大约5000万年前，在北极的极地地区有广阔而茂密的落叶森林，而今天这里只有稀疏的植被。森林的存在是由于始新世的条件——温室气候和大气中二氧化碳含量几乎是今天的两倍。然而，在这些高纬度地区，同样的极端光照条件普遍存在——冬天连续几个月都是黑暗的，夏天太阳永远不会落下，即使它在天空中很低。
今天的地球上没有类似的环境条件。在他们的新研究中，来自
研究人员想知道这些植物是否能够平衡它们的光需求，考虑到白天的时间差异很大，以及当时常见的大叶落叶树木是否在这方面发挥了作用。研究人员将光合作用性能的定量模型应用于Katsura树(Cercidiphyllum japonicum)的化石亲戚，该模型可以复制特定的光照条件。这项研究发表在《古海洋学和古气候学》杂志上。
复杂的模型
植物通过光合作用将空气中的水和二氧化碳转化为有机物质，产生树枝和叶子等生物质，从而利用阳光生长。
为了更多地了解始新世北极森林的生产力，研究小组在目前的研究中使用了来自两个北极地点的数据。这些植物化石分别来自加拿大埃尔斯米尔岛的斯滕库尔峡湾和挪威斯瓦尔巴群岛的斯匹次卑尔根岛。
“为了进行比较，我们使用了德国达姆施塔特附近的奥登瓦尔德西北部。虽然它不是位于高纬度地区，而是位于中纬度地区，但今天那里的落叶林的气候条件与始新世的斯匹次卑尔根岛相似，”康拉德解释说。
在计算前北极森林的生产力时，研究人员纳入了大量的数据来量化蒸发和光合作用。他们还研究了叶片大小如何影响气体和物质的交换。
康拉德说:“根据我们的研究结果，当时树木的叶子是大还是小并没有起决定性作用。”另一方面，气温和光照的影响出乎意料地强烈。因为埃尔斯米尔岛比斯匹次卑尔根岛更靠北一点，所以在每年的生长期，日照时间要长得多。加上埃尔斯米尔岛略高的温度，这导致了比斯匹次卑尔根岛高得多的光合能力。
“总的来说，我们得出了令人惊讶的高森林生产力，”康拉德说。“我们假设始新世的气候条件增强了树木的光合能力，因此可能也增强了它们的生物量生产力。根据目前植物光合装置的生理数据，光合作用的输出可能比今天温带中纬度地区至少高出30%到60%。”他说，这种增强的主要因素是大气中二氧化碳含量的增加。
“因此，这些森林光合能力的增加也可能涉及目前不断上升的二氧化碳水平。然而，由于土壤性质和光照条件对植物生产力有重大影响，因此这些说法不能一概而论，”Konrad说。
康拉德说，全球变暖也没有可比的栖息地。“在一些地区，环境可能会很快发生变化。预测未来趋势是一项重大挑战。“然而，地球过去也有相应的栖息地。因此，关于古气候的发现可以帮助改进未来气候发展的模型及其预测。”
