Периоды глобального потепления климата на нашей планете – совсем не редкость. А 55,5 миллиона лет назад, на границе палеоцена и эоцена произошла настоящая катастрофа — самое серьезное за всю историю фанерозоя потепление. Это событие назвали позднепалеозойским термальным максимумом.
Как чувствовал себя океан 55 млн лет назад
Тогда за 20 тысяч лет средняя температура атмосферы Земли увеличилась на 6°C, и примерно на столько же градусов нагрелась и поверхность океана. Большинство ученых считает, что катастрофу вызвал углекислый газ. Расчеты говорят, что тогда в атмосферу попало примерно 6,8 трлн тонн углерода. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере автоматически привело к повышенной концентрации его в воде. Углекислотный остаток связал ионы щелочных и щелочноземельных металлов, и рН океана понизился.
Океан – мощнейший поглотитель диоксида углерода. Он абсорбирует примерно четверть всей углекислоты, находящейся в атмосфере. Если бы не океан, то сейчас температура воздуха на нашей планете была бы гораздо выше. Правда, такие поглощения не проходят бесследно. От процесса ассидификации (это и есть понижение рН) страдают, прежде всего, бентосные организмы. Собственно, на границе палеоцена и эоцена вымерло большинство таких видов.
Океан быстро киснет
Ученые из Бристольского университета доктор Анди Риджвел (Andy Ridgwell) и доктор Даниэла Шмидт (Daniela N. Schmidt) решили сравнить состояние мирового океана 55 миллионов лет назад (во время термального максимума) с современным. Результаты оказались не очень обнадеживающими – процессы ассидификации современного океана происходят в десять раз быстрее, чем 55 миллионов лет назад.
Ученые считают, что такая скорость создает угрозу для большинства бентосных организмов, а возможно, и для планктона. «Планктонные организмы, как правило, — виды с широкой экологической амплитудой. Они привыкли к тому, что их среда нестабильна, и ее параметры часто меняются. Но вот глубоководные обитатели изначально адаптированы к гораздо более стабильным условиям. Поэтому быстрое изменение геохимии среды, в которой они обитают, часто означает для них гибель», — рассказывает доктор Риджвел.
Разноцветные отложения
История данной работы началась в 2003 году, когда на научно-исследовательском судне «JOIDES Resolution» ученые пробурили дно в юго-западной Атлантике. Тогда они и обратили внимание на стратиграфию отложений. Самые древние слои возрастом 100 млн лет были белого цвета. Это означает, объясняют ученые, что они состоят из раковин (из-за карбоната кальция в отложениях преобладает белый цвет). Но когда ученые дошли до слоя возрастом 55 млн лет, цвет поменялся. «В отложениях этого возраста мы увидели включения красной глины. Это означает, что в тот период обитающие на дне организмы с раковинами исчезли», — говорит доктор Риджвел.
Игры с виртуальной Землей
Ученые смоделировали древнее и современное изменения. Первая модель представляла собой Землю 55 миллионов лет назад. В виртуальный океан позднепалеозойского времени ученые «добавили» 6,8 трлн тонн углерода. Процесс «занял» 20 тыс. лет. А потом на основе предсказаний IPCC «обрушили» на современную Землю 2,1 трлн тонн углерода, правда, за значительно более короткий период времени – всего за два столетия, также на основе рекомендаций IPCC.
Затем исследователи стали наблюдать, как поведут себя их виртуальные океаны – в частности, насколько легко карбонаты будут растворяться на разной глубине. Оказалось, что процессы ассидификации происходят в десять раз быстрее в современном океане, чем в палеоокеане. И если горизонт насыщения в древнем океане располагался на глубине 1500 метров, то, по подсчетам ученых, в недалеком будущем — уже к 2150 году — он должен подняться на глубину 550 метров.
По словам доктора Риджвела, такие темпы ассидификации представляют угрозу не только для обитателей бентоса, но и для планктона. Если позднепалеоценовое глобальное потепление планктон смог пережить, то современное потепление для него — гораздо более серьезное испытание.
Более подробно ознакомиться с исследованиями британских ученых можно в статье, опубликованной недавно в журнале Nature Geoscience.
