walnut ancient
© Florida Museum photo by Jeff GageTri nove vrste oraha pronađene su iznad Arktičkog kruga, ostaci vremena kada su Sjeverni i Južni pol bili prekriveni šumama
Otkriće izumrlih oraha na Arktiku sugerira topliju povijesnu klimu s gustim šumama, proširujući naše znanje o evoluciji i geografskoj rasprostranjenosti oraha.

Znanstvenici su otkrili tri nove vrste izumrlih oraha na otoku iznad Arktičkog kruga. Fosili su otkriveni sjevernije od bilo koje poznate vrste oraha, žive ili izumrle, i predstavljaju neke od najstarijih poznatih zapisa ove skupine.

Smrznuta pustinja s bujnom prošlošću

Danas je kanadski otok lišen gotovo svega života. Od tada je na obali Arktičkog oceana postojala bujna prašuma najprije je zakopan ispod slojeva sedimenta, a zatim nakupljenog leda, ostavljajući ga smrznutim u vremenu.

walnut ancient
© James BasingerOrasi su bili krti i lako su se prepolovili
"Kad uđete na nalazište, prvo što primijetite su ti veliki panjevi, promjera metar ili više, koji su još uvijek ukorijenjeni u tlu u kojem su rasli. To nije na svom mjestu. Najbliža živuća stabla su 3-000 kilometara daleko", rekao je koautor studije James Basinger, profesor emeritus geoloških znanosti na Sveučilištu Saskatchewan.

Panjevi su toliko uočljivi da se mogu uočiti iz zraka. Godine 1985. osoblje Kanadskog geološkog instituta otkrilo je fosilnu šumu Axela Heiberga dok su helikopterom vršili istraživanje područja. Godinu dana kasnije, paleobotaničari su se vratili na nalazište i pronašli fosile različite od svega što su prije vidjeli.
walnut fossils
© James BasingerVećina fosila oraha bila je manja od 3 cm
"Nema baš puno mjesta u blizini gdje možete otići vidjeti fosile koji su tako dobro očuvani", rekao je Steven Manchester, glavni autor studije i kustos paleobotanike u Prirodoslovnom muzeju Floride.

U većini slučajeva fosilizaciju karakterizira organska tvar koja se tijekom vremena zamjenjuje mineralima. U drugim slučajevima, organska tvar se zagrijava i komprimira u ugljen ili spaljuje u šumskim požarima i čuva kao drveni ugljen. Ali to nije slučaj s fosilima s Axela Heiberga. Drvo, lišće, češeri, orasi i plodovi naizgled su nepromijenjeni. Ovaj jedinstveni oblik očuvanja naziva se mumificiranjem, a odvija se samo u vrlo specifičnim i rijetkim okolnostima.

"Stvari se mogu razgraditi pomoću bakterija i gljivica, mogu se kotrljati po riječnom koritu i uništiti; postoji mnogo načina da se materijal izgubi prije nego što postane fosiliziran", rekao je Basinger. Ali drevne šume na Axel Heibergu bile su brzo zakopane pod močvarnim i jezerskim sedimentima. Kako se globalna klima hladila, ti su procesi bili usporeni.
arctic island
© James BasingerFosilizirani panjevi s otoka Axela Heiberga još su stajali nakon što su milijunima godina bili zamrznuti ispod leda
Basinger je bio među prvim istraživačima koji su proučavali šumu. Neplodne površine Arktika i jaki vjetrovi učinili su nevjerojatno lakim prikupljanje uzoraka. "Možete vidjeti nekoliko fosila na površini i odabrati ono što možete. Ali vratite se sljedeće godine, kada je došlo do male erozije, a na površini ih bude još nekoliko. Tijekom nekoliko godina, zapravo možete dobiti veliku kolekciju", rekao je.

Orasi su bili erodirani iz tla i sjedili su na površini. "U jednom slučaju, orasi su koncentrirani na jednom mjestu, vjerojatno su ih tamo pohranile životinje", rekao je Basinger. Neki od fosilnih oraha također imaju izgrizene rupe, što ukazuje da su bili izvor hrane za lokalne životinje.

