globális

  • elemeket
  • absztrakt
  • bevezetés
  • az eredmény
  • Földrekord
  • Az EOT előtt és után: a priaboni és a rupeli biomák eloszlásának összehasonlítása
  • A pollencsoportok változásai az EOT-ban
  • A klímaváltozás mennyiségi becslései az EOT-ban
  • vita
  • mód
  • A paleo-biom rekonstrukciója
  • A pollent az EOT-n keresztül gyűjtik össze
  • Földi klimatológia
  • További részletek
  • További információ
  • Word dokumentumok
  • További információ
  • Excel fájlok
  • 2-4. Kiegészítő adatkészlet
  • Hozzászólások

elemeket

absztrakt

Gyors globális lehűlés az eocénben - oligocén átmenet (EOT),

A 33, 9 - 33, 5 Ma-t általában a gleccserek modern világának kezdetének tekintik. A légköri pCO 2 nagy és gyors csökkenését javasolták a tengeri birodalom kihalásának és az Antarktisz jegesedésének mozgatórugójaként. A globális földi válasz azonban erre a lehűlésre bizonytalan. Itt mutatjuk be a globális növényzet és a földi hőmérséklet első rekonstrukcióit az EOT számára. Egy átfogó, paleo-bioemákba csoportosított palinológiai adatsor felhasználásával megmutatjuk a földi klímaváltozás átmeneti jellegét azáltal, hogy a vegetáció változásának térbeli és időbeli heterogenitását javasoljuk mindkét féltekén. A rekonstruált földhőmérséklet számos régióban lehűlést mutat, ami jóval az EOT előtt kezdődött és a korai oligocénig folytatódott. Arra a következtetésre jutunk, hogy a globális növényzet változásának heterogén modelljét több olyan erő kombinációja szabályozta, mint a tektonika, a tengerszint csökkenése és az üvegházhatásúgáz-koncentráció hosszú távú csökkenése a késői etanol és a korai oligocén között, és nem ez az egyetlen válasz a légköri pCO 2 gyors csökkenése az EOT-ban.

A szimbólumok különböző proxy szervereket jelölnek: körök = bór izotópok (piros 4), gyémántok = kupola indexek (sárga 99; sötétzöld 100, 101; rózsaszín 12), négyzetek = alkenonok (kék 5; narancssárga 102) és háromszögek = kova izotópok (zöld) ). A CO 2 szivattyúzása és az EOT-hoz kapcsolódó minimumok megtalálhatók Pearson és mtsai., 33, 7-33, 5 Ma. 4, Zhang és mtsai. 102, Heureux és Rickaby 103 rekord.

Teljes méretű kép

A tengeri birodalomban az EOT-t a talajvíz oxigén izotópjainak kétlépcsős elmozdulása képviseli, amely összefüggésben van az Antarktisz 2, 13 glaciális fejlődésével, az 1 tengeri birodalom kipusztulásával, a kalciumkompenzáció mélységének elmélyítésével 14 és a globális klímahűtéssel . 2, 6. A globális lehűlés tartósan bizonytalan. Egyes feljegyzések azt mutatják, hogy röviddel az EOT 3, 15, 16 után visszatér a szinte eocén éghajlat, míg mások azt jelzik, hogy az EOT a 2, 6 folyamatos hűtés lépése volt. Az éghajlati reflexió és az éghajlati lépés érvelését tovább szaporítja a közelmúlt munkájának egyre növekvő része, amely azt sugallja, hogy a bentos oxigén izotóp jelét befolyásolhatják az óceán keringésének légköri hűtés nélküli változásai 7, és hogy az antarktiszi paleotopográfia több jégtakarót tartalmazhat, ezért kevesebb izotóp oxigénjel a 17. hőmérsékletből .

A kék körök azokat a helyeket mutatják, ahol az eredeti értelmezés az EOT-ban bekövetkezett flóraállapotot vagy klímaváltozást értelmezte (N = 14). A zöld körök olyan palinológiai helyeket jelölnek, ahol a flóra és/vagy klíma nem változott az EOT-hoz képest (N = 27). A piros körök az oldalak elhelyezkedését mutatják fokozatos változtatással (N = 29). A sárga körök bizonytalan dátumú helyeket vagy tanulmányokat jelentenek, amelyek semmilyen módon nem utalnak az EOT-ra (N = 24). Azokat a palinológiai helyszíneket, amelyek csak a priaboni vagy a rupeli nyelvre vonatkoznak, külön jelöljük (N = 122). Az ArcMap 10.4.1 generált térkép.

