The Ancient Fossil Forests of Antarctica

Lebih dari seratus tahun yang lalu, ekspedisi Robert Falcon Scott ke Antartika menemukan fosil tumbuhan di Beardmore Glacier, kurang dari 500 km dari Kutub Selatan. Edward Wilson, yang merupakan kepala ilmuwan ekspedisi tersebut, mencatat temuan itu dalam buku hariannya, menyatakan bahwa "kebanyakan daun yang lebih besar mirip dengan daun beech dalam bentuk dan venasinya."

Pada saat itu, temuan ini diabaikan oleh para ilmuwan sebagai kesalahan identifikasi, dan signifikansinya terlewatkan selama lebih dari 100 tahun. Tapi ketika kamu menginjakkan kaki di Semenanjung Antartika atau wilayah Ross Ice Shelf hari ini, banyak kemajuan ilmiah telah membuktikan bahwa kamu sebenarnya sedang berjalan di hutan kuno yang pernah berkembang pesat.

Pohon konifer Antartika

Di bagian kecil Alexander Island, di pantai barat Semenanjung Antartika, pohon fosil kuno yang berusia 100 juta tahun bisa ditemukan, dengan batang setinggi tujuh meter masih berdiri tegak. Akar pohon konifer ini masih terhubung dengan deposit tanah karbon hingga hari ini. Sistem akar mereka menunjukkan bahwa pohon-pohon ini tumbuh subur di dataran kaya di sepanjang sungai besar yang berkelok-kelok.

Namun, pasir kasar yang mengubur batang menunjukkan kekuatan banjir di daerah tersebut yang akhirnya menutupi seluruh dataran dengan sedimen tebal. Daun fosil yang ditemukan di daerah tersebut menunjukkan bahwa ada keragaman besar tumbuhan yang pernah hidup di sana. Faktanya, daerah tersebut didominasi oleh spesies evergreen dan memiliki hutan hujan sedang di sekitar 75°S, sementara hari ini lintang ini dingin dan beku.

100 juta tahun yang lalu, meskipun musim dingin menyaksikan sekitar 70 hari kegelapan, hutan-hutan ini berkembang dalam kondisi yang jauh lebih hangat. Kehangatan datang dari ukuran daratan, dengan Gondwanaland menjaga arus dingin yang saat ini mengelilingi Antartika. Peneliti menemukan bahwa dataran banjir di daerah tersebut ditutupi dengan pakis, podocarp kecil, dan konifer. Di dataran pantai, hutan kanopi terbuka dipenuhi dengan konifer dan pakis.

Iklim hangat Antartika dulu

Tidak seperti suhu saat ini di Semenanjung Antartika, daun fosil yang ditemukan di batu pasir dan batu lanau di James Ross Basin menunjukkan bahwa suhu tahunan rata-rata untuk daerah tersebut adalah 13 – 21°C. Tumbuhan fosil menunjukkan bahwa daerah tersebut memiliki iklim hangat tanpa periode panjang suhu musim dingin di bawah titik beku, serta kelembaban udara yang cukup untuk pertumbuhan.

Serbuk sari fosil Antartika mengungkap tundra

Ilmuwan dari Rice University di Amerika Serikat, yang melakukan penelitian pada serbuk sari fosil yang ditemukan di Semenanjung Antartika, terkejut menemukan bahwa daerah tersebut tertutup tundra hingga 12 juta tahun yang lalu. Ilmuwan sudah tahu bahwa 55 juta tahun yang lalu Antartika bebas es dan berhutan.

Lembaran es besar di benua ini mulai terbentuk sekitar 38 juta tahun yang lalu, dengan Semenanjung Antartika menjadi tempat terakhir yang tertutup es. Namun, ada perdebatan yang sedang berlangsung di antara ilmuwan tentang seberapa cepat glasiasi ini terjadi.

Selama periode tiga tahun, ilmuwan menentukan spesies tumbuhan yang ada di semenanjung 12 juta tahun yang lalu dan menemukan bahwa catatan fosil menunjukkan proses glasiasi yang panjang dan bertahap di semenanjung.

Merinci tumbuhan di Semenanjung Antartika

Ilmuwan dari Rice University juga merinci spesies tumbuhan yang ada di semenanjung selama 36 juta tahun terakhir. Catatan serbuk sari di lapisan sedimen memungkinkan konstruksi gambaran rinci tentang penurunan cepat hutan selama akhir Eosen, sekitar 35 juta tahun yang lalu, dan glasiasi luas di tengah Miosen, sekitar 13 juta tahun yang lalu.