Tijekom petnaest godina Basinger i njegovi kolege pronašli su više od tisuću fosila orašastih plodova i sjemenki i vratili ih u Saskatchewan na proučavanje.
Eocene
© Glen Fergus, CC BY-SA Unveiling Earth's Ancient ClimateTemperature su bile iznimno visoke tijekom eocenske epohe
Kad biste pogledali unatrag 45 milijuna godina u srednji eocen, Zemljini bi polovi bili neprepoznatljivi. U to su vrijeme Antarktika i Arktički krug bili topli i prekriveni šumama, u oštrom kontrastu s ledenim pustinjama koje danas povezujemo s tom regijom.

Zbog svoje velike geografske širine, polarne regije imale su relativno kratke vegetacijske sezone, ali su to nadoknadile iznimno dugim ljetnim danima, primajući i do dvadeset sati sunčeve svjetlosti. S druge strane, zime je karakterizirao gotovo potpuni mrak, no temperature su rijetko dosezale ledište.

Paleontološki i geološki zapisi pokazuju da je u to vrijeme bilo više CO2 u Zemljinoj atmosferi, što je rezultiralo temperaturama koje su bile mnogo više nego sada. Ovaj globalni staklenik je zauzvrat stvorio tople oceanske cirkulacije koje su Arktički ocean održavale slobodnim od leda.

"Daleki sjever podržavao je šume u stilu sekvoje", rekao je Basinger. Postojale su močvare čempresa i planinske šume, u kojima su kipovi rasli do 40 metara visine. Krošnje su uključivale desetke stabala, kao što su sekvoje, cedrovi, hikorije, borovi, smreke, kukute, ariši, breze, ginkovi i, naravno, orasi.
Margaret Mountains
© James Basinger New Insights from Ancient NutsNalazište fosila nalazi se u planinama princeze Margarete na otoku Axel Heiberg
Kao stručnjak za evolucijsku povijest obitelji oraha, Manchester je pomogao da se desetljećima dugi projekt dovrši. Napravio je CT skeniranje oraha s otoka i opisao tri dosad nepoznate vrste.

"CT skeniranje nam omogućuje da pokažemo detalje unutarnje strukture ovih orašastih plodova koje je nekoć bilo jako teško nabaviti", rekao je Manchester. Prije CT skenera, tradicionalne metode za proučavanje fosila uključivale su zamorno seciranje i rezanje uzoraka u različitim smjerovima, uništavajući ih u procesu.

Nakon skeniranja nekoliko najpotpunije očuvanih fosila, Manchester ih je usporedio s orasima kako modernih tako i izumrlih vrsta oraha. Nacionalna spremišta, kao što je iDigBio, omogućuju istraživačima da lako pronađu muzejske primjerke pohranjene bilo gdje u Sjedinjenim Državama. Fosili nisu odgovarali ničemu što je do sada bilo otkriveno i stoga je utvrđeno da predstavljaju tri nove vrste u rodu Juglans.

Na temelju isključivo genetskih podataka živih vrsta, istraživači su nekoć mislili da obitelj oraha potječe negdje iz Azije. Međutim, u novije vrijeme podaci o fosilima pokazuju da su se umjesto toga prvi put pojavili u toplim, vlažnim okruženjima Sjeverne Amerike ili Europe. Kako se obitelj diverzificirala, neke su se vrste prilagodile hladnijim uvjetima, što im je omogućilo da prošire svoje područje na više geografske širine.

Fosili iz ove studije dodaju jasniju sliku o tome kako su orasi evoluirali tijekom razdoblja intenzivnih klimatskih promjena i odakle su naše moderne vrste došle.
Referenca: "Arktički orasi! Orašasti plodovi Juglans (Juglandaceae) iz srednjeg eocena otoka Axel Heiberg, Sjeverna Kanada" Steven R. Manchester, Robin Wilson, Yusheng (Chris) Liu i James F. Basinger, 27. lipnja 2024., Međunarodni časopis biljnih znanosti.
DOI: 10.1086/730541