科学家探究失落的世界——200万年前的格陵兰岛

风暴旅行 2022-12-18 02:28:13

全球最大的岛格陵兰岛如今是一片贫瘠的北极沙漠,除了岛的极北部和东西两边的狭长地带外,几乎全地区都被冰盖覆盖,格陵兰岛的海岸从北纬 60° 延伸到 83°,包括从亚北极到北极沙漠的生物气候带。但在数百万年前,它是一片郁郁葱葱的树木和植被,拥有各种各样的动物,包括现已灭绝的乳齿象,它是大象和猛犸象的混种。一份新的研究通过对大约 200 万年前该岛动物、植物和微生物 DNA 的鉴定,使人们能够发现格陵兰岛曾经的植物和动物生活在一个怎么样的世界中。

科学家们在格陵兰岛最北端的沉积物中发现了这种古老的DNA,这些沉积物是在北冰洋峡湾口周围挖掘的。这些珍贵的发现让科学家能够还原在这个偏远的地方令人难以置信的失落世界。

发现DNA的 Kap København 地层位于格陵兰岛北部的 Peary Land,现在一片所谓的冷沙漠,DNA 样本被发现深埋在积累了 20000 多年的沉积物中。当气候发生变化时,沉积物被保存在永久冻土中,寒冷的环境有助于保存脆弱的 DNA 片段,它在 200 万年内没有受到人类的干扰。这是一个有着丰富的植物和动物组合的北极森林系统,其中包括多种动物的 DNA 片段,包括乳齿象、驯鹿、野兔、旅鼠和鹅,这些都是它们现在和晚更新世亲属的祖先,但几乎没有发现脊椎动物的踪迹,这和内尔斯海峡对岸加拿大北极地区埃尔斯米尔岛不同,那里曾经发现的可能在格陵兰定居的哺乳动物化石,例如已灭绝的熊、已灭绝的海狸、小型犬科动物Eucyon和北极巨型骆驼,DNA中也包括植物(杨树、桦树和崖柏)以及微生物(包括细菌和真菌),由于沉积物堆积在峡湾口,研究人员还能够从这一时期获得有关海洋生物的线索。DNA 表明该地区生活着鲎和绿藻,这意味着附近的水域可能要温暖得多。这是一个没有现代类似物的生态系统,该地区曾经是乳齿象和驯鹿的家园,它们在森林生态系统中漫游,这与地球上现在发现的任何生态系统都不一样。

那个时期该地区正在经历一段剧烈的气候变化,导致气温上升,被成为间冰期。在北极的这个地区,年平均温度比当代值高 11–19 °C ,这直接导致了格陵兰冰盖的大量消融,可能产生了过去 240 万年中最后的无冰时期。不过和工业化之后地球的升温的速度相比,那时的升温速率要远远低的多,植物和动物有更多时间去适应这种变化。

科学家发现,巨型食草动物,尤其是乳齿象,可能对间冰期针叶林环境产生重大影响,甚至在这个高纬度地区对植被结构和组成提供自上而下的营养控制。乳齿象的存在加上人为火灾的缺乏,这在一些全新世的北方栖息地中发挥了作用。另一个重要因素是避难所的邻近性和生物丰富性,当间冰期开始时条件变得有利时,先驱物种能够从那里分散到北格陵兰。较短的更新世早期冰川作用产生的冰盖面积较小,允许从加拿大东北部物种相对丰富的针叶落叶林地定居。更广泛的冰川作用在更新世后期越来越孤立的北格陵兰和后来的重新殖民化来自越来越远和或越来越不多样化的避难所。这种高纬度北极地区较温暖的早期更新世时期气候和生物相互作用的可变性对于未来人类评估气候变化对极地物种的影响将带来启发和指标性的意义。

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