Florestas polares do Cretáceo - Polar forests of the Cretaceous

As florestas polares do Cretáceo eram florestas temperadas que cresciam em latitudes polares durante o período final da Era Mesozóica , conhecido como Período Cretáceo 145-66 Ma. Durante este período, a temperatura média global foi cerca de 10 ° C (18 ° F) mais alta e os níveis de dióxido de carbono (CO ₂ ) foram de aproximadamente 1000 partes por milhão (ppm), 2,5 vezes a concentração atual na atmosfera da Terra. A abundância de dióxido de carbono atmosférico teve um impacto muito significativo no clima global e nos sistemas naturais da Terra, visto que sua concentração é considerada um dos principais fatores no desenvolvimento de uma pronunciada estufa da Terra durante o Cretáceo, com um gradiente médio de temperatura global muito baixo. Como consequência, as altas paleolatitudes em ambos os hemisférios eram muito mais quentes do que atualmente. Este gradiente de temperatura foi parcialmente responsável pela falta de mantos de gelo continentais nas regiões polares.

Em resposta às elevadas temperaturas globais, o ciclo hidrológico da Terra foi significativamente aprimorado devido ao maior volume de evaporação da umidade da superfície do oceano. Por sua vez, o nível absoluto do mar durante este período de tempo situou-se em elevações muito mais altas do que o nível atual. A invasão continental da água do mar formou mares rasos generalizados, incluindo extensões de mares epeiricos .

Um aumento na área de superfície entre a água do mar epeírica quente e rasa e a atmosfera permite taxas de evaporação mais altas e mais precipitação em várias latitudes, produzindo um clima global mais temperado. Um clima temperado generalizado também teve efeitos significativos nos ecossistemas de alta latitude.

Florestas polares do Cretáceo

Durante o Cretáceo, as florestas temperadas prosperaram nas latitudes polares, pois houve uma diferença notável das condições atuais em altas latitudes durante as estações polares do Cretáceo. A duração da luz solar do verão e da escuridão do inverno durou aproximadamente 5 meses cada. Acredita-se que essa variação de luz tenha desempenhado um papel crítico na composição e evolução das florestas polares. Evidências de flora fossilizada sugerem a presença de paleoflorestas até latitudes de 85 ° nos hemisférios norte e sul. As formas dominantes de vegetação nessas altas latitudes durante os 100 milhões de anos anteriores estavam evoluindo rapidamente e, finalmente, sendo substituídas durante um período conhecido como Revolução Terrestre do Cretáceo . Durante a Revolução Terrestre Cretácea, coníferas , cicadáceas e samambaias foram seletivamente substituídas por angiospermas e gimnospermas , tornando-se as principais espécies dominando as altas paleolatitudes. Neste mundo com efeito de estufa do Cretáceo, as florestas de coníferas do Ártico eram consideradas predominantemente caducas , enquanto as que cresciam na Antártica continham uma proporção significativamente maior de sempre-vivas .

Um estudo de 2019 revelou que os primeiros florescimentos de angiospermas chegaram à Austrália 126 milhões de anos atrás, o que também revisou a data dos vertebrados polares do sul da Austrália para 126-110 milhões de anos atrás.

Diversificação florestal

No início do Cretáceo, aproximadamente 130 milhões de anos atrás, houve uma grande diversificação de angiospermas que desencadeou uma grande mudança evolutiva na composição da floresta de alta paleolatitude. A diversificação das angiospermas está intimamente ligada aos insetos coletores de pólen e néctar. Pensa-se que a diversificação desses insetos teria um impacto substancial na taxa de especiação de angiospermas . Qualquer que seja o mecanismo de diversificação, a "aquisição" das angiospermas do início do Cretáceo denota uma importante transição do ecossistema. No final do Cretáceo, a composição das regiões de florestas polares havia se diversificado em aproximadamente 50-80%. Esta transição de coníferas, cicadáceas e samambaias para predominantemente angiospermas reflete uma adaptação evolucionária interessante ao clima polar regional e possivelmente vários outros fatores, como taxas de expansão do fundo do mar, nível do mar eustático e altas temperaturas globais.

Produtividade ecológica

O deslocamento em direção ao pólo da zona temperada durante o Cretáceo elevou significativamente a produtividade primária da floresta terrestre . Em paleolatitudes altas a médias, a produtividade da floresta foi estimada em duas vezes mais em relação às paleolatitudes mais baixas. A produtividade terrestre nas paleolatitudes elevadas está fortemente ligada às elevadas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono. Os resultados dos experimentos sobre o crescimento de árvores decíduas e perenes sob várias concentrações de dióxido de carbono mostram impactos diferentes.

