Folhas fósseis de plantas pré-históricas coletadas nas montanhas etíopes de Chilga e no vale do rio Mush contam aos cientistas quanto dióxido de carbono estava presente na atmosfera há milhões de anos. Crédito:SMU
As folhas fósseis da África resolveram um quebra-cabeça climático pré-histórico - e também confirmam a ligação entre o dióxido de carbono na atmosfera e o aquecimento global.
A pesquisa até agora produziu uma variedade de resultados e dados conflitantes que lançaram dúvidas sobre a ligação entre os altos níveis de dióxido de carbono e as mudanças climáticas em um intervalo de tempo cerca de 22 milhões de anos atrás.
Mas um novo estudo descobriu que o link existe de fato para aquele período de tempo pré-histórico, dizem pesquisadores da Southern Methodist University, Dallas.
A descoberta ajudará os cientistas a entender como aumentos recentes e futuros na concentração de dióxido de carbono atmosférico podem impactar o futuro de nosso planeta, dizem os pesquisadores da SMU.
A descoberta vem de novas análises bioquímicas de folhas fósseis de plantas que cresceram na Terra há 27 milhões e 22 milhões de anos.
As novas análises confirmam pesquisas sobre o clima moderno - que as temperaturas globais aumentam e diminuem com aumentos e diminuições de dióxido de carbono em nossa atmosfera - mas, neste caso, mesmo em tempos pré-históricos, de acordo com a equipe de pesquisa internacional liderada pela SMU.
O dióxido de carbono é um gás que normalmente está presente na atmosfera terrestre, até milhões de anos atrás. É apelidado de gás de efeito estufa porque maiores concentrações fazem com que a temperatura geral da atmosfera da Terra aumente, como acontece em uma estufa com muita luz solar.
Recentemente, o aumento dos gases de efeito estufa causou o aquecimento global, que está derretendo geleiras, gerando extrema variabilidade climática e fazendo com que o nível do mar suba.
A nova descoberta da SMU de que o dióxido de carbono se comportava há milhões de anos da mesma maneira que hoje tem implicações significativas para o futuro. A descoberta sugere que o emparelhamento de dióxido de carbono e aquecimento global que é visto hoje também é válido para o futuro se os níveis de dióxido de carbono continuarem a aumentar como têm acontecido, disse o geólogo Tekie Tesfamichael, cientista-chefe da pesquisa.
"Quanto mais entendemos sobre a relação entre as concentrações atmosféricas de dióxido de carbono e a temperatura global no passado, quanto mais podemos planejar as mudanças futuras, "disse Tesfamichael, um pós-doutorado SMU em Ciências da Terra.
"Trabalhos anteriores relataram uma variedade de resultados e dados conflitantes sobre as concentrações de dióxido de carbono nos dois intervalos de tempo que estudamos, ", disse ele." Mas um controle mais rígido sobre a idade de nossos fósseis nos ajudou a determinar se a concentração de dióxido de carbono na atmosfera correspondia ou não ao aquecimento - o que é independentemente bem documentado em estudos geoquímicos de fósseis marinhos em sedimentos oceânicos. "
Os pesquisadores relataram suas descobertas em Geologia , o jornal científico da Geological Society of America, no artigo "Resolvendo a questão da 'dissociação' entre o dióxido de carbono atmosférico e a temperatura global:[CO 2 ] reconstruções atm através da divisão entre Paleógeno e Neógeno em aquecimento. "
Os co-autores do Departamento de Ciências da Terra Roy M. Huffington da SMU são os professores Bonnie Jacobs, um especialista em paleobotânica e paleoclima, e Neil Tabor, especialista em sedimentologia e geoquímica sedimentar.
Outros co-autores são Lauren Michel, Tennessee Technological University; Ellen Currano, Universidade de Wyoming; Mulugeta Feseha, Universidade de Addis Ababa; Richard Barclay, Instituto Smithsonian; John Kappelman, Universidade do Texas; e Mark Schmitz, Boise State University.
Os pesquisadores mediram e contaram os poros das folhas e células epidérmicas em folhas fósseis bem preservadas das Terras Altas da Etiópia para determinar a concentração de dióxido de carbono presente na atmosfera da Terra há 22 e 27 milhões de anos. Crédito:SMU
Descoberta de raro, folhas fósseis bem preservadas permite encontrar
As descobertas foram possíveis graças à rara descoberta de dois locais com folhas fósseis extraordinariamente bem preservadas de plantas com flores das Terras Altas da Etiópia na África oriental.
Essas folhas fósseis bem preservadas são uma raridade, Tesfamichael disse.
"Encontrar dois locais com grande preservação na mesma região geográfica a partir de dois intervalos de tempo importantes foi uma sorte, pois isso nos permitiu responder à questão que tínhamos sobre a relação entre a concentração de dióxido de carbono atmosférico e as temperaturas globais, " ele disse.
Os cientistas sabem que as variações na concentração de dióxido de carbono atmosférico afetam a fixação de carbono nas folhas durante a fotossíntese. Isso faz com que as folhas desenvolvam mudanças anatômicas e fisiológicas, como a frequência e o tamanho dos estômatos - os poros da superfície da folha por onde passa o carbono.
Os cientistas podem medir esses atributos, entre outros, em folhas fósseis, de modo que os fósseis de folhas podem ser usados como substitutos para a história do dióxido de carbono atmosférico da Terra.
Os locais que produzem as folhas para o estudo SMU foram descobertos separadamente nos anos anteriores, mas as principais coleções de fósseis foram produzidas por meio de trabalho de campo coordenado pela equipe de pesquisa da SMU e seus co-autores, que têm colaborado neste projeto há vários anos.