Ini lebih mudah diucapkan daripada dilakukan, karena serbuk sari fosil terletak di bawah 30 meter batuan sedimen padat di daerah lepas pantai semenanjung, di perairan dangkal yang tertutup es hampir sepanjang tahun. Mereka yang telah melakukan perjalanan ke Semenanjung Antartika akan tahu kondisi kasar di mana para peneliti ini bekerja.

Menentukan usia sedimen Antartika

Tidak hanya ilmuwan dari Rice University harus menentukan usia serbuk sari, mereka juga harus menentukan usia berbagai sedimen di setiap sampel inti yang diambil. Mereka menentukan apakah batuan terbentuk di bawah lapisan es dalam kondisi laut terbuka atau dalam pengaturan gabungan glasial-marine.

Penelitian mereka melibatkan penghitungan yang teliti, kategorisasi, dan pemeriksaan tekstur ribuan butir pasir yang diawetkan dalam sedimen. Tujuan mereka adalah untuk mengetahui seberapa banyak daerah tersebut tertutup oleh gletser selama 36 juta tahun terakhir.

Sebuah hutan di pegunungan Antartika

Sementara itu, peneliti dari UW-Milwaukee mendaki lereng beku Pegunungan Transantarctic dan menemukan batuan abu-abu yang mengandung fosil dari masa lalu berhutan Antartika. Mereka menemukan fragmen fosil dari 13 pohon dan menemukan fosil pohon yang berusia lebih dari 260 juta tahun, yang berarti bahwa hutan ini tumbuh pada akhir Periode Permian, sebelum dinosaurus pertama.

Pada saat itu, Antartika masih berada di Kutub Selatan. Ilmuwan berharap menemukan fosil dari Periode Permian, karena periode ini berakhir 251 juta tahun yang lalu dengan kepunahan massal yang disebabkan oleh pergeseran mendadak dari kondisi rumah es ke rumah kaca. Selama waktu ini, lebih dari 90 persen spesies menghilang, termasuk hutan kutub.

Keragaman tumbuhan yang rendah

Ilmuwan mencoba mencari tahu mengapa spesies tangguh ini punah. Diperkirakan bahwa peristiwa kepunahan ini relatif cepat dalam istilah geologis, terjadi selama 200.000 tahun. Selama waktu itu, gunung berapi di Siberia melepaskan sejumlah besar gas rumah kaca ke atmosfer.

Ilmuwan menemukan bahwa hutan memiliki keragaman tumbuhan yang rendah, dan fungsi spesifik mempengaruhi bagaimana seluruh hutan merespons perubahan lingkungan. Ini berbeda dengan hutan modern saat ini, yang memiliki keragaman tumbuhan yang lebih luas dan karenanya lebih dapat beradaptasi dengan perubahan.

Namun demikian, hutan Antartika cukup tangguh, dengan tumbuhan yang mampu bertahan melalui ekstrem kutub dari cahaya 24 jam di musim panas dan kegelapan total di musim dingin.

Tumbuhan Antartika menghidupkan dan mematikan siklus pertumbuhannya

Dengan mempelajari cincin pohon Antartika yang diawetkan, peneliti menemukan bahwa pohon-pohon ini beralih dari aktivitas musim panas ke dormansi musim dingin dalam waktu satu bulan. Sementara itu, tumbuhan modern melakukan transisi ini selama beberapa bulan.

Pertanyaan berikutnya yang sedang diteliti oleh peneliti adalah bagaimana bulan-bulan cahaya abadi mempengaruhi siklus siang dan malam tumbuhan. Tidak ada tumbuhan lain yang hidup saat ini yang memiliki kemampuan untuk menghidupkan dan mematikan siklus pertumbuhannya, jadi ilmuwan akan mempelajari bagaimana tumbuhan ini berhasil memaksa diri keluar dari dormansi ketika masih gelap.

Makanan fosil Antartika

Sisa-sisa hutan kuno menyediakan sumber kehidupan hari ini di Danau Whillans, yang terletak di bawah hampir 1 km es di barat Antartika. Meskipun ada lapisan es tebal di atasnya, ada air cair di danau tersebut.

Ketika ilmuwan mengebor es dan mengambil sampel air dan sedimen di bawahnya, mereka menemukan air tersebut mengandung komunitas mikroba yang berkembang. Sedimen tersebut mengandung mikro-fosil organisme laut, serbuk sari fosil dari pohon beech dan konifer, serta serbuk sari yang berusia sekitar 34 juta tahun.

Faktanya, kedua jenis fosil ini menyediakan nutrisi bagi komunitas mikroba yang hidup dalam kegelapan total dan pada tekanan tinggi serta suhu rendah. Meskipun perjalanan ke Antartika mengungkapkan betapa menakjubkannya wilayah ini dari perspektif sensorik, temuan peneliti di Antartika juga mengungkapkan betapa menakjubkannya kerja internal dari wilayah ini terus berlanjut.