Existem quatro fatores principais que contribuem para a produtividade florestal líquida: concentração de dióxido de carbono, taxas de respiração das raízes, temperatura e fotossíntese . O dióxido de carbono sozinho tende a diminuir a respiração da folha e da raiz, diminuindo o ponto de compensação de luz da fotossíntese, permitindo um ganho líquido positivo na ingestão de carbono durante o curso de um dia. A redução da respiração da raiz tende a iniciar o crescimento da raiz e, em última análise, resulta em uma melhoria na eficiência de absorção de nutrientes e água. Quando a fotossíntese é adicionada aos efeitos do dióxido de carbono, dependendo da temperatura regional, a produtividade da floresta aumenta drasticamente. A combinação de todos os quatro fatores fisiológicos resulta em um aumento líquido significativo na produtividade florestal. De acordo com resultados experimentais, as espécies de árvores com folhagem perene de vida longa tendem a se beneficiar mais em um ambiente rico em dióxido de carbono por causa de sua estação de crescimento mais longa e adaptações como o desenvolvimento do dossel que lhes permite prosperar nas paleolatitudes polares temperadas do Cretáceo.

Floresta fossilizada

A composição e estrutura das florestas cretáceas de alta latitude eram compostas principalmente de coníferas decíduas, samambaias, angiospermas e gimnospermas. Os táxons de plantas mais abundantes e globalmente difundidos foram as coníferas araucarioides e podocarpoides, estendendo-se aproximadamente 80 ° em ambos os hemisférios e compondo mais de 90% do dossel gerando vegetação perene. Outros tipos de coníferas, embora abundantes em ocorrência, foram restritos às latitudes médias e baixas em ambos os hemisférios, confinados principalmente por climas regionais. À medida que o clima global evoluiu, o aumento das angiospermas começou a pressionar as coníferas em latitudes mais altas, ficando mais altas e, por fim, vencendo a batalha pela luz do sol. A rápida evolução de diversas espécies de angiospermas, 25 milhões de anos depois, eventualmente se tornou o tipo de árvore dominante em meados do Cretáceo. No final do Cretáceo, um clima temperado no hemisfério norte e sul era ideal para a rápida diversificação e distribuição de várias angiospermas e, em menor extensão, coníferas. Estudos sobre o paleorregistro do Cretáceo médio concluem que as composições florestais nas paleolatitudes altas do hemisfério norte foram povoadas principalmente por tipos mistos de árvores perenes e decíduas. Em contraste, o hemisfério sul era composto principalmente de sempre-vivas.

O Ledge do Museu é uma localidade proeminente de madeira fossilizada encontrada no ombro sudoeste do Monte Glossopteris .

Proxies paleoclimáticas

Um indicador de paleoclima , também conhecido como proxy de paleoclima , pode revelar informações importantes sobre como o clima global pode ter sido no passado. Estudos de paleoclima em anéis de crescimento de árvores, núcleos de águas profundas, núcleos de gelo e paleossolos são apenas alguns dos muitos proxies comuns usados ​​para avaliar as principais forçantes em paleoclimas.

Paleotermometria

Uma das ferramentas mais importantes e valiosas para a reconstrução da paleotermometria é a análise de dados de espectrometria de massa de razão de isótopos em isótopos estáveis ​​como os de hidrogênio e oxigênio. Estudos sobre foraminíferos marinhos (planctônicos / bentônicos) e razões de isótopos de carbonato de massa durante o Cretáceo médio sugerem um período de aquecimento contínuo de ~ 100 Ma a 66 Ma. Durante este período, as altas latitudes do sul eram tão frias quanto 16 ° C (61 ° F) e tão quentes quanto 32 ° C (90 ° F). Paleotemperaturas das altas latitudes setentrionais do Cretáceo foram deduzidas da análise de isótopos de oxigênio de conchas de braquiópodes e moluscos bem preservadas . Os resultados dos estudos mostram flutuações de temperatura que correspondem à variação sazonal de 10 a 22 ° C (50 a 72 ° F).

Dendrocronologia em madeira do Cretáceo

Anéis de crescimento de árvores fossilizados

As medições dos anéis de crescimento durante o Cretáceo também podem fornecer detalhes de como pode ter sido o clima em várias localizações geográficas da Terra. A análise de padrões de anéis de árvores ou anéis de crescimento de madeiras fósseis do Cretáceo é usada principalmente para fazer inferências sobre o paleoclima e a produtividade florestal. Um método científico muito útil usado para datação de anéis de crescimento de árvores é a dendrocronologia . No entanto, a maioria dos estudos realizados com madeira fossilizada baseia-se na ideia de que os processos relacionados às taxas de crescimento das árvores que operaram no passado são idênticos aos processos que operam no presente, o uniformitarismo . Com base nisso, a produtividade florestal pode ser inferida da análise dos anéis de crescimento em árvores do Cretáceo. A análise da produtividade florestal do Cretáceo mostra que as taxas anuais de crescimento das árvores em paleolatitudes baixas foram significativamente elevadas em relação ao presente. Nas paleolatitudes polares, a análise da taxa de crescimento também indica produtividade elevada, mas melhorou ainda mais significativamente em relação a hoje. A dendrocronologia de anéis de crescimento de madeira fossilizada de paleolatitudes elevadas sugere a presença de condições climáticas semelhantes a estufas em escala global durante este período de tempo.

Referências

Leitura adicional