REKLAMA


 

REKLAMA


 

Ziarna pyłku roślinności środkowomioceńskiej zawarte w węglu brunatnym Ziarna pyłku roślinności środkowomioceńskiej zawarte w węglu brunatnym Archiwum autorki

Ciepło i zimno zapisane w skałach

Dynamika zmian klimatycznych, jakie są obserwowane od początku epoki przemysłowej, sprawia, że naukowcy poważnie zastanawiają się, czy na globalne ocieplenie ma wpływ człowiek. Tymczasem nie są one zjawiskiem nowym, a tym bardziej wyjątkowym. Można to wyczytać ze zwierzęcych i roślinnych skamieniałości.


Slodkowska_Barbara

Autorką tekstu jest
dr Barbara Słodkowska

Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy
e-mail: barbara.slodkowska @pgi.gov.pl 

 

Dr Barbara Słodkowska jest adiunktem w PIG-PIB w Programie Zmiany Klimatu i Środowiska. Zajmuje się badaniami palinologicznymi utworów paleogenu i neogenu, w tym węgla brunatnego, które są wykorzystywane do ustalenia stratygrafii osadów, odtwarzania paleoflory, a także rekonstrukcji paleoklimatycznych. W kręgu jej zainteresowań jest też analiza szczątków roślinnych zawartych w bursztynie bałtyckim.  

 


Klimat dawniejszych epok geologicznych jest zapisany w skałach osadowych. Sole, gipsy, pokłady węgla czy utwory lodowcowe wskazują na warunki, jakie panowały, kiedy te osady powstawały. Zespół skamieniałości zwierzęcych i roślinnych, który się często zachowuje w tych utworach, dostarcza bardziej szczegółowych informacji o cechach klimatu poprzez porównanie z wymaganiami klimatycznymi współczesnych ekosystemów.

 

Cieplej już było

 

Na przykładzie osadów powstałych w czasie paleogenu i neogenu można przeanalizować fakty świadczące o znacznych zmianach klimatycznych, jakie zachodziły od 66 do 2,6 mln lat temu. Te zjawiska miały skalę globalną, a ich głównym czynnikiem sprawczym były procesy geotektoniczne: dryft kontynentów, trzęsienia Ziemi, wybuchy wulkanów. W ich efekcie nagromadzone na dnie oceanów hydraty metanu były uwalniane do wody morskiej, a następnie przedostawały się do atmosfery, wzmacniając efekt cieplarniany. Stężenie gazów cieplarnianych – pary wodnej, metanu i dwutlenku węgla – we wczesnym paleogenie było dziesięciokrotnie wyższe niż obecnie, panował wówczas klimat tropikalny i subtropikalny. Nie zaznaczała się przy tym strefowość klimatyczna. Te globalne dane zostały uzyskane dzięki zapisowi zmian zawartości izotopu δ18O w skorupkach otwornic bentonicznych – morskich organizmów jednokomórkowych. W zapisie kopalnym zjawisko efektu cieplarnianego zostało zarejestrowane w osadach eocenu wysokich szerokości geograficznych (obszary okołobiegunowe), gdzie są znajdowane szczątki roślin wysokociepłolubnych (tropikalnych i subtropikalnych) zarówno w makro-, jak i mikroflorze.

 

Na późniejszy spadek zawartości gazów cieplarnianych miały wpływ czynniki geotektoniczne, m.in. oddzielenie barierą lądową Morza Arktycznego od wód oceanu światowego w eocenie środkowym. Rzeki spływające z otaczających lądów spowodowały wysłodzenie zbiornika Arktycznego i zasiedlenie jego wód przez paproć wodną z rodzaju Azolla, która związała nadmiar atmosferycznego CO₂. Jego znaczny spadek – z 3500 do 650 ppm – miał wpływ na obniżenie temperatury wód powierzchniowych z 13oC do -2oC. Kolejnym impulsem prowadzącym do ochłodzenia było oddzielenie kontynentu Ameryki Południowej od Antarktydy, powstanie Cieśniny Drake’a i utworzenie się zimnego prądu wokółantarktycznego, który stanowił barierę termiczną dla ciepłych mas powietrza i prądów morskich od północy. Również na półkuli północnej coraz częściej zaczęły się pojawiać sezonowe dryfujące góry lodowe, co powodowało dalsze ochłodzenie. Na przełomie eocenu i oligocenu nastąpił koniec epoki bez pokryw lodowych, czyli greenhouse.

 

Ku ochłodzeniu

 

Na te zmiany klimatu najszybciej zareagowała roślinność, zmieniając swój skład i charakter. Pojawiły się np. rośliny zrzucające liście w okresie zimowym. I choć nadal dominowały rośliny ciepłolubne, to gatunki tropikalne występowały sporadycznie. Zapanował czas icehouse z początkowo efemerycznymi, a potem permanentnymi lodowcami.

 

W późnym paleogenie i neogenie notuje się również wahania klimatyczne, ale są one znacznie mniejszej amplitudy niż we wczesnym paleogenie. Roślinność tego czasu była zbliżona do współczesnej ze strefy subtropikalnej i ciepłoumiarkowanej.