Teljes méretű kép

az eredmény

Földrekord

Ami a szárazföldi területet illeti, a hosszú és jól dátumozott üledékrekordok hiánya jelentős korlátokat okoz az EOT környezeti változásainak részletes térbeli és időbeli rekonstrukciójában. Az EOT-n áthaladó földi proxy adatkészlet nagyon ritka, és a bizonyítékok kevésbé egyértelműek, mint a tengerészeti nyilvántartásokban, a változások következetes mintázata nélkül 1. A paleoökológiai bizonyítékok három fő csoportra oszthatók (2. ábra), amelyek egyiket is mutatják a) nincs változás az EOT 22, 23, ( b) az EOT 17, 24, 25, 26 jelentős lehűlése, ami gyakran a megnövekedett szezonalitással és az alacsonyabb téli 27, 28 vagy c) fokozatos változás, amely az EOT előtt kezdődött a közepes és késői etanol alatt, és folytatódott az oligocén 12, 23, 29, 30. A földi oxigén izotópok nem mutattak változásokat Dél-Amerikában 31, de Észak-Amerikában és Északnyugat-Európában 18, 19 erősen lehűlt. Az állati emlősök forgalma az EOT-ban jól dokumentált Eurasia 24 esetében, de úgy tűnik, hogy Észak-Amerikában nem fordul elő, ahol az emlősök növényevő foghegyei a középső eocénhez képest hosszú távú változást mutatnak, nem pedig rövid távú változást az EOT-ban. az EOT 32 .

Az EOT előtt és után: a priaboni és a rupeli biomák eloszlásának összehasonlítása

A 216 palinológiai adatot tartalmazó helyből (59 helyszín a priaboni és a rupeli mintával) 154 priabonián és 106 rupeli paleo-biomot rekonstruáltak. A statisztikailag meghatározott paleo-biomák olyan földrajzi elterjedést mutatnak, amely sokkal melegebb a világ számára, mint manapság, a meleg mérsékelt égövi erdők eljutnak az északi sarkkörre. A rupeli és a priabonovi biocsoport megoszlásának összehasonlítása vegyes képet mutat a regionális változásokról, és nincs változás (3. ábra). A Kormányközi Testület által kidolgozott iránymutatások alapján

A paleo-biomokat rekonstruálták Jaccard hasonlósági adatainak felhasználásával a pollen és a spóra taxonok jelenlétére és hiányára vonatkozóan, amelyeket klaszteranalízissel csoportosítottak, és a csoportokat objektíven a SIMPROF határozta meg (lásd a módszerek részleteit). Az ArcMap 10.4.1 generált térkép.

Teljes méretű kép

A pollencsoportok változásai az EOT-ban

Jaccard hasonlósága (kék vonal) a pollenrendszer és a rendszer alatt stratigrafikusan elhelyezkedő egység közötti hasonlóság mértéke. A megnevezett pollen taxonok száma (piros vonal) egyszerű módszert kínál annak eldöntésére, hogy a tafonómiai folyamatok (a palynomorfok megőrzése/azonosítása) befolyásolhatták-e a pollenkészletek hasonlóságát. Egyes helyszínek numerikus időrendben vannak, míg mások geológiai szakaszokra vannak datálva (az egyes helyeken alkalmazott datálási technikák teljes részleteit az S2 kiegészítő táblázat tartalmazza). Az ArcMap 10.4.1 generált térkép.

Teljes méretű kép

A klímaváltozás mennyiségi becslései az EOT-ban

36 Ma, majd a rekonstruált MATR-t 11, 3-15,5 ° C-ra hűtöttük (5. ábra). Ez a MATR viszonylag állandó maradt 32–31 Ma-ig, amikor a MATR 12, 2–20, 6 ° C-ra emelkedett (5. ábra).

A vízszintes sávok a MATR-t képviselik, az együttélés megközelítés alapján. A függőleges sávok az egyes pollenkészletek dátumának pontatlanságát mutatják. A színes területek trendet mutatnak a MATR-ben. A szürke sávok az elfogadott EOT időtartamot mutatják (33, 9–33, 5 Ma). A MATR-et egy együttélési megközelítéssel rekonstruálták, amely rekonstruálja az egyformán lehetséges hőmérséklet tartományát, amelyen belül egy fosszilis virágrendszer létezhet. 93 Ha a tartomány szűk, nagyobb a bizalom az éghajlatváltozás értelmezésében, míg a széles tartomány kevésbé biztosít bizalmat paleoklimatikus értelmezéseinkben. Az ArcMap 10.4.1 generált térkép.

