Юрский воздух бил в грудь: зубы динозавров показали, что атмосфера была почти удушающей для людей

Окаменелые зубы динозавров давно служат ценным источником сведений о рационе и биологии древних существ. Но новое исследование геологов и геохимиков Гёттингенского университета показало, что в эмали скрыт гораздо более неожиданный ключ к прошлому — данные о составе атмосферы миллионов лет назад. Оказалось, что воздух времён динозавров был настолько насыщен CO₂, что современному человеку дышать в такой среде было бы крайне тяжело.

Учёные изучили образцы зубов, найденные на разных континентах — в Северной Америке, Европе и Африке. В них сохранились изотопы кислорода, напрямую связанные с тем воздухом, которым дышали динозавры 150 миллионов лет назад. Благодаря устойчивости зубной эмали исследователям удалось реконструировать атмосферные условия мезозойской эры и получить данные, способные изменить наши представления о древнем климате.

"Наш метод открывает возможность использования окаменевшей зубной эмали для изучения состава атмосферы ранней Земли и продуктивности растений того времени. Это крайне важно для понимания долгосрочной динамики климата", — сказал ведущий автор статьи Динсу Фэн.

Какие концентрации CO₂ обнаружили учёные

Анализ показал: уровни углекислого газа в позднем меловом периоде достигали примерно 750 ppm, а в позднем юрском — около 1200 ppm. Для сравнения, в доиндустриальную эпоху этот показатель составлял всего 280 ppm. Значения, полученные из зубной эмали, оказались в четыре раза выше норм той эпохи и в несколько раз выше, чем нынешний уровень CO₂ — примерно 430 ppm.

Команда также обнаружила необычные соотношения изотопов кислорода в зубах тираннозавра рекса и зауропода Kaatedocus siberi. Эти паттерны указывают на резкие скачки концентрации углекислого газа, вызванные, вероятнее всего, крупными вулканическими извержениями.

Почему зубная эмаль — надёжный источник климатических данных

Зубная эмаль у позвоночных чрезвычайно устойчива к разрушению. Во время биоминерализации в неё включается часть воды организма, в которую попадают следы атмосферных изотопов. Это означает, что эмаль может хранить "архив воздуха" миллионы лет. В отличие от пород или осадков, которые могут изменяться под воздействием внешних факторов, эмаль остаётся стабильной и точной.

Восстановленные по этим данным климатические условия показали: планетарный уровень фотосинтеза в мезозойскую эру был как минимум вдвое выше современного. Это указывает на то, что древние экосистемы производили больше кислорода, а растительность была крайне продуктивной.

Сравнение: атмосфера мезозоя и атмосфера сегодня

Советы шаг за шагом: как исследуют древний воздух

1. Собирают окаменевшие зубы разных видов и регионов.

2. Извлекают порошок эмали и отделяