wzięło udział 543 studentów z WZB Berlin Social Science Center. W ciągu sesji ustawiano różne zakresy temperaturowe (od ok. 16 do 33 stopni Celsjusza). Ochotnicy mieli wykonywać 3 typy zadań (zachętą do pracy była nagroda pieniężna): 1) matematyczne, polegające na dodaniu bez kalkulatora pięciu dwucyfrowych liczb, 2) słowne, przy którym z zestawu 10 liter należało utworzyć w zadanym czasie jak najwięcej słów i 3) test świadomego myślenia (ang. Cognitive Reflection Test, CRT).
      Naukowcy wykryli znaczącą zależność między temperaturą otoczenia i wynikami osiąganymi w zadaniach matematycznym i słownym. Ani u kobiet, ani u mężczyzn temperatura nie miała wpływu na wyniki testu CRT.
      Jedną z najbardziej zaskakujących rzeczy jest to, że nie uciekaliśmy się wcale do skrajnych temperatur. Nie chodzi o trzaskający mróz czy upał. Znaczące zróżnicowanie osiągów widać nawet przy temperaturach rzędu 60-75 stopni Fahrenheita [15,5-24 stopni Celsjusza], co jest w końcu stosunkowo normalnym zakresem wartości.
      Autorzy artykułu z pisma PLoS ONE podkreślają, że poprawa osiągów poznawczych kobiet w wyższych temperaturach wydaje się napędzana głównie wzrostem liczby podawanych odpowiedzi. Po części można to interpretować jako skutek wzrostu wkładanego wysiłku.
      U mężczyzn spadek osiągów poznawczych przejawiał się mniejszą liczbą zgłaszanych odpowiedzi.
      Wzrost osiągów kobiet jest większy (daje się też precyzyjniej oszacować) niż spadek osiągów u mężczyzn.
      Amerykańsko-niemiecki zespół podkreśla, że uzyskane wyniki rzucają nieco światła na nieustającą walkę o ustawienia termostatu w biurach. Wg naukowców, by zwiększyć produktywność w mieszanych płciowo zespołach, ustawienia temperatury powinny być wyższe niż przy obecnych standardach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W przyszłym miesiącu w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie zostanie otwarta wystawa na temat zmian klimatu Ziemi na przestrzeni setek milionów lat. Przygotowujący ją paleobotanik Scott Wing i paleontolog Brian Huber, chcieli zaprezentować też wykres temperatur powierzchni Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Zadanie okazało się niezwykle trudne do wykonania, a uzyskane wyniki zaskoczyły specjalistów. Okazało się, że w przeszłości na naszej planecie panowały znacznie bardziej ekstremalne warunki, niż sądziliśmy.
      Dość łatwo jest śledzić okresy zlodowaceń czy okresy wysokich temperatur, gdy palmy rosły w pobliżu biegunów. Jednak poza tym niewiele jest pewnych rzeczy. Szczególnie jeśli chodzi o paleozoik, erę która rozpoczęła się 542 miliony lat temu. Pierścienie drzew pozwalają na śledzenie temperatur na przestrzeni tysięcy lat, w rdzeniach lodowców zapisane są dane z około miliona lat. Dlatego prace nad odtworzeniem dawnego klimatu są niezwykle trudne.
      Specjaliści zajmujący się paleoklimatem wykorzystują różne metody pomiarowe, różne metody korekty błędów, korzystają z różnych materiałów. Jedni odtwarzają klimat sprzed milionów lat na podstawie skamieniałych liści, inni na podstawie wzrostu skamieniałych koralowców. Często uzyskują sprzeczne wyniki. Nie rozmawiamy ze sobą zbyt dużo, przyznaje paleoklimatolog Dana Royer z Wesleyan University. Huber i Wing postanowili to zmienić i powołali do życia luźną grupę naukową o nazwie Phantastic, której celem jest zebranie i zweryfikowanie różnych danych. Pomysł jej powołania spodobał się wielu naukowcom, przyznaje Dan Lunt z Uniwersytetu w Bristolu, który specjalizuje się w modelowaniu paleoklimatu. Dodatkową zachętą dla naukowców było przypuszczenie, że jeśli uda się dobrze określić klimat, jaki panował w przeszłości oraz nałożyć na to stężenie CO2 w atmosferze, będzie można udoskonalić współczesne modele klimatyczne i lepiej określić, jak dwutlenek węgla wpływa na klimat.
