Helsingin yliopiston, Pekingin yliopiston ja Kiinan Tiedeakatamian tutkijoita Shanxin maakunnassa Kiinassa.
Alue on kuuluisa "punaisesta savesta", tuulen kuljettamasta aineksesta, jossa on runsaasti nisäkäsfossiilejä (ns. lohikäärmeenluuta) ajalta 5.5 – 7.5 miljoonaa vuotta sitten. Nisäkäsfossiileja tutkimalla selvitetään, miten kasvillisuus ja ilmasto ovat vaihdelleet alueittain ja ajan kuluessa. Tätä tietoa voidaan käyttää mm. paleoilmastomallien tulosten todentamiseen.

Helsingin yliopiston paleontologit ja geologit ovat viime vuosikymmeninä kunnostautuneet mannertenlaajuisten ympäristönmuutosten ja niiden biologisten seurausten tutkijoina. Yksi merkittävimpiä tutkimusalueita on ollut 7 – 11 miljoonan vuoden takainen mioseeniaika, jota on tutkittu 1980-luvulta lähtien.

Mioseenitutkimuksen perustana on laaja kenttätutkimus, jonka tuloksista saadaan koottua erilaisia mitattavia suureita. Lähtökohtana on se, että kasvi- ja nisäkäsfossiilien avulla voidaan epäsuorasti määrittää maapallon ilmastohistoriaa. Nämä fossiiliaineiston säännönmukaiset piirteet olivat myös lähtökohtana mallinnusyhteistyölle CSC:n kanssa.

”Fossiiliaineistoa ja niistä laskettuja ympäristöarvioita tarkastellessa ei voinut välttyä ajatukselta, että samanaikaisten, olivat ne sitten saman- tai erisuuntaisia, sääilmiöiden syyt ovat samoja. Nykypäivän
laajoilla alueilla vaikuttavat sykliset vaihtelut, kuten el Ninõ/La Nina, ovat esimerkkejä ilmakehän kiertokulusta”, kertoo tutkimushankkeen käynnistäjä, professori Mikael Fortelius.

Kruunukorkeus kertoo ilmastosta

Monitieteisessä projektissa selvitetään, miten ilmasto on vaikuttanut muinaisajan eläin- ja kasvilajien levinneisyysalueisiin, lajiutumiseen ja sukupuuttoihin, sekä päinvastoin. Sen puitteissa tutkitaan myös ilmakehän ja meren kiertoliikettä mioseenin aikana.

Mioseenimallinnukselle yksi tärkeimpiä suureita on kasvinsyöjänisäkkäiden hampaiden kruunukorkeus sadannan mittana. ”Hampaan kulutuksen perusteella voi päätellä, minkälaista ravintoa eläin on syönyt. Ravinnon perusteella on voitu määritellä alueen olosuhteita, kun tietty kasvi vaatii tiettyä lämpötilaa ja sademäärää”, Fortelius kertoo.

Kun suure, eli tässä tapauksessa hampaan kruunukorkeus, ei ole riippuvainen lajista tai lauman pääluvusta, on huomattu, että pitkän aikavälin ympäristömuutoksia, niiden mekanismeja sekä seurauksia on helpompi ymmärtää. ”Tämä oli ikkuna, josta hyppäsimme sisään paleontologeina: voisiko aineiston perusteella
selittää, miksi Kiinassa sademäärät kasvavat samaan aikaan kun sää Välimerellä ilmasto kuivuu.”

Lämmintä ja kosteaa

Mioseeniaika tunnetaan ilmastoltaan lämpimämpänä ja kosteampana kuin nykypäivä. Keskilämpötila on ollut tuolloin 2,9 °C nykyistä lämpimämpi. Vesistöt ovat pysyneet avoimina läpi vuoden pohjoisillakin alueilla, ja nykyään itsestään selvinä pidettävät pohjois-etelälämpötilavaihtelut olivat tuolloin huomattavasti pienemmät. Esimerkiksi tuon ajan metsävyöhykkeet olivat laajoja ainavihantia metsiä, jotka ulottuivat huomattavasti
lähemmäksi napa-alueita. Mioseenimetsien ja -niittyjen eläimistö oli runsas, aina kolmivarpaisista hevoseläimistä, kuten Hipparion, sapelihammaskissoihin, kuten Machairodus.

Eräs viime vuosikymmenien menestystekijöistä on ollut Helsingin yliopistossa ylläpidetty kansainväliseen tietokantaan tallennettu informaatio sukupuuttoon kuolleista nisäkkäistä. Ajallisesti ja alueellisesti kattavaan fossiilisten nisäkkäiden tietokantaan NOW (Neogene of the Old World) on kerätty tietoa nisäkkäiden levinneisyydestä, löytöpaikoista ja ekologiasta. 

Mikael Forteliuksen ryhmä on laskenut kuinka paljon Saharan muuttuminen aavikoksi olisi vaikuttanut Mioseenikaudella. Vaalea aavikko heijastaa lämpöä ja valoa takaisin monta kertaa enemmän kuin tummempisävyinen kasvillisuus. Mallin mukaan savannin korvaaminen aavikolla olisi johtanut lähialueella Pohjois-Afrikassa ilmaston viilenemiseen.

Muna vai kana?

Yleensä ajatellaan, että ilmasto vaikuttaa yksisuuntaisesti kasvillisuuteen, mutta paleontologien mukaa asia ei ole aivan niin yksinkertainen. Tietty takaisinkytkentä on tutkimusten mukaan olemassa. ”Kasvien haihdunta vaikuttaa suoraan ilmaston kosteusprosenttiin, ja erilaiset kasvillisuusalueet heijastavat lämpöä eri tavoin. Nämä vaikutukset kertautuvat ilmakehässä”, Fortelius kertoo.

Tietyillä alueilla elänyt kasvillisuus voi vaikuttaa globaalisti. ”Olemme laskeneet kuinka paljon on vaikuttanut se, että Sahara on ollut ennen savanni ja kuinka paljon Saharan muuttuminen aavikoksi olisi vaikuttanut Mioseenikaudella.” Vaalea aavikko heijastaa lämpöä ja valoa takaisin monta kertaa enemmän kuin tummempisävyinen kasvillisuus. Mallin mukaan savannin korvaaminen aavikolla olisi johtanut lähialueella Pohjois-Afrikassa viilenemiseen ja kuivumiseen, Keski-Aasiassa viilenemiseen, Kaakkois- ja Itä-Aasiassa  sademäärä olisi noussut hieman (monsuuni olisi voimistunut), Pohjois-Amerikassa olisi tapahtunut viilenemistä.

Tärkeimpiä, tähänkin päivään linkittyvä kysymyksiä on esimerkiksi se, miten kasviekosysteemien kehittyminen vaikuttaa meren pintalämpötiloihin ja kuinka voimakkaita vaikutuksia tällä on kokonaisekosysteemiin. Prosessit ovat periaatteessa universaaleja, ja malleja voidaan soveltaa niin kymmenen miljoonan vuoden takaiseen kuin nykypäivään tai tulevaisuuteen.

”Jos leikitään, että nykyaika on vain yksi aikahorisontti fossiiliaineistossa, ja nykypäivän lajeista tiedetään saman verran kuin mioseenin lajeista, voidaan mallinnuksen avulla laskea eri skenaarioita myös tulevaisuudelle.””Tietysti täytyy olla varovainen sanoissaan. En väitä, että voisimme mallintaa tulevaisuutta tarkemmin kuin suuret, tulevaisuuden mallintamiseen erikoistuneet kansainväliset projektit”, Fortelius
naurahtaa. ■

Samppa Haapio