大约5000万年前，北极极地地区有大片茂密的落叶林，而如今这里植被稀疏。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的结合。然而，这些高纬度地区也普遍存在同样的极端光照条件——冬季持续数月的黑暗，夏季太阳永不落下，即使它在天空中很低。

当茂密的落叶林覆盖北极时

今天地球上没有可比的环境条件。在他们的新研究中，图宾根大学地球科学系的WilfriedKonrad博士和ChristopherTraiser博士与斯图加特国家自然历史博物馆的AnitaRoth-Nebelsick博士合作，调查了始新世植物生存了。

研究人员想知道，考虑到白天的时间差异极大，这些植物是否能够平衡它们的光照需求，以及当时常见的大叶落叶树是否在其中发挥了作用。研究人员将光合作用性能的定量模型应用于桂树(Cercidiphyllumjaponicum)的化石亲戚，该模型可以复制特定的光照条件。该研究已发表在《古海洋学和古气候学》杂志上。

精密模型

植物利用阳光进行生长，通过光合作用将空气中的水和二氧化碳转化为有机物，产生树枝和树叶等生物质。

为了更多地了解始新世北极森林的生产力，研究小组在当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西北部奥登瓦尔德。虽然它不是位于高纬度，而是处于中纬度，但今天那里的落叶林的气候条件与始新世斯匹次卑尔根群岛的气候条件相似，”康拉德解释道。

在对前北极森林生产力的计算中，研究人员使用了大量数据来量化蒸发和光合作用。他们还研究了叶子大小如何影响气体和物质的交换。

康拉德说：“根据我们的结果，当时树木的叶子是大还是小并没有起到决定性作用。”另一方面，气温和光照产生了意想不到的强烈影响。由于埃尔斯米尔岛位于比斯匹次卑尔根岛更北一点的地方，因此每年植被期的日照时间要多得多。再加上埃尔斯米尔岛的温度略高，这导致其光合作用能力比斯匹次卑尔根岛高得多。

“总的来说，我们取得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作用能力，从而可能提高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，光合作用输出可能比温带地区至少高出30%至60%今天的中纬度地点。”他说，增强的主要因素是大气中二氧化碳含量的增加。

“因此，此类森林光合作用能力的增加也可能涉及目前二氧化碳水平的上升。然而，由于土壤特性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，”康拉德说。

康拉德说，全球变暖也没有类似的栖息地。“某些地区的环境情况可能会很快发生变化。预测未来趋势是一项重大挑战，”他说。“然而，地球过去就有相应的栖息地。因此，对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。”