      Do szacunku dawnych temperatur można wykorzystywać izotopy tlenu uwięzione w skamieniałych muszlach na dnie oceanów. Jako, że molekuły wody zawierające lżejsze izotopy szybciej parują i zostają uwięzione w lodzie, stosunek ciężkich i lekkich izotopów w skamielinach wskazuje na globalną ilość lodu, z czego można zgrubnie wyliczać temperatury.
      Jednak tutaj pojawia się kolejny problem. W niewielu miejscach na świecie mamy do czynienia z dnem oceanicznym starszym niż 100 milionów lat. Ciągły ruch płyt tektonicznych bez przerwy „odnawia” dno oceanów. Geochemik Ethan Grossman z Texas A&M University bada morskie skamieniałości znajdowane na lądach. To głównie szczątki ramienionogów, z których najstarsze pochodzą sprzed 540 milionów lat. Większość z nich żyła w płytkich morzach, które formowały się wewnątrz dawnych superkontynentów. Żeby jednak używać ich do oceny temperatur, trzeba przyjąć założenie, że stosunek izotopów tlenu w morzach przed milionami lat był taki, jak we współczesnych oceanach.
      Problem ten znany jest specjalistom od dziesięcioleci. Jednak grupa Phantastic postanowiła podejść do niego w nowatorskich sposób. Wykorzystali nową technikę mierzącą zawartość dwóch lub więcej połączonych razem rzadkich izotopów. Za pomocą bardzo czułych spektrometrów mas analizowali skamieniałości pod kątem obecności w nich molekuł zawierających ciężki izotop tlenu powiązany z ciężkim izotopem węgla. Takie molekuły częściej występują w niskich temperaturach. Problem w tym, że jeśli skamieniałość była wystawiona na działanie wysokiej temperatury lub ciśnienia, to uzyskane wyniki będą mylące. Na szczęście naukowcy odkryli sposób na odróżnienie tych zmienionych skamieniałości. Udaliśmy się do miejsca, w którym mogliśmy przeprowadzić badania, stwierdzili naukowcy.
      Poszukiwaniami połączonych ciężkich izotopów zajęła się geobiolog Kristin Bergmann z MIT we współpracy z geochemikiem Gregorym Henkesem z Uniwersytetu Stanu Nowy Jork i innymi uczonymi. W czasie swoich badań dokonali odkrycia, które trudno określić inaczej, niż „szokujące”. Okazało się, że przed 450 milionami lat średnia temperatura wód oceanicznych wynosiła... 35–40 stopni Celsjusza. To o ponad 20 stopni więcej, niż obecnie. I w takich, wydawałoby się niekorzystnych, warunkach, życie w oceanach rozkwitało, a nawet różnicowało się. Dla biologów to coś, z czym nie potrafią sobie poradzić. Dla współczesnych organizmów są to ekstremalne temperatury, mówi Grossman.
      Pozostało jeszcze przełożyć uzyskane lokalne wyniki na dane dla całego globu. Jeden z członków grupy Phantastic wpadł na prosty pomysł: wystarczy sprawdzić, jak wyglądała wówczas pokrywa lodowa na Ziemi, by dowiedzieć się, pomiędzy temperaturami wód na równiku i w pobliżu biegunów istniała aż tak wielka różnica.
      Inni członkowie Phantastic wykorzystują zdobyte dane do lepszego skalibrowania modeli klimatycznych opisujących dawny klimat i testują modele przeprowadzając setki symulacji by sprawdzić, która z nich najlepiej zgadza się z danymi uzyskanymi z innych źródeł.
      Niestety, Wingowi i Hubnerowi skończył się czas i muszą otwierać wystawę. Dlatego zaprezentują na niej wykres temperatur w wersji beta. To połączenie różnego rodzaju obserwacji, różnego rodzaju modeli, różnego rodzaju procedur badawczych i różnych założeń, przyznaje Wing. Jednak grupa Phantastic nie kończy pracy, a wersja beta zostanie zastąpiona gotową wersją wykresu gdy tylko będzie możliwe jej stworzenie. Jednak, jak podkreślają uczeni, nawet wersja beta powinna otworzyć ludziom oczy. To pokazuje, jak łatwo Ziemia może wejść w okres wysokich temperatur. Bo już takie okresy się zdarzały, mówi Grossman.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Celowa działalność rdzennych mieszkańców Ameryki Północnej miała większy wpływ na lasy na wschodnim wybrzeżu niż klimat, wynika z badań przeprowadzonych przez profesora Marca Abramsa z Pennsylvannia State University.