O trabalho teve financiamento da National Science Foundation, O Comitê Geográfico Nacional para Pesquisa e Exploração, o Programa de Bolsas de Estudo SMU Ford, SMU Research Council, o Instituto para o Estudo da Terra e do Homem, e a bolsa de estudos Frank Crane da Dallas Paleontological Society.
Os fósseis estão armazenados permanentemente nas coleções do Museu Nacional da Etiópia em Addis Abeba. Apoio institucional e governamental veio do Museu Nacional da Etiópia, a Autoridade para Pesquisa e Conservação do Patrimônio Cultural, e a Universidade de Addis Ababa.
Estudos anteriores estabeleceram firmemente uma diferença de temperatura
Um dos locais data do final da Época do Oligoceno, e a outra para o início do Mioceno.
Estudos anteriores que mediram as temperaturas do oceano em todo o mundo para os dois intervalos estabeleceram firmemente uma diferença de temperatura na Terra entre os dois tempos, com um muito mais quente do que o outro. Portanto, o estudo da SMU buscou medir os níveis de dióxido de carbono para os dois períodos de tempo.
Para as análises de SMU, folhas fósseis de uma única espécie foram coletadas no sítio do Oligoceno tardio de 27 milhões de anos. As folhas foram depositadas durante os tempos pré-históricos na área de Chilga, no noroeste da Etiópia, provavelmente na margem de um rio. O clima da Terra durante o final do Oligoceno pode ter sido um pouco mais quente do que hoje, embora as geleiras estivessem se formando na Antártica. O estudo da SMU encontrou níveis de dióxido de carbono, na média, cerca de 390 partes por milhão, sobre o que é hoje na Terra.
As folhas fósseis das espécies de 22 milhões de anos do início do Mioceno foram coletadas de antigos depósitos de lagos, agora uma rocha chamada xisto, do moderno Vale Mush, no centro da Etiópia. O clima do início do Mioceno naquela época era mais quente do que o final do Oligoceno e, da mesma forma, o estudo da SMU encontrou níveis mais elevados de dióxido de carbono. O dióxido de carbono atmosférico era de cerca de 870 partes por milhão, o dobro do que é hoje na Terra.
Variações na concentração de dióxido de carbono atmosférico afetam a fixação de carbono durante a fotossíntese e podem ser medidas em uma folha fóssil preservada como esta da Etiópia. Crédito:SMU
O estudo da SMU confirmou uma relação entre o dióxido de carbono e a temperatura durante o final do Oligoceno e o início do Mioceno.
Os dados do paleoclima podem ajudar a prever o clima futuro do nosso planeta
Embora o dióxido de carbono não seja o único fator que afeta o clima da Terra ou a temperatura média global, é amplamente considerado pelos cientistas entre os mais significativos. Muito se sabe sobre as mudanças climáticas e o aquecimento global, mas as perguntas ainda permanecem.
“Uma delas é 'Qual é a sensibilidade da temperatura da Terra à concentração de dióxido de carbono? É muito sensível? Não é tão sensível?' Estimar a temperatura e as concentrações de dióxido de carbono no passado pode ajudar a encontrar a resposta a essa pergunta, "Jacobs disse." Há muito trabalho sobre paleoclima em geral, mas não tanto na relação entre dióxido de carbono e temperatura. "
A descoberta é importante.
"A quantidade de mudança de temperatura durante este intervalo está aproximadamente dentro da faixa de mudança de temperatura que é estimada a partir de modelos climáticos para o nosso próximo século, dada a duplicação da concentração de dióxido de carbono desde a revolução industrial, "Jacobs disse.
Com o novo modelo reafirmando a relação pré-histórica, cientistas podem olhar agora para questões relacionadas, disse a cientista da mudança climática Lauren Michel, que atuou no estudo como pesquisadora de pós-doutorado na SMU.
"Responder a perguntas sobre a taxa de mudança e quais fatores mudaram primeiro, por exemplo, acabará por dar uma imagem mais clara dos padrões de mudança climática da Terra, "Michel disse." Acho que é valioso entender a relação dos gases de efeito estufa e os fatores climáticos representados no registro da rocha para que possamos ter uma ideia melhor do que podemos esperar no futuro e como podemos nos preparar para isso. "
O estudo da SMU confirma a relação de métodos anteriores negligenciados
Estudos anteriores encontraram pouca ou nenhuma correlação entre a temperatura e o dióxido de carbono no final do Oligoceno e no início do Mioceno. Isso intrigou os pesquisadores do paleoclima por pelo menos uma década.
"Temos um bom cenário de caso de teste com essas plantas bem preservadas de ambos os intervalos de tempo, onde conhecemos uma fração de tempo, com níveis mais elevados de dióxido de carbono, era um clima mais quente globalmente do que o outro, "Tesfamichael disse.
"É um quebra-cabeça saber por que os métodos anteriores não encontraram relação, ou uma correlação inversa, ", disse ele." Achamos que é por falta de uma procuração bem datada - como nossas folhas fósseis de dois tempos precisos na mesma região - que fornece uma resposta confiável. Ou, talvez os próprios modelos precisassem de melhorias. "
Estudos anteriores usaram metodologias que diferiram do estudo SMU, embora todos os métodos (proxies) incorporem alguns aspectos do que é conhecido sobre os organismos vivos e como eles interagem com o dióxido de carbono atmosférico.
Alguns estudos baseiam-se na modelagem bioquímica da relação entre fósseis marinhos unicelulares e dióxido de carbono atmosférico, e outros dependem da relação entre estômatos e concentração de dióxido de carbono atmosférico observada em parentes vivos de espécies fósseis de plantas específicas.
"Cada método tem suas premissas, "disse Tesfamichael." Veremos se nossos resultados se sustentam com estudos adicionais deste intervalo de tempo usando a mesma metodologia que usamos. "
