„Temperaturile în creștere au topit cadavrele din permafrostul antarctic”: ridicarea unuia dintre cei mai emblematici copaci ai Pământului într-o lume incertă

În acest fragment din „Originile stejarului: de la ghinde la specii și arborele vieții” (University of Chicago Press, 2024), autor Andrew L. Hipp explorează condițiile extreme de pe Pământ care au dat naștere stejarului (Quercus), cu fluctuații sălbatice ale climei și plăci tectonice în mișcare.

Dacă am putea să ne întoarcem în timp cu 56 de milioane de ani și să petrecem câteva săptămâni botanind în pădurile temperate din emisfera nordică, la granița dintre Paleocen și Eocen, am fi greu să găsim stejari. Am găsi aligatori și broaște țestoase uriașe pe insula Ellesmere, vizavi de coasta de nord-vest a Groenlandei. Ne-am plimba prin păduri dominate de plante cu flori a căror diversitate se apropia de diversitatea plantelor pe care am putea-o găsi în pădurile moderne din sud-estul Statelor Unite. Am întâlni o diversitate de Fagales, filiații răspândite în emisfera nordică, care în cele din urmă ar da naștere la nuc, mesteacăn, vile dulci, fagi, castani, chinkapins și stejari.

Stejarii înșiși erau, totuși, atât de puțini la număr la acel moment, încât au lăsat puțin polen în noroi și nici ghinde sau frunze pentru a fi recuperate de botanistii din secolul al XXI-lea. Lumea era pe cale să intre într-un val de căldură, maximul termic paleocen-eocen (PETM).

Pe parcursul a 8.000 până la 10.000 de ani, temperaturile atmosferice ar crește, crescând în medie cu 8 grade C [14.4 degrees Fahrenheit] la nivel mondial și atingând cote chiar mai înalte în Arctica. Este posibil ca PETM să fi fost declanșat de o perioadă masivă și prelungită de activitate vulcanică. Magma care gâlgâia printr-o fisură din fundul Atlanticului de Nord a condus o pană între America de Nord și Europa și a turnat un trilion de kilograme [2.2 trillion pounds] de carbon în atmosferă în fiecare an timp de câteva mii de ani.

Creșterea temperaturilor a topit cadavrele din permafrostul antarctic, iar rogozele putrezite, mușchii sphagnum, ciupercile și lichenii, moluștele și marsupialele au returnat gaze cu efect de seră – dioxid de carbon și metan – în atmosferă.

Temperaturile s-au prăbușit apoi la nivelurile inițiale în aproximativ 120.000-220.000 de ani. Asta abia este suficient pentru o dublă interpretare în termeni geologici: când te uiți la o diagramă de temperatură din ultimii 100 de milioane de ani, PETM arată ca un stâlp de gard băgat în versantul dealului în urmă cu 56 de milioane de ani. Merge drept în sus și aproape drept înapoi în jos.

Efectele au fost dramatice. PETM a condus la dispariția a 30%-50% din foraminiferele de pe fundul oceanului adânc – organisme unicelulare care populează mările, mâncând plancton și detritus, hrănind pești mici și melci marini. Mamiferele, șopârlele și țestoasele au migrat pe scară largă de-a lungul continentelor ca răspuns la schimbările climatice, călătorind între podurile terestre nordice care ar deveni prea reci pentru călătoriile regulate ale majorității acestor specii la sfârșitul Eocenului.

În nordul Americii de Sud, pădurile tropicale au fost inundate cu noi plante cu flori: palmieri, ierburi și familia fasolei (Fabaceae) au crescut în diversitate în Eocen, iar familia Spurge – Euphorbiaceae, o familie globală care numără aproximativ 6.500 de specii astăzi – a apărut pentru prima dată în nordul Americii de Sud în timpul PETM.

Primele fosile de stejar

Insectele erbivore, în special minătorii de frunze și hrănitorii de suprafață, au crescut din abundență și s-au specializat. Plantele s-au curs de peisaj: în Bighorn Basin, Wyoming, cel puțin 22 de specii au fost extirpate la începutul PETM, pentru a reveni după ce evenimentul s-a încheiat. Unii dintre acești străini au migrat aproximativ 1.000 de kilometri [600 miles].

Primii stejari fosili pe care îi cunoaștem apar în această lume incertă, de-a lungul a ceea ce este acum un traseu de drumeții care merge la sud de Biserica Sfântul Pankraz din Oberndorf, Austria. În urmă cu cincizeci și șase de milioane de ani, această zonă a Europei a fost disecată în insule și peninsule, care au fost încălzite de ocean.

Ceea ce este acum Sfântul Pankraz zăcea sub ape puțin adânci, la marginea mării. A devenit un depozit pentru polenul din pădurile adiacente, depus alături de planctonul oceanic și dinoflagelate. Pădurea care creștea în zonă era un mozaic de specii subtropicale și temperate, inclusiv membri ai Restionaceae, o familie asemănătoare iarbă care astăzi este limitată la tropicele emisferei sudice; Eotrigonobalanusun gen dispărut al familiei Beech, care se întindea anterior în estul Americii de Nord și în Europa; și rudele familiei de caju de astăzi, ale familiei nalbilor și ale Sapotaceaelor pantropicale.

