Reakcja roślin nagozalążkowych na stresy klimatyczne w triasie i jurze Polski
Streszczenie
Celem projektu jest zbadanie reakcji roślin nagozalążkowych na zmiany stężenia CO2 w atmosferze i związane z tym zmiany temperatury w okresie od górnego triasu do górnej jury i ukazanie w ten sposób strategii przystosowawczych flor przedangiospermalnych do zmian klimatycznych.
Jedną z metod pozwalających na określenie wahań stężenia atmosferycznego CO2 jest analiza zawartości izotopu węgla 13C w liściach roślin kopalnych. Zawartość ta podwyższa się na skutek obniżenia stężenia CO2 w atmosferze (warunki stresowe). Wynika to z faktu, iż podczas fotosyntezy rośliny są zmuszone do przyswajania trudniej dyfundującej cząsteczki 13CO2. W warunkach optymalnych (wysokie stężenie CO2) rośliny wykorzystują głównie łatwiej przyswajalny izotop węgla 12C. Izotop 13C jest stabilny i utrzymuje się w liściach nawet po ich fosylizacji. Analiza zawartości izotopów 12C i 13C pozwala na wyliczenie wskaźnika δ, którego ujemne wartości wskazują na stres klimatyczny, natomiast dodatnie świadczą o warunkach sprzyjających do wzrostu.
W badaniach paleoklimatu można wykorzystać także fakt, iż pomiędzy stężeniem atmosferycznego CO2 i metabolizmem roślin istnieje zależność, która przekłada się na wartości suchej masy liści odzwierciedlonej przez wielkość komórek epidermy. Liście o wysokiej masie mają mniejsze i bardzej upakowane komórki. Wyższa gęstość komórek oznacza stan stresu i relatywnie niższą zawartość wody. To z kolei decyduje o łatwopalności zbiorowiska roślinnego, czyli również o częstości i charakterystyce pożarów (co jest widoczne w zapisie kopalnym). Jeszcze jedną metodą określania wahań CO2 jest obliczanie indeksu aparatów szparkowych (stomatal index, SI) bazującego na odwrotnej zależności pomiędzy gęstością aparatów szparkowych a zawartością CO2 w powietrzu. Aby zwiększyć szanse uzyskania wiarygodnych wyników w projekcie stosowane będą wszystkie opisane wyżej metody.
Badania przeprowadzone zostaną na kilkunastu stanowiskach obejmujących okres od górnego triasu do górnej jury, głównie na terenie Polski południowej (zmiany roślinności w przestrzeni), oraz w kilku wierceniach (zmiany w czasie), na znanych zespołach roślinnych i kilku nowych, oznaczanych dla potrzeb tego projektu. W projekcie szacowana będzie między innymi sucha masa liści oraz wykonana zostanie analiza geochemiczna węgli drzewnych (aby powiązać występowanie i cechy pożarów naturalnych z charakterystyką roślinności). Do określania zmian roślinności wykorzystane zostaną także dane palinologiczne. Uzyskane wyniki porównane zostaną z wynikami badań stresu klimatycznego na Grenlandii, w których wykorzystywano opisane wyżej metody.
Dane z analiz zostaną udostępnione online, w systemie międzynarodowego projektu Community Paleo-CO2 mającego na celu badanie zmian klimatycznych w skali światowej.
Jurajski liść benetyta Ptilozamites sp. ze stanowiska Borzęta.
Foto: Maria Barbacka.
Jurajski liść benetyta Otozamites sp. ze stanowiska Borzęta.
Foto: Maria Barbacka.
Kutykula z jurajskiej paproci nasiennej Pachypteris rhomboidalis ze stanowiska Cianowice.
Foto: Maria Barbacka.