      Rdzenni Amerykanie świetnie zarządzali szatą roślinną i możemy się w tym względzie wiele od nich  nauczyć. Wiedzieli, jak doprowadzić do regeneracji roślin, którymi się żywili, jak zapewnić pożywienie zwierzętom, na które polowali. W tym celu regularnie wypalali lasy, mówi uczony.
      Abrams od 30 lat bada jakość obecnych i dawnych lasów na wschodzie Stanów Zjednoczonych. Zauważył, że od co najmniej 2000 lat lasy te były regularnie wypalane, co doprowadziło do zdominowania ich przez gatunki drzew zaadaptowane do obecności ognia. Gdy rdzenni mieszkańcy tych terenów zostali z nich wyparci, a mieszkańcy USA przestali wypalać lasy, rozpoczęły się zmiany, które doprowadziły do tego, że gatunki takie jak dąb, orzesznik i sosna zaczęły zanikać.
      Wciąż trwa spór o to, czy skład lasów został zdeterminowany głównie przez klimat czy działalność człowieka, ale nowe badania dowodzą, że celowe pożary powodowane przez człowieka były głównym czynnikiem decydującym o tym, jak wyglądały lasy na Wschodzie. To bardzo ważna wiedza, gdyż obecnie zmiany klimatyczne coraz bardziej zaprzątają uwagę naukowców, stwierdza Abrams.
      Uczony podkreśla, że wyniki jego badań nie mają odniesienia do innych regionów. Na zachodzie USA to klimat decydował o składzie lasów. Tamten region doświadczał bowiem większych upałów i większych susz.
      W czasie swoich badań Abrams i jego zespół analizowali pyłki i węgiel drzewny przed setek i tysięcy lat, a uzyskane wyniki porównywali ze współczesnymi danymi dotyczącymi składu lasów. Przyjrzeli się siedmiu typom lasów występujących w północnych i centralnych regionach wschodu Stanów Zjednoczonych.
      Badacze zauważyli, że w lasach najbardziej wysuniętych na północ współczesne dane wskazują na znaczące zmniejszenie się liczby buków, sosen, choin i modrzewi, a znaczny wzrost populacji klonu, jesionu, dębu i jodły. Z kolei lasy położone bardziej na południe były historycznie zdominowane przez dąb i sosnę, a w czasach współczesnych doszło do spadku liczby dębów i kasztanów, zwiększyła się za to liczebność klonu i brzozy.
      Współczesne lasy są zdominowane przez gatunki które są lepiej przystosowane do chłodnego klimatu, lepiej tolerują cień, nie radzą sobie z suszą i ogniem. Liczebność takich gatunków ulega zmniejszeniu gdy las jest regularnie wypalany. Gatunki takie jak dąb zajmują obszary, gdzie dochodzi do pożarów lasów. Co więcej, współczesne zmiany składu lasów powodują, że są one bardziej podatne na susze i pożary, mówi uczony.
      W czasie badań naukowcy wykorzystali też dane dotyczące liczebności populacji. Okazało się, że po setkach lat dość stabilnego poziomu wypalania lasów przez niewielką populację Indian w tym regionie doszło do gwałtownego zwiększenia liczby pożarów, a zjawisko to było związane z europejskim osadnictwem w XIX wieku. Ponadto, jak się okazało, nieliczni rdzenni mieszkańcy tych terenów byli w stanie wypalać duże obszary i robili to regularnie.
      Po roku 1940 doszło do znacznego ograniczenia liczby pożarów, to znacząco wpłynęło na lasy. Od czasu, gdy zaczęto regularną kampanię zapobiegania pożarom lasów, niemal przestało do nich dochodzić, co w znaczny sposób odbiło się na lasach. Przeszliśmy od umiarkowanej liczby pożarów, poprzez zbyt dużą ich liczbę do niemal zaniku pożarów lasów. Musimy wrócić do umiarkowanego wypalania w celu lepszego zarządzania szatą roślinną, mówi uczony.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...