Lumea intra în ultimele zile ale tropicelor aproape globale. Timp de 4 milioane de ani după ce temperaturile s-au retras din PETM, clima a continuat să se încălzească. Cu 52 de milioane de ani în urmă, lumea a atins cele mai ridicate temperaturi de la dispariția dinozaurilor. Această perioadă de căldură se numește optimul climatic al eocenului timpuriu.

Dacă PETM este ca un stâlp de gard înfipt în dealul de temperatură, optimul climatic al Eocenului timpuriu este ca creasta dealului. Pădurile de specii tropicale care cresc alături de genurile pădurii temperate – artari, ulmi, nuci, mesteacăni, cireși și, în cele din urmă, stejari – s-au răspândit în Arctica înaltă. Nopțile lungi de iarnă au favorizat specii care ar putea rămâne latente luni întregi. Pădurile de foioase se răspândesc pe zonele montane, care acum sunt permafrost și pădure boreală.

Clima a fost cocoțată în vârful unui lung alunecare în jos până în Antropocen, unde ne aflăm astăzi. Stejarii au fost pionierii în ceea ce avea să devină emisfera nordică, în mare parte temperată.

Stejarii nu s-au născut într-un anumit moment sau într-un anume loc. În schimb, undeva în timpul sau înainte de PETM, o populație de plante lemnoase a devenit treptat stejari. Fiecare răsad din această descendență arăta ca copacii care l-au produs. Dacă am fi fost acolo pentru a asista la evoluția acelei populații ancestrale, nu am fi putut în niciun moment să spunem: „Nu au fost stejari ieri, dar astăzi există”.

Înrudit: De unde au venit primele semințe?

Am ajuns cu stejari prin munca constantă a selecției naturale care acționează asupra populațiilor variabile de arbori pe perioade lungi de timp. Această descendență de indivizi și populații care devin încet stejari se numește tulpina cladei stejarului. Este reprezentat pe Arborele Vieții printr-o singură linie.

Populația de arbori care a depus polenul Sf. Pankraz poate reprezenta o crenguță care încolțește din acea tulpină sau una care a încolțit foarte aproape de coroana stejarilor. În ambele cazuri, polenul St. Pankraz este, deocamdată, cel mai bun pariu al nostru cu privire la câți ani au stejarii. Stejarii probabil se întorc cel puțin cu puțin mai mult decât aceste fosile, mai vechi decât PETM: fosilele sunt greu de găsit, așa că este rezonabil să bănuim că s-ar putea să le fi ratat unele mai vechi. Dar aceste fosile ne oferă un reper prin care să datam stejarul vieții.

Primul eveniment de speciație pe care îl cunoaștem în stejari a avut loc probabil în decurs de 8 milioane de ani de la fosila de stejar St. Pankraz. A împărțit stejarii în două filiații: una care este astăzi limitată la Eurasia și Africa de Nord și una care a evoluat în Americi și abia mai târziu s-a întors în Eurasia. Cladele surori – care se nasc ca specii surori – pot apărea în regiuni geografice separate atunci când populația lor ancestrală devine subdivizată fizic. Un lanț de munți, un râu, un deșert, o întindere de ocean sau orice altă barieră între cele două părți ale populației împiedică semințele și polenul să se deplaseze între cele două noi populații. Adesea rezultă speciația și nașterea de noi clade.

Răspândirea Oceanului Atlantic este o explicație plauzibilă pentru acest prim eveniment de speciație a stejarului. Magma care s-a revărsat în Atlanticul de Nord în largul coastei Irlandei la începutul PETM a adăugat crustă la marginea de est a plăcii nord-americane (tectonice) și la marginea de vest a plăcii eurasiatice. Continuă să facă asta și astăzi, depărtând continentele la o rată de aproximativ un inch pe an.

Pe măsură ce Atlanticul s-a extins, populația ancestrală a tuturor stejarilor de azi ar fi putut călărește continentele din emisfera nordică. Dacă da, strămoșul stejarilor pe care îi cunoaștem astăzi a fost o populație larg răspândită, care a fost despicată în jumătate pe măsură ce America de Nord se îndrepta spre vest.

Andrew L. Hipp este director de herbar și om de știință principal în sistematica plantelor la Morton Arboretum, precum și lector la Universitatea din Chicago. Lucrarea creativă a lui Hipp a apărut în Arnoldia, Scientific American, International Oaks: The Journal of the International Oak Society, Places Journal și blogul său de istorie naturală, A Botanist’s Field Notes. El este autorul cărții Field Guide to Wisconsin Sedges și șaisprezece cărți pentru copii pe o varietate de subiecte de istorie naturală.