Учёные нашли ключ к пониманию нынешнего климатического кризиса — в камнях, возраст которых превышает 180 миллионов лет. Исследователи из Университета Дьюка и Университета Джорджа Мейсона обнаружили, что известняк в итальянском регионе Кампания хранит следы массового падения уровня кислорода в океане, совпавшего с одним из древнейших вымираний морских организмов. Эти данные помогают реконструировать, как изменения климата и накопление углекислого газа влияют на экосистемы — тогда и сейчас.
Известняковые отложения в районе Меркато-Сан-Северино на юге Италии сохранили химические маркеры, которые свидетельствуют о глобальной экологической катастрофе, произошедшей около 183 миллионов лет назад. Тогда океаны Земли буквально "задохнулись".
"Это событие и подобные ему — лучшие аналоги того, что произойдёт в ближайшие десятилетия и столетия", — сказал доцент Майкл А. Кипп, Университета Дьюка.
Во времена юрского периода, когда моря кишели ихтиозаврами и плезиозаврами, вулканы на территории современной Южной Африки выбросили в атмосферу более 20 000 гигатонн CO₂ за полмиллиона лет. Это вызвало повышение температуры океанов, потерю кислорода и гибель большинства морских видов.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, стало одним из самых точных измерений уровня кислорода в древних океанах. Учёные выяснили, что в пиковый момент катастрофы кислород исчез на 8 % морского дна — на площади, в три раза превышающей территорию США.
"Это аналог, пусть и не идеальный, для прогнозирования того, что произойдёт с океанами в будущем", — отметил Мариано Ремирес из Университета Джорджа Мейсона.
Сравнение с современной эпохой тревожно. С начала промышленной революции человечество выбросило в атмосферу около 12 % того объёма углекислого газа, что образовался во время юрского вулканизма. Но скорость выбросов сегодня несопоставимо выше.
"Мы нарушаем систему быстрее, чем когда-либо прежде", — подчеркнул Кипп.
| Показатель | Юрское событие (183 млн лет назад) | Современная эпоха |
|---|---|---|
| Объём выбросов CO₂ | 20 500 гигатонн за 500 000 лет | ~2 500 гигатонн за 200 лет |
| Потеря кислорода в океанах | 8 % морского дна | до 2 % в некоторых районах |
| Темп изменения климата | Медленный (в геологическом масштабе) | В 10-100 раз быстрее |
| Последствия | Массовое вымирание морских видов | Глобальное потепление, деградация рифов |
Отбор образцов. Геологи собрали известняк в слоях, где сохранились продукты вулканических извержений.
Химический анализ. Определили соотношение изотопов углерода и серы, связанных с окислительно-восстановительными реакциями.
Моделирование. С помощью компьютерных моделей реконструировали динамику кислорода в океанах.
Сравнение с современностью. Сопоставили полученные данные с современными наблюдениями деградации морских экосистем.
Ошибка: игнорировать уроки древних катастроф.
Последствие: повторение сценариев массового вымирания.
Альтернатива: использовать геологические данные для прогнозирования будущего и снижения выбросов CO₂.
Учёные всё чаще рассматривают геологию как "архив" климатических сценариев. Если в прошлом потепление океанов приводило к обеднению кислорода и гибели морских видов, то аналогичный процесс может развернуться и сейчас — но в ускоренном темпе.
"Мы обращаемся к самым быстрым в истории выбросам CO₂, но даже они не сравнимы с нынешними", — говорит Кипп.
По его словам, такие исследования помогают понять, какие регионы Земли окажутся наиболее уязвимыми, если концентрация углекислого газа продолжит расти.
| Плюсы исследования | Минусы |
|---|---|
| Позволяет точно оценить потери кислорода в древних океанах | Данные ограничены географически |
| Даёт аналог для моделирования будущих изменений | Геологические условия не полностью идентичны современным |
| Помогает предсказать уязвимость морских экосистем | Требует сложных лабораторных расчётов |
Результаты работы могут изменить методы прогнозирования глобального потепления. Если в юрскую эпоху повышение температуры на несколько градусов вызвало обширную зону безжизненности в океане, то в условиях ускоренного антропогенного воздействия масштабы катастрофы могут быть куда больше.
Исследование также важно для оценки устойчивости морских экосистем: коралловые рифы, планктон и рыба уже демонстрируют снижение численности из-за уменьшения содержания кислорода и подкисления воды.
Почему древний известняк помогает изучать климат?
Он содержит химические следы, отражающие состояние атмосферы и океанов в момент осаждения.
Что показали результаты анализа?
Во время юрского вулканизма океаны потеряли около 8 % кислорода, что привело к массовому вымиранию.
Можно ли сравнивать те события с современностью?
Да, но с оговоркой: сегодня процессы происходят гораздо быстрее.
Что это значит для человечества?
Если не сократить выбросы, аналогичные зоны гибели могут появиться уже в XXI веке.
Миф: древние катастрофы не связаны с современными изменениями климата.
Правда: геологические данные показывают аналогичные закономерности.
Миф: океан способен бесконечно поглощать CO₂.
Правда: насыщение приводит к потере кислорода и гибели морских экосистем.
Миф: вымирание — редкое явление.
Правда: в истории Земли их было не менее пяти, и каждое сопровождалось климатическими сдвигами.
Потеря кислорода в океанах юрского периода заняла 50 000 лет — в масштабах геологии это мгновение.
По современным темпам выбросов аналогичные изменения могут произойти менее чем за 1000 лет.
Известняковые слои в Италии сохранили "отпечаток" вулканического углерода — своеобразную летопись катастрофы.
Массовое вымирание в начале юрского периода стало одним из крупнейших экологических кризисов на планете. Оно уничтожило до 70 % морских видов, изменило химический состав океанов и ускорило эволюцию новых организмов. Теперь, спустя почти два века после первых находок в этих слоях, учёные возвращаются к ним, чтобы предупредить человечество: история может повториться.
"По крайней мере, мы смогли количественно оценить потерю кислорода, что поможет точнее прогнозировать будущее", — подчеркнул Майкл Кипп.
Исследование показывает: Земля уже проходила через кризисы, вызванные избытком углерода. И если в прошлом планета справлялась тысячелетиями, сегодня у человечества на исправление ошибок — всего одно столетие.