Vzhledem k předpokládanému zvyšování globální teploty se pro klimatology minulá teplejší období stávají zvláště přitažlivými. Hodlají se na nich přiučit souvislostem mezi klimatem a obsahem atmosférického oxidu uhličitého. I to, jak na změny reaguje zemská biosféra. Mezinárodnímu týmu vědců z Goetheho univerzity a Výzkumného centra biodiverzity a výzkumu klimatu ve Frankfurtu se podařilo získat podrobnosti o intenzivní oteplovací fázi, která oblast jižního pólu postihla zhruba před 52 milióny let. Jde o oblast, která je z pohledu i dnešních předpovědí zvláště důležitá. Poznatky, které vědci vyčetli z kilometr dlouhého záznamu událostí uchovaných ve vrtném jádře z podmořského vrtu, zveřejnil časopis Nature.
Zhruba před pěti desítkami miliony let byla v zemské atmosféře koncentrace skleníkového plynu oxidu uhličitého více než dvakrát vyšší než je dnes. Podle německého paleoklimatologa Jörga Prosse se tehdejší nárůst CO2 projevil oteplením. Ve vztahu k dnešní situaci ale poznamenává, že i kdyby současné emise oxidu uhličitého nadále rostly v nezmenšenou měrou, jeho koncentrace, jaká panovala v dávné minulosti, kdy se Antarktida oteplila, bychom začali dosahovat až za několik století.
Podle něj nejnovější klimatické modely předpokládají, že pokud se bude oteplovat, výrazněji by se klima mělo měnit zejména ve vyšších zeměpisných klimatických šířkách, tedy směrem blíž k pólům, než rovníku. Nutno říci, že nynější poznatky o dávném stavu ekosystému Antarktidy do tohoto scénáře dobře zapadají. Ukazují totiž na to, jak suchozemské rostlinstvo na tehdejší skleníkový efekt způsobený vysokou koncentrací CO2 zareagovalo. Vzorky půdy z té největší, kilometrové hloubky, staré 53 až 46 milionů let, obsahují zrnka pylu a výtrusů a právě ty svědčí o tehdejší antarktické vegetaci. Kontinent tehdy pokrývaly tropické a subtropické deštné pralesy.
Další důkaz z našeho pohledu příjemných antarktických teplot poskytly analýzy organických sloučenin produkovaných půdními bakteriemi. Z nich rovněž vyplývá, že teplotní rozdíl mezi pásmem nízkých a vysokých šířek jižní polokoule v době výrazného skleníkového efektu nebyl velký. Rozdíl byl mnohem menší než se dosud soudilo. Vysvětlit tento nával tepla a tropického klima do Antarktidy pouhým obsahem atmosferického CO2 ale nejde. Podle Prosse k tomu mohlo dojít jen za vydatné pomoci teplých oceánských proudů, které jižní kontinent omývaly. Tomu by odpovídalo i rázné „utnutí“ teplého období - jakmile se kolosální výměník tepla zastavil, v Antarktidě nastala zima a tropická vegetace zanikla.
Obrázek vpravo: Jádro vrtu při pobřeží Antarktidy vypovídá o klimatologicky bouřlivé historii dané lokality.
Červené vpisky označují nálezy s charakteristickým mikroplanktonem, především mořským druhem obrněnek (Dinoflagellata). Schránky těchto vodních organismů jsou z celulózových destiček a jejich tvar je druhově specifický, což v sedimentech starších třetihor usnadňuje rozlišení různých fosilizovaných obrněnek. Prosperita určitých druhů vypovídá o teplotních podmínkách a mocnost vrstvy, v níž jsou hojně zastoupeny, pak odráží délku trvání období s příslušným typem klimatu.
Černě jsou vyznačeny údaje vztahující se k paleomagnetické časové škále, kterou určuje magnetické pole Země nepřetržitě indukováno proudy vodivé železno-niklové taveniny ve vnějším zemském jádru. Tento proces funguje jako obrovské hydrodynamické dynamo. Jak se v geologické minulosti planety polarita geomagnetického pole měnila, odhalují paleomagnetická měření na vzorcích hornin z jednotlivých vrstev. Protože z mnoha předcházejících paleomagnetických studií víme, kdy k magnetickému přepólovaní došlo, tyto údaje umožňují zpřesnit časovou os a datovat zkoumané sedimentární vrstvy.
Oranžovými pásy jsou zvýrazněny časové úseky, v nichž krajina a organismy co do počtu druhů prosperovaly; žluté jsou období, v nichž zatím nemáme zcela jasno. Šedé tenké linie reprezentují nejlepší shodu prováděných časových odhadů s naměřenými bio-magnetostratigrafikými údaji. Jednotlivé kódy znamenají: b1 = první objevení se obrněnek Impagidinium cassiculum; b2 = Schematophora obscura; b3 = Dracodinium varielongitudum/waipawaense; b4 = Wetzeliella samlandica; b5 = Charlesdowniea columna; b6 = poslední nález Palaeocystodinium golzowense; b7 = objevení se Arachnodinium antarcticum; b8 = poslední výskyt Damassadinium crassimuratum; b9 = poslední výskyt Membranophoridium perforatum; b10 = objevení se Malvinia escutiana.
Na ose x je vynesena časová řada v milionech let.
Ve snaze najít v sedimentárním záznamu i fosilizované pozůstatky rostlinného původu vědci vrtné jádro rozporcovali na kousky zhruba čtvrt metru dlouhé. Pak je drtili, několik dnů šetrně vysoušeli při teplotě 60 stupňů Celsia, pak nasypali do lahví a odeslali k expertíze. V laboratořích Goetheho univerzity a Utrechtské univerzity k obsahu každého vzorku přidali homeopatikum Lycopodium. Jde samozřejmě o výzkumnickou hantýrku, která má reálný základ. K drceným usazeninám skutečně přidávají spóry plavuně vidlačky, latinsky Lycoporum clavatum. Její spóry jsou oblíbenou substanci homeopatů.Vědci ale jejich přidáním k hornině sledují jiný cíl - dostanou do vzorku kontrolní spóry, které jsou snadno odlišitelné od jiných a hlavně jim na konci pokusu řeknou, zda se vzorkem nezacházeli příliš nešetrně a nebo někde neudělali chybu. Podle počtu "přeživších" se zpřesnňuje výpočet obsahu jiných pylových zrn na gram původního zkoumaného půdního vzorku.
Plavuní „nakalibrované“ vzorky sedimentů pak procházely mnoha promývacími procedurami v různě koncentrované kyselině chlorovodíkové za použití detergentů, které se střídaly s centrifugací, sonifikací a filtrací, až nakonec každý vzorek vydal plaveninu se stovkami zrnek, z nichž některé před dávnými věky byly pylem. Protože jejich velikost a tvar jsou pro každý druh charakteristické, paleontologové si myslí, že za pomoci mikroskopu je umí určit i s odstupem milionů let, i když mnohá z pylových zrn za tu dobu přišla k úhoně a různému stupni poškození. Výzkumníci si proto na pomoc k druhové identifikaci přizvali počítač. Jeho verdikt zní: Půda obsahuje pyl araukarií, předchůdců slézu, pabuků, arekovitých a rostlin rodů Bombacoideae, Nothofagus, Strasburgeria,... Zkrátka a dobře - vzorky z období spodního a středního eocénu se v počtu a zastoupení pylů značně liší. V zkoumané oblasti Antarktidy byly na začátku eocénu hojné teplomilné druhy rostlin včetně palem. I druhová rozmanitost byla bohatší - vědci napočítali 280 druhů, proti 90 druhům, které se na stejném místě vyskytovaly v chladnějším středním eocénu. Ze získaných dat vyplývá, že v antarktických paratropech bylo kdysi příjemně teplo mezi čtrnácti a dvaceti pěti stupni, přičemž průměr kolísal okolo osmnácti stupňů Celsia.
Na nejchladnějším kontinentu na Zemi, kde podnebí je natolik drsné, že se tu žádní lidé nikdy neusadili natrvalo, v tomto království ledu dnes nazývaném Wilkes Land se kdysi dařilo teplomilnému rostlinstvu jakými jsou palmy a předchůdci dnešních baobabů. Zmíněné druhy svědčí o tom, že teploty se trvale pohybovaly nad deseti stupni Celsia, a to i po tři měsíce trvající polární noci. Vnitrozemí Antarktidy ale bylo ve stejnou dobu o něco málo chladnější než pobřežní část. Kontinentální klima a stav krajiny odpovídaly dnešním pralesům mírného pásma s porostem buků a blahočetů. Ty druhé známe spíše pod jménem araukárie. Řadí se mezi jehličnany a mají tlusté až vejčité jehlice, které jsou seřazeny hustě spirálovitě podél větve jedna přes druhou, jako tašky na střeše. Patří společně se stromem Ginkgo biloba mezi nejstarší dosud existující rostliny na naší planetě. Nejlepší představu o poměrech, jaké kdysi blízko jižního pólu panovaly, si uděláte, když si za místo příští dovolené zvolíte Nový Zéland nebo Austrálii. Hodně z tamních stromů náleží ke stejným druhům, jaké kdysi rostly i v Antarktidě.
Prameny:
Goethe University Frankfurt
Integrated Ocean Drilling Program (IODP)
Pross, J., Contreras, L., Bijl, P.K., Greenwood, D.R., Bohaty, S.M., Schouten, S., Bendle, J.A., Röhl, U., Tauxe, L., Raine, J.I., Huck, C.E., van de Flierdt, T., Jamieson, S.S.R., Stickley, C.E., van de Schootbrugge, B., Escutia, C., Brinkhuis, H., IODP Expedition 318 Scientists (2012): Persistent near-tropical warmth on the Antarctic continent during the early Eocene epoch. Nature, DOI: 10.1038/nature11300Journal reference: Nature.