Epizod Azolla[2] – wydarzenie kończące najcieplejszy okres eocenu, tzw. wczesnoeoceńskie optimum klimatyczne (EECO – Early Eocene Climatic Optimum). Miało ono miejsce 49 milionów lat temu i wiązane jest z gwałtownym spadkiem stężenia dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej. Panujące wówczas tropikalne warunki oraz izolacja Oceanu Arktycznego barierami lądowymi spowodowały zmiany właściwości fizyko-chemicznych wód tego akwenu i w konsekwencji masowy rozwój na jego powierzchni drobnych paproci z rodzaju azolla (Azolla). Rośliny te, opadając na dno, uwięziły ogromne ilości węgla. W ciągu około 800 tysięcy lat funkcjonowania tej formacji nastąpił gwałtowny, jak na historię zmian paleoklimatycznych, spadek udziału dwutlenku węgla sięgający 80% – z 3500 ppm do 650 ppm. Po tym wydarzeniu strefa tropikalna na Ziemi została ograniczona do okolic równikowych, temperatury spadały, na biegunach rozwinęły się czapy lodowe w efekcie powtarzających się zlodowaceń – klimat „przełączony” został z „cieplarnianego” na „zamrażarkowy”[2].
We wczesnym eocenie (w najstarszym jego wieku – iprezie) przez około 8 milionów lat panował na Ziemi stabilny klimat ze średnią temperaturą 25 °C i z niewielkim zróżnicowaniem stref klimatycznych. Formacje odpowiadające współczesnym lasom równikowym występowały do 45°N (współcześnie na tej szerokości znajdują się Francja, Chorwacja i Krym). Palmy rosły na Alasce, Grenlandii i w północnej Europie. W strefie okołobiegunowej panowały lasy klimatu umiarkowanie ciepłego z cypryśnikiem i sekwoją[3]. W Arktyce średnie temperatury wynosiły 12–15 °C, przy czym latem były znacznie wyższe, a światło słoneczne oświetlało ocean przez 24 godziny na dobę (położony był okołobiegunowo, podobnie jak współcześnie). Zimą panowała jednak długa noc polarna[4].
Zmiany klimatyczne zapoczątkowało odcięcie barierami lądowymi Oceanu Arktycznego[3] spowodowane wędrówką kontynentów. Około 49 milionów lat temu zamknęła się cieśnina Turgajska łącząca Ocean Arktyczny z Oceanem Tetydy w miejscu współczesnej zachodniej Syberii[4]. Wysokie temperatury skutkowały znacznym parowaniem przyczyniającym się z kolei do intensywnych opadów w zlewni izolowanego oceanu[5], co razem powodowało wzrost zasolenia i gęstości wód tego akwenu. W efekcie wody oceanu uległy wyraźnej stratyfikacji[4] – powstały wyraźnie odrębne, niemieszające się warstwy z beztlenową przy dnie warstwą słonych i gęstych wód oceanicznych oraz warstwą znacznie lżejszych wód słodkich w strefie przypowierzchniowej[6][7]. Rozległy akwen ciepłych, w strefie przypowierzchniowej słodkich wód został skolonizowany przez bujnie rozwijającą się azollę, korzystającą z dużej zawartości fosforu spłukiwanego z lądów i wiążącą azot atmosferyczny za pomocą symbiotycznych sinic z rodzaju Anabaena. Duża koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze w tym czasie sprzyjała także wzrostowi roślin[8]. Rośliny prawdopodobnie namnażały się corocznie początkowo w strefie przybrzeżnej lub w odcinkach ujściowych rzek i stamtąd wynoszone były na otwarty ocean, przykrywając go matą w ciągu dnia polarnego[4].
Azolla (Azolla) to rodzaj drobnych (do 5 cm), wodnych (pleustonowych) paproci, który współcześnie reprezentowany jest przez 7 gatunków. W przeszłości rodzaj ten był znacznie bardziej zróżnicowany i np. z poprzedzającej opisywane wydarzenie kredy znanych jest co najmniej 30 gatunków[9]. Rośliny te dzięki bardzo szybkiemu wzrostowi i łatwemu rozmnażaniu wegetatywnemu potrafią w odpowiednich warunkach w ciągu trzech dni podwoić swoją masę[10]. Jeden hektar tych roślin rocznie wiąże 15 ton węgla (1,5 kg/m²/rok)[7][11].
Zakończenie epizodu zbiegło się w czasie ze wzrostem średniej temperatury wód powierzchniowych Oceanu Arktycznego z 10 do 13 °C oraz zwiększeniem zasolenia. Wiązane jest to z otwarciem się połączenia tego oceanu z oceanami przyległymi (w każdym razie z powstaniem przesmyku między Grenlandią a Skandynawią[12]) i wlaniem się cieplejszych wód oceanicznych z południa. Zakończyło to okres słodkowodny Oceanu Arktycznego i spowodowało wypłukanie części osadów organicznych. W efekcie zarodniki Azolla znajdowane są w osadach pochodzących z tego czasu także w Morzu Północnym[7]. Nie wyklucza się także, że koniec epizodu spowodowany został ograniczeniem dopływu fosforu ze zerodowanych terenów lądowych w zlewni Oceanu Arktycznego[4].
Masowo rozwijające się przez 800 tysięcy lat kożuchy paproci pokrywające w tym czasie słodkie wody powierzchniowe Oceanu Arktycznego i opadające na jego dno związały ogromne ilości węgla. Gromadzące się na dnie osady organiczne nie ulegały rozkładowi z powodu warunków beztlenowych i znikomej aktywności bakterii na dużych głębokościach. Udział węgla organicznego w niektórych osadach z tego okresu wynosi ponad 6%, podczas gdy w pozostałych częściach profilu nie przekracza 0,4%[13]. Grubość osadów organicznych powstałych dzięki azolli oraz towarzyszącym organizmom słodkowodnym przekracza 8 m. Materiał organiczny w obrębie tej warstwy porozdzielany jest warstewkami mikroskamieniałości krzemionkowych, typowymi dla planktonu morskiego[7]. Związanie tak ogromnych ilości węgla spowodowało 80% spadek zawartości dwutlenku węgla w atmosferze, co dało początek długotrwałemu trendowi ochłodzenia[3]. Temperatura Oceanu Arktycznego obniżyła się do −2 °C współcześnie. 45 mln lat BP w okresach zimowych zaczął pojawiać się dryfujący lód morski. Pierwsze zlodowacenia zaczęły się ok. 34 mln lat BP[3].
Zmiany klimatyczne spowodowały w konsekwencji znaczne zmiany w środowisku przyrodniczym Ziemi. Zniknęły lub znikać zaczęły duże grupy ssaków zwanych „archaicznymi”: prymitywne naczelne: Plesiadapiforma, mięsożerne: Miacoidea, Condylarthra, Mesonychia i Arctocyonidae, większość wieloguzkowców, okazali roślinożercy: Uintatheriidae, Tillodontia, Taeniodonta i Pantodonta[12].
Epizod odkryty został w 2004 w wyniku pierwszego wiercenia badawczego wykonanego w dnie Oceanu Arktycznego w Grzbiecie Łomonosowa. Międzynarodowa misja badawcza oznaczona jako Leg 302 lub Arctic Coring Expedition (ACEX) zrealizowana została w ramach Integrated Ocean Drilling Project (IODP). Wykonanie wiercenia w sierpniu i wrześniu 2004 umożliwiła redukcja pokrywy lodowej w Arktyce. Wiercenie realizowane było przez statek badawczy „Vidar Viking” (lodołamacz i statek AHTS[4], odpowiednio przebudowany do funkcji statku wiertniczego[14]), osłaniany przez dwa lodołamacze (szwedzki i rosyjski). Na wydobytym z głębokości ponad 1200 m rdzeniu o długości ponad 300 m odkryto wyraźne warstewki dobrze zachowanych szczątków i spor azolli[4]. Pierwsze, wstępne doniesienia o odkryciu ukazały się 30 listopada 2004 w „The New York Times”, następnie w 2005 w „National Geographic”[1] i w końcu w 2006 w „Nature”[7][4].