پیش‌زمینه علمی: رویداد انقراض پرمین-تریاس و تاثیرات آن بر زیست‌کره زمین
حدود ۲۵۲ میلیون سال پیش، یکی از تراژیک‌ترین رویدادهای تاریخ زمین رخ داد: انقراض پرمین-تریاس، که با عنوان «مرگ بزرگ» نیز شناخته می‌شود. این رویداد نابودکننده به عنوان شدیدترین انقراض از میان پنج انقراض بزرگ ۵۳۹ میلیون سال اخیر، بیش از ۹۴ درصد گونه‌های دریایی و ۷۰ درصد خانواده‌های مهره‌داران خشکی را از میان برد. در همین حال، جنگل‌های گرمسیری به عنوان مهم‌ترین مخازن کربن و فاکتور مؤثر در تنظیم آب و هوای سیاره، با کاهش شدیدی مواجه شدند.
این رویداد به سرعت با افزایش حجم قابل توجه گازهای گلخانه‌ای و به دنبال آن، گرمایش شدید و ناگهانی جو زمین همراه بود. اما آنچه مدت‌ها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده، علت ماندگاری این شرایط فوق‌العاده گرم برای میلیون‌ها سال پس از شروع رویداد است.
در پژوهشی که به تازگی در نشریه معتبر Nature Communications منتشر شده، محققان توانسته‌اند به این راز پاسخ دهند: کاهش شدید جنگل‌های گرمسیری سبب تداوم حالت گلخانه‌ای زمین شد و فرضیه عبور آب‌وهوای زمین از «نقاط سرنوشت‌ساز» را که منجر به فروپاشی زیست‌محیطی می‌شود، تایید کرد.
انفجار آتشفشانی عظیم: عامل آغازگر انقراض پرمین-تریاس
عامل آغازگر این انقراض بزرگ، فوران گسترده گدازه‌های آتشفشانی در منطقه‌ای است که امروز سیبری معاصر نامیده می‌شود و به «تله‌های سیبری» معروف است. این جریان‌های عظیم گدازه در حوضه‌های رسوبی حاوی مواد آلی گسترده فوران کردند. دمای بالای گدازه‌ها باعث ذوب سنگ‌های اطراف و آزادسازی مقدار عظیمی از دی‌اکسیدکربن به جو شد؛ این فرایند می‌توانست در مدت زمانی ۵۰ هزار تا ۵۰۰ هزار سال رخ دهد.
افزایش سرسام‌آور دی‌اکسیدکربن و متعاقباً بالا رفتن دمای زمین، عامل اصلی مرگ و نابودی موجودات آن دوران بود. بر اساس شواهد، در خشکی دمای میانگین سطحی بین ۶ تا ۱۰ درجه سانتی‌گراد افزایش یافت؛ افزایشی آن‌قدر سریع که امکان تکامل یا سازگاری برای بسیاری از گونه‌ها وجود نداشت. معمولاً پس از فوران‌های مشابه، سامانه اقلیمی زمین طی صد هزار تا یک میلیون سال به حالت قبلی بازمی‌گردد؛ اما شرایط «ابرگلخانه‌ای» این دوره که میانگین دمای مناطق استوایی را به بیش از ۳۴ درجه سانتی‌گراد (۸ درجه بالاتر از میانگین فعلی) رساند، به مدت تقریبی پنج میلیون سال باقی ماند.
مرگ جنگل‌ها و اختلال در چرخه کربن ارگانیک
برای درک چرایی پایدارماندن گرمایش، محققان سوابق فسیلی بیوم‌های مختلف گیاهان خشکی شامل مناطق خشک، گرمسیری، نیمه‌گرمسیری، معتدل و تپه‌ای را مطالعه کرده‌اند. بررسی‌ها نشان داد که گرمایش زمین در این دوره آن‌قدر سریع رخ داد که به نابودی پوشش گیاهی عرض‌های پایین تا متوسط، و به‌ویژه جنگل‌های بارانی انجامید؛ امری که به کاهش چشمگیر بازده چرخه کربن ارگانیک اندکی پس از فوران‌های آتشفشانی انجامید.
گیاهان به دلیل توان محدود در جابجایی، نسبت به تغییرات شدید دما بسیار آسیب‌پذیر بودند. پیش از رویداد انقراض، مناطقی وسیع از باتلاق‌ها و جنگل‌های گرمسیری و نیمه‌گرمسیری نقش مخزن قوی کربن را داشتند؛ اما داده‌های فسیلی و بازسازی‌های حاصل از حفاری‌ها و بانک‌های اطلاعاتی نشان دادند که این بیوم‌ها به‌طور کامل از نواحی استوایی حذف شده‌اند و یک «شکاف زغالی» چند میلیونی ساله در لایه‌های زمین‌شناسی شکل گرفته است.
پس از آن، این جنگل‌های عظیم جای خود را به گیاهان ریز و ابتدایی لیکوپود (با ارتفاع ۲ تا ۲۰ سانتی‌متر) دادند. بقایای گیاهان بزرگ‌تر تنها در نزدیکی قطب‌ها و مناطق ساحلی یا کوهستانی خنک‌تر باقی ماند، تا جایی که حدود پنج میلیون سال بعد، مجدد زمین را با پوشش گیاهی خود فراگرفتند، اما همچنان کارایی این گیاهان در تثبیت کربن نسبت به گونه‌های قبلی پایین‌تر بود.
به‌عبارت دیگر، حذف جنگل‌های بارانی استوایی و جایگزینی آن‌ها با پوشش‌های مقاوم به خشکی و بوته‌ای (مانند گونه‌های مالله یا اسپینیفکس استرالیا) کارایی تعادل کربنی سیاره را به شدت کاهش داد.
بازگشت تدریجی جنگل‌ها و احیای چرخه کربن
بر اساس داده‌های زیست‌شناسی امروزی و فسیل‌ها، پژوهشگران نرخ جذب کربن دی‌اکسید اتمسفری و ذخیره آن به صورت ماده آلی (تولید اولیه خالص) برای هر بیوم را برآورد کردند. سپس با بهره‌گیری از مدل پیشرفته SCION که مختص شبیه‌سازی چرخه کربن است، این فرضیه را به صورت عددی آزمودند.
نتیجه بررسی مدل‌ها نشان داد که افزایش اولیه دما به‌دلیل فوران سیبری حدود پنج تا شش میلیون سال پس از رویداد ادامه یافت که مستقیماً حاصل افت تولید اولیه خالص بود. تنها زمانی که پوشش گیاهی بار دیگر گسترش یافت و چرخه کربن ارگانیک راه‌اندازی شد، زمین به آرامی از وضعیت فوق‌گلخانه‌ای خارج شد.
اهمیت بیوم‌های گیاهی در حفظ تعادل اقلیم و پیامدهای آینده
مقایسه تحولات اقلیم در گذشته زمین‌شناسی با تغییرات امروزی همواره چالش‌زاست؛ زیرا دگرگونی‌های گذشته طی هزاران تا صدها هزار سال اتفاق می‌افتادند، در حالی که ما امروز با سرعتی بسیار بالاتر، تغییرات اقلیمی را تجربه می‌کنیم.
با این وجود، یافته‌های پژوهش‌ها نشان می‌دهد که حتی زیست‌بوم مقاوم زمین هم در برابر تغییرات گسترده با آهنگ بسیار سریع، ناتوان است و نیاز به دگرگونی ژرف در ساختارهای زیستی دارد. نمونه آن در انقراض پرمین-تریاس، ناتوانی گیاهان برای سازگاری طی هزار تا ده هزار سال بود که به موج انقراض عظیم منتهی شد.
این مطالعه تأکید می‌کند که بیوم‌های گیاهی گرمسیری و نیمه‌گرمسیری نه تنها برای حفظ تعادل آب و هوایی زمین اساسی هستند، بلکه تخریب آن‌ها می‌تواند به تشدید گرمایش و عبور از نقاط برگشت اقلیمی منجر شود—امری که امروز نیز با جنگل‌زدایی و تخریب اکوسیستم‌های حیاتی، تهدیدی جدی برای سیاره محسوب می‌شود.
جمع‌بندی
تحقیقات جدید نشان می‌دهد که تداوم گرمایش شدید زمین پس از انقراض پرمین-تریاس تا حد زیادی ناشی از فقدان طولانی‌مدت پوشش گیاهی گرمسیری و اختلال در چرخه کربن ارگانیک بوده است. بازیابی اکوسیستم‌های گیاهی میلیون‌ها سال طول کشید تا دوباره تعادل اقلیمی برقرار شود. این یافته‌ها ضمن ارائه چشم‌اندازی تاریخی، برای درک پیامدهای تخریب جنگل‌ها و تغییرات اقلیمی معاصر نیز اهمیت حیاتی دارند و هشداردهنده لزوم حفاظت از بیوم‌های کلیدی و اجتناب از عبور از نقاط سرنوشت‌ساز اقلیمی هستند.