Teljes méretű kép

vita

Az EOT során bekövetkezett klímaváltozás a légköri CO2 400-600 ppmv-os csökkenésével járt együtt a 0,5 Ma 4, 5 időszakban, amelynek a biomeloszlás látens átszervezését kellett kényszerítenie 36. A neogén növényzet és a földi hőmérséklet globális rekonstrukciói az ebben a tanulmányban leírtakhoz hasonló módszerekkel kimutatták, hogy a látens biomák eloszlása ​​nagy érzékenységet mutat a globális éghajlat és a CO 2 20, 21 korábbi változásai iránt. Például a légköri CO2 körülbelül 150-250 ppmv-os csökkenése az átlagos miocén éghajlati optimum végétől a messiásig a vegetációs zónák egyenletes, egyenletes eltolódását eredményezte 10 szélességi foknál 20. Az éghajlat-érzékenység (a globális hőmérsékleti válasz a pCO 2 megduplázódására) a paleogén alatt sokkal alacsonyabb lehet, mint a Neogen 9, 37 alatt. Mivel azonban a pCO 2 változásaira adott hőmérsékleti válasz erősen fokozott a nagyobb szélességi fokokon, a globális hőmérséklet hirtelen, akár néhány fokos változása a magas szélességi fokú vegetációs zónák 20, 21, 36 egyenletes elmozdulását váltja ki .

Az északi félteke középső szélességein a fő paleo-biokémiai változásaink a Priabonian és a Rupelian között összefüggésben vannak a száraz biomák elterjedésével Délnyugat-Európában és Közép-Kelet-Ázsiában (3. ábra). A száraz biomerek megoszlása ​​ezeken a régiókban összhangban van a korábbi 26, 47, 48 tanulmányokkal. A szárazság Közép-Ázsiában már a korai eocén periódus óta jelen van, és valószínűleg a 48 tektonikus felhajtóerő és az azt követő tengeri regresszió eredménye a középső és a késő eocén időszakban 49, elkülönítve a területet a 48, 49 nedvességforrásoktól. Bár Európában a szárazság az alpesi emelkedésnek és a tengerszint csökkenésének tulajdonítható 47, ez valószínűleg az eocén végéről származik, mivel Spanyolországból származó izotópos bizonyítékok nem mutatnak változást a késői eocén és a korai oligocén 50 révén, míg a fő virágváltozás a a priabóniai 51. A paleo-biomerek eloszlása ​​és Jaccard hasonlósága a trópusokon nem mutat szignifikáns változást a Priabonian és a Rupelian között (3. és 4. ábra). Míg a trópusi mangrove-, mocsár- és erdei életközösségek csökkenése a Rupelianus idején összefügghet a becsült 70 méteres tengerszint-csökkenéssel, amely összefügg az antarktiszi jégtakaró növekedésével 52 .

A déli félteke középső szélességein a paleo-biom eloszlása ​​változatlan a Priabonian és a Rupelian között (3. ábra). Dél-Amerika déli részén a földi oxigén izotópok és fitolitok kvázi statikus éghajlatot és növényzetet mutattak az EOT 23, 31 között. Éppen ellenkezőleg, a tűz dinamikája ezen a területen az EOT előtt változik

35 Ma és EOT után rövid távú 200 nedves intervallumban 53. A tűzdinamika ezen első változásával egyidejűleg rekonstruálják a MATR hűtését az Atlanti-óceán délnyugati részén ≤ 5 ° C-kal (5. ábra). A paleo-biomerek eloszlása ​​Ausztráliában állandó marad, míg a MATR rekonstrukciók 35 Ma előtt hűlési eseményt mutatnak (3. és 5. ábra). A rendkívül és nagyon megbízható tundra paleo-biom helyek jelenléte az Antarktiszon azt mutatja, hogy a vegetáció folytatódik az oligocén elején a kontinensen, annak ellenére, hogy kialakult egy nagy antarktiszi jégtakaró 54, 55, 56 .

Az elégtelen életkor-ellenőrzés és a modern analóg növényzet hiánya a legmélyebb geológiai vizsgálatok szerves részét képezi, és korlátozza megközelítésünket is, amelyet figyelembe kell venni, mielőtt további vita tárgyát képeznénk eredményeinkben. Rekordjaink alacsony felhalmozódása megakadályozhatja a feltételezett "átmeneti" EOT azonosítását rövid távú lehűléssel, majd az EOT 3, 16 előtti szintekre való visszatéréssel. Sem a regionális hőmérséklet-rekonstrukciók (5. ábra), sem az adatkészletünkben található üledékrekordok, amelyek elegendő kontrollal és életkor-felbontással rendelkeznek az EOT rövid távú változásának azonosításához (4. ábra), nem támasztják alá az "átmeneti" EOT-hipotézist.

A paleo-biomok termelésének statisztikai megközelítésével minimalizáltuk az NLR biomok rekonstrukciójára való felhasználásának potenciális bizonytalanságát (3. ábra). Ez a módszer az egyes pollenek egyedi taxonjainak jelenlétére/hiányára vonatkozó adatokat használta fel. A jelenlét/hiány hiány adataira összpontosítva eltávolítottuk a rekonstrukcióink során fellépő zajokat az élőhelyek variációiból, a földváltozásokból, a lerakódási környezet változásaiból vagy a palynológus számlálási technikák közötti különbségekből 67. Megközelítésünket kifejezetten a biom eloszlásban bekövetkezett fő változások azonosítására terveztük, amelyeket elsősorban az éghajlatváltozás okozott, és amelyek a taxon összetételében bekövetkezett jelentős változásokkal jártak együtt. Emiatt azonban megközelítésünk nem képes kisebb mértékben észlelni a relatív bőségváltozásokat, ami magyarázatot adhat rekonstrukciónk globális léptékű eltéréseire azokhoz az egyedi vizsgálatokhoz képest, amelyek az EOT változását találták a különböző pollentípusok arányának ingadozásaiból . .

mód

A paleo-biom rekonstrukciója

A folyamatábra bemutatja az EOT statisztikailag csoportosított paleo-biomerjeinek kifejlesztése érdekében végzett folyamatokat. A dobozok színei a folyamat szakaszaira utalnak: piros = eredeti adatok; kék = statisztikai csoportosítás és értelmezés; zöld = végtermék.

Teljes méretű kép

A pollent az EOT-n keresztül gyűjtik össze

A TEVIS adatállomány tizenegy helyét használtuk fel, folyamatosan nyilvántartva az EOT-t, hogy elemezzük a pollen összeállításának időbeli változását. Ezek a pollenklaszterek minden bizonnyal összefüggenek a kronosztratigráfiával, amely lehetővé teszi az EOT helyzetének megismerését; a 2., 3., 8. és 11. szám numerikus időrendben van; A 6. és a 7. dátum horizontjai vannak a rekordok tetején és végén; Az 1., 4., 5., 9. és 10. szám nem rendelkezik numerikus kronológiával, de az EOT helyzete ismert (S2 kiegészítő táblázat). Ezután az egyes helyeken Jaccard minden pollenkészletének hasonlósági indexét ábrázoltuk az alatta közvetlenül stratigrafikusan elhelyezkedő pollenkészlethez viszonyítva. Az adatállományban szereplő pollen taxonok számát is ábrázolták, mivel a pollen taxonok számának jelentős növekedése vagy csökkenése mesterségesen csökkentené az egymást követő egységek hasonlóságát.

Földi klimatológia

A közvetlen élő rokonok (NLR) felhasználása a vegetációs közösségek és a környezeti változók, például a hőmérséklet rekonstrukciójában feltételezi, hogy a biomákra és fajokra vonatkozó modern éghajlati tűrések az elmúlt 95 évre kiterjeszthetők. Ezt a feltételezést több, a Cenozoic nagy részét lefedő proxy-vizsgálat is alátámasztotta, amelyek összehasonlítható eredményeket mutatnak a földhőmérséklet rekonstrukcióival NLR, fiziognómikus és izotóp 95, 98 módszerekkel. A földi hőmérséklet rekonstrukciójának különféle technikái közötti általános egyetértés ellenére eredményeinket az abszolút értékek helyett a relatív hőmérsékleti változásokra helyeztük (5. ábra).

További részletek

Hogyan lehet idézni ezt a cikket: Libra, MJ és Salzmann, U. Heterogenitás a globális növényzetben és a földi éghajlatváltozás az eocén korai oligocénbe történő késői átmeneténél. Sci. ismétlés. 7, 43386; doi: 10, 1038/srep43386 (2017).

Kiadói megjegyzés: A Springer Nature továbbra is semleges a joghatósági igényekkel kapcsolatban a közzétett térképeken és intézményi szövetségekben.