Глобальне потепління 55 мільйонів років тому йшло навпаки

Навчання 02 серпня 2022 Перегляди: 67

Розквіт мікроводоростей Apectodinium (на фото) пов’язаний з потеплінням, що сталося 55 млн років тому, на кордоні палеоцену і еоцену. Однак, як з’ясовується, потепління сталося вже після збільшення великої кількості і різноманітності цих водоростей. Фото з сайту www.bio.uu.nl

Міжнародна команда вчених описала послідовність подій глобального потепління на кордоні палеоцену та еоцену з рекордно великою тимчасовою роздільною здатністю. Тимчасова шкала була складена з кроком всього в одну тисячу років. Виявилося, що сценарій потепління був такий: спочатку відбулися зміни в морській біоті, потім через 1-1,5 тисячі років підвищилася на 5-10 ° C температура води, ще через 3-3,5 тисячі років в атмосфері і морській воді збільшився вміст вуглецю ^C13. Така послідовність подій суперечить найбільш часто експлуатованій сьогодні моделі: викид вулканічних/антропогенних газів — парниковий ефект — потепління клімату — збільшення продуктивності і різноманітності біоти.

Сучасне потепління клімату — це одна з найбільш «гарячих» наукових тем, навколо якої вже наросла значна оболонка економічних і політичних рішень. І все ж потрібно визнати, що в цій активній галузі не так вже й багато більш-менш певних відповідей. Тому нові дані і нові методи не стільки доповнюють і уточнюють прийняті моделі потепління, скільки змушують вчених їх переглядати і перебудовувати. Саме так і виглядають результати дослідження, представлені в журналі Nature міжнародною групою вчених з кафедри палеоекології біологічного факультету Утрехтського університету (Нідерланди), Королівського інституту морських досліджень (Нідерланди, Утрехт), факультетів наук про землю Каліфорнійського університету (США, Санта-Круз) та Університету Райса (США, Х’юстон).

Вивчення потепління клімату може покладатися не тільки на дані сучасних кліматичних і біосферних трендів, але і на біосферні портрети потеплінь/похолодань в минулі епохи. Вченим добре відомі чергування холодних і теплих епох у минулі часи, проте перевести картини минулого на сучасність поки не вдається. Основна перешкода полягає в великомасштабності тимчасових шкал для минулих кліматичних подій: палеонтологи оперують одиницями в мільйон років, а масштаб у сотні тисяч років вважається вже дуже точним. Для зіставлення з сучасними подіями хотілося б мати часову шкалу в сотню або хоча б у тисячу років.

І ось все ж вченим вдалося домогтися виключно детальної для палеонтології картини природних змін. Їхня тимчасова шкала — це тисяча років. Такий дозвіл вдалося отримати дуже простим способом: для вивчення було обрано таку ділянку стародавнього шельфу, на якій зафіксована надзвичайно висока швидкість накопичення опадів. Це означає, що і час, відбитий у цій товщі опадів, розтягнувся. Такі відкладення були відомі за свердловинами в Нью-Джерсі, вони фіксують потепління клімату на рубежі палеоцену-еоцену (Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM). Ця подія сталася близько 55 млн років тому і тривала «недовго» — всього 200 тисяч років. Потепління клімату на палеоцен-еоценовому рубежі супроводжувалося різким зниженням вмісту в атмосфері і океані ізотопу вуглецю C¹³. Подібне явище відбувається через вивільнення вуглецю в атмосферу в результаті вулканічної діяльності, виходу метаногідратів, розчинення морських карбонатів. Передбачається, що посилення вулканічної діяльності і викид з мантії вуглецевмісних сполук викликає парниковий ефект і в результаті настає потепління клімату. Потепління тягне за собою збільшення біомаси і різноманітність морської живності, прискорений ріст зелених рослин і водоростей.

Можна було б очікувати саме такий сценарій і в літописі палеоцен-еоценового потепління. Тим більше що в розпорядженні вчених були не тільки дані по ізотопному складу вуглецю (тобто показник викиду в атмосферу вуглецю з мантії і кори), але і дані палеотемп   і великої кількості морських водоростей. Як палеотермометр було використано метод, заснований на оцінці кількості залишків ліпідних мембран бактерій-архей, — TEX₈₆ (див. Towards calibration of the TEX₈₆ palaeothermometer for tropical sea surface temperatures in ancient greenhouse worlds//Organic Geochemistry. V. 38. P. 1537–1546). Цей метод вимірювання палеотемп   був розроблений кількома роками раніше фахівцями з Утрехтського університету. Для вимірювання великої кількості морської біоти використовували різноманітність мікроскопічних водоростей Apectodinium.

Але виявилося, що сценарій потепління на кордоні палеоцену — еоцену був зовсім не схожий на гіпотетичний. Спочатку різко зросла різноманітність і велика кількість мікроводоростей, потім, приблизно через півтори тисячі років, настало збільшення поверхневої температури води від 24-31 до 35-41 ° C. А викид вуглецю у воду і атмосферу почався тільки через 3-3,5 тисячі років після потепління клімату. За час цих природних змін різноманітність і велика кількість мікроводоростей не змінювалася. Це означає, що в морі всі основні біотичні події трапилися до потепління і до зафіксованого ^{мінімуму} C13. Тобто все виявилося навпаки в порівнянні з тим, що передбачалося! Це означає, що для даної події минулого існуючі моделі потепління клімату не годяться, або не настільки вже надійні моделі зміни ізотопного складу вуглецю в морі і атмосфері. А які моделі годяться — поки невідомо.

В якості робочої гіпотези, що пояснює відставання вуглецевого мінімуму від потепління, автори дослідження запропонували наступний ланцюжок явищ: потепління атмосфери і поверхні води також прогрів всього стовпа води і верхніх шарів океанічного ложа — поступове розчинення метаногідратів і викид їх в океанічну воду і в атмосферу. Але ось чому відбулося початкове потепління атмосфери на кордоні палеоцену-еоцену, поки не відомо.

Джерело: Appy Sluijs, Henk Brinkhuis, Stefan Schouten, Steven M. Bohaty, Cédric M. John, James C. Zachos, Gert-Jan Reichart, Jaap S. Sinninghe Damsté, Erica M. Crouch, Gerald R. Dickens. Environmental precursors to rapid light carbon injection at the Palaeocene/Eocene boundary // Nature. V. 450. P. 1218–1221 (20 December 2007).

Див. також:

Marine Systems — програми наукових проектів з дослідження гео- і біосферних реакцій у зв’язку з потеплінням клімату. Ці програми взаємопов’язані і орієнтовані в основному на вивчення картин потепління/похолодання в минулі епохи. Тим, хто цікавиться науковими досягненнями по даній темі, буде цікаво подивитися й інші результати, отримані голландцями.

Олена Наймарк