 

           Zapis globalnych zmian zawartości izotopu tlenu (δ18O) w czasie ostatnich 66 mln lat odtworzony ze skorupek otwornic bentosowych (wg Zachos i in. 2001, 2008 – zmodyfikowane) i  korelowane z nimi zmiany klimatu

 

 

W miocenie na półkuli północnej, zwłaszcza na obszarze Niżu Europejskiego, przez ok. 22 mln lat panowały dość stabilne warunki klimatyczne. Wilgotność i temperatura sprzyjały powstawaniu rozległych bagnisk i torfowisk, z których następnie powstały miąższe pokłady węgla brunatnego rozdzielone epizodami, w których węgiel się nie utworzył. Za tę zmienność odpowiadały czynniki geodynamiczne, m.in. subsydencja, kompakcja i ruchy epejrogeniczne. Mioceńskie cykle węglotwórcze zostały dobrze udokumentowane w profilach z Polski zachodniej, gdzie zachowały się wszystkie główne pokłady węgla brunatnego. Zbiorowiska lasu bagiennego, torfowiska i strefa oczeretu (szuwarów) mają zbliżony skład szczątków mikroflory w czasie tworzenia się kolejnych pokładów węgla. Różnice w składzie sporomorf (zarodników i ziarn pyłku) zawartych w poszczególnych pokładach, są zapisane głównie w zbiorowisku lasu mezofilnego otaczającego zbiorniki bagienne oraz torfowiska, i to one rejestrują postępujące zmiany klimatu. Każdy kolejny pokład węgla zawiera coraz mniejszą ilość spor i ziarn pyłku roślin wysokociepłolubnych. Klimat był jednak nadal sprzyjający bujnej wegetacji, wyjściowej dla utworzenia się znacznej ilości torfotwórczej materii roślinnej. Wyniesienie łuku Karpat spowodowało powstanie bariery orograficznej dla dopływu ciepłych i wilgotnych mas powietrza z południa.

 

W późnym miocenie klimat stał się na tyle suchy, że przestały istnieć rozległe bagniska. W klimacie aridalnym (suchym) miała miejsce ekspansja traw, które przystosowały się do zmniejszającej się zawartości atmosferycznego CO₂. Przebudowa geotektoniczna miała także wpływ na zmianę cyrkulacji prądów oceanicznych, nastąpiło zamknięcie korytarza wokółrównikowego, którym prądy morskie prowadziły ciepłe wody. Stopniowo postępujące osuszenie i ochłodzenie spowodowało rozluźnienie pokrywy leśnej i dominację zbiorowisk stepowych u schyłku miocenu i w pliocenie. Zmniejszenie powierzchni leśnych i odsłonięcie jaśniejszego podłoża oraz pojawienie się pokryw lodowych skutkowało odbijaniem się promieni słonecznych od powierzchni Ziemi i zdecydowanie słabszym jej nagrzewaniem. Większa ilość energii słonecznej ulegała odbiciu od białych powierzchni lodu i tym samym przyczyniła się do głębokiego ochłodzenia (wzrost albedo). Pliocen był znacznie chłodniejszy, a skrajnie niekorzystne warunki klimatyczne zapanowały podczas zlodowaceń plejstoceńskich (od ok. 1 mln do 10 tys. lat temu). Ważnymi przyczynami zmian klimatycznych były też zjawiska o charakterze orbitalnym, w tym cykliczne zmiany orbity ziemskiej oraz precesja.

 

Potrzeba umiaru

 

Odnosząc te zjawiska klimatyczne do współczesności, należy pamiętać, że obecnie obserwujemy skrajnie mały, w skali geologicznej, odcinek czasu. Około 150 lat pomiarów meteorologicznych prowadzonych od początku epoki przemysłowej w stosunku do zmian, jakie zachodziły w przeszłości geologicznej Ziemi od momentu jej powstania, czyli przez 4600 mln lat, jest w tej skali czasowej zaledwie „mgnieniem oka” i na tej podstawie trudno jest wysnuwać wnioski globalne.

 

W prognozach przyszłe zmiany klimatyczne są przedstawiane jako bardzo znaczne, mające negatywny wpływ na wszystkie dziedziny życia współczesnego człowieka. A to tylko częściowo jest prawdą, ponieważ ekstremalne zjawiska pogodowe, jakich doświadczamy obecnie, są często mylone z pojęciem globalnego ocieplenia.

 

Nadmiernej emisji gazów cieplarnianych do środowiska nie należy bagatelizować. Trzeba je monitorować i kontrolować. Nie należy jednak przy tym zapominać, że czynnik antropogeniczny może jedynie wzmacniać trendy zmian klimatycznych. Wywoływane są one jednak czynnikami geotektonicznymi i orbitalnymi.

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Bujak J. (2007). The Azolla Story: Climate Change and Arctic Hydrocarbons. GEO ExPro September 2007, 66-72.
Jahren A.H. (2007). The Arctic Forest of the Middle Eocene. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 35, 509-540.
Kasiński J.R., Piwocki M., Swadowska E., Ziembińska-Tworzydło M. (2010). Charakterystyka węgla brunatnego z miocenu Niżu Polskiego na podstawie wybranych profili. Biul. Państw. Inst. Geol., 439:1, 99-154.
Słodkowska B., Kasiński J.R. (2016). Paleogen i neogen – czas dynamicznych zmian klimatycznych. Przegl. Geol. (64)1, 15-25.


© Academia nr 1 (45) 2016

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria materiałowa język językoznawstwo klimatologia kobieta w nauce komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura matematyka medycyna migracje mikrobiologia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt Puszcza Białowieska robotyka seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl