الغابات القطبية في العصر الطباشيري

في أوائل العصر الطباشيري، قبل حوالي 130 مليون سنة، شهدت كاسيات البذور تنوعًا كبيرًا أدى إلى تغير تطوري في غابات خطوط العرض العليا. وارتبط هذا التنوع بتطور مشترك للحشرات التي تجمع حبوب اللقاح والرحيق، مما زاد من معدل التنوع البيولوجي . ^{[ 6 ]} وبحلول نهاية العصر الطباشيري، تنوعت أنواع الغابات القطبية بنسبة تتراوح بين 50 و80%. ^{[ 6 ]} ويعكس هذا التحول من الصنوبريات والسيكاديات والسرخسيات إلى كاسيات البذور تكيفًا تطوريًا مع المناخ القطبي الإقليمي، وربما عوامل أخرى مثل معدلات تمدد قاع البحر، ومستوى سطح البحر العالمي ، وارتفاع درجات الحرارة العالمية.

أدى انزياح المنطقة المعتدلة باتجاه القطبين خلال العصر الطباشيري إلى زيادة الإنتاجية الأولية للغابات . ففي خطوط العرض العليا والمتوسطة، كانت إنتاجية الغابات ضعف مثيلتها في خطوط العرض الدنيا. ^{[ 2 ]} ويرتبط هذا ارتباطًا وثيقًا بارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ^{[ 4 ]} وتُظهر نتائج التجارب التي أُجريت على نمو الأشجار المتساقطة الأوراق والأشجار دائمة الخضرة في ظل تركيزات مختلفة من ثاني أكسيد الكربون تأثيرات متباينة.

تساهم أربعة عوامل رئيسية في إنتاجية الغابات الصافية: تركيز ثاني أكسيد الكربون، ومعدلات تنفس الجذور، ودرجة الحرارة، وعملية التمثيل الضوئي . يميل ثاني أكسيد الكربون وحده إلى تقليل تنفس الأوراق والجذور عن طريق خفض نقطة تعويض الضوء لعملية التمثيل الضوئي، مما يسمح بزيادة صافية في امتصاص الكربون خلال النهار. ^{[ 4 ]} ويؤدي انخفاض تنفس الجذور إلى نمو الجذور وتحسين امتصاص العناصر الغذائية والماء. وعند إضافة عملية التمثيل الضوئي إلى تأثيرات ثاني أكسيد الكربون، تزداد إنتاجية الغابات بشكل كبير تبعًا لدرجة الحرارة الإقليمية. ويؤدي اجتماع هذه العوامل الأربعة إلى زيادة صافية في إنتاجية الغابات. وتستفيد أنواع الأشجار ذات الأوراق دائمة الخضرة المعمرة أكثر من غيرها في بيئة غنية بثاني أكسيد الكربون نظرًا لموسم نموها الأطول وتكيفاتها، مثل نمو الغطاء الشجري، التي تسمح لها بالازدهار في خطوط العرض القطبية المعتدلة خلال العصر الطباشيري. ^{[ 4 ]}

يمكن لمؤشر المناخ القديم ، المعروف أيضاً باسم المؤشر المرجعي ، أن يخبرنا كيف كان المناخ العالمي في الماضي. وتُعد دراسات حلقات نمو الأشجار، وعينات قاع البحر، وعينات الجليد، والتربة القديمة من المؤشرات المرجعية الشائعة المستخدمة لتقييم المناخات القديمة. ^{[ 9 ]}

تُعدّ دراسة بيانات مطياف الكتلة لنسب النظائر، وخاصةً النظائر المستقرة كالهيدروجين والأكسجين، أداةً أساسيةً لإعادة بناء علم قياس درجات الحرارة القديمة. وتشير الدراسات التي أُجريت على المنخربات البحرية (العوالق/القاعية) ونسب نظائر الكربونات الكلية في منتصف العصر الطباشيري إلى فترة احترار مستمرة امتدت من حوالي 100 مليون  سنة إلى 66  مليون سنة مضت. ^{[ 10 ]} في ذلك الوقت، تراوحت درجات الحرارة في خطوط العرض الجنوبية العليا بين 16 درجة مئوية (61 درجة فهرنهايت) و 32 درجة مئوية (90 درجة فهرنهايت) . ^{[ 11 ]} وقد استُنتجت درجات حرارة خطوط العرض الشمالية العليا في العصر الطباشيري من تحليل نظائر الأكسجين في أصداف عضديات الأرجل والرخويات المحفوظة جيدًا . وتتوافق تقلبات درجات الحرارة مع التغيرات الموسمية التي تتراوح بين 10 و22 درجة مئوية (50 إلى 72 درجة فهرنهايت) . ^{[ 12 ]}      

يمكن أن تُظهر قياسات حلقات النمو من العصر الطباشيري كيف كان المناخ في مختلف أنحاء الأرض. ويُستخدم تحليل أنماط حلقات الأشجار أو حلقات النمو من الأخشاب الأحفورية الطباشيرية بشكل أساسي لاستنتاج معلومات عن المناخ القديم وإنتاجية الغابات. ومن الطرق المفيدة لتحديد عمر حلقات نمو الأشجار علم تحديد أعمار الأشجار . ^{[ 13 ]}

تفترض معظم الدراسات التي تتناول الخشب المتحجر أن العمليات المتعلقة بمعدلات نمو الأشجار في الماضي هي نفسها في الوقت الحاضر، وهو ما يُعرف بمبدأ التماثل . ^{[ 14 ]} وبناءً على ذلك، يمكن استنتاج إنتاجية الغابات من حلقات النمو في أشجار العصر الطباشيري. كانت معدلات نمو الأشجار السنوية في خطوط العرض المنخفضة أعلى بكثير مما هي عليه الآن. وفي خطوط العرض القطبية، تحسنت الإنتاجية بشكل ملحوظ مقارنةً باليوم. ^{[ 2 ]} يشير علم تحديد أعمار الأشجار لحلقات نمو الخشب المتحجر من خطوط العرض العليا إلى وجود ظروف مناخية شبيهة بالاحتباس الحراري على نطاق عالمي خلال هذه الفترة. ^{[ 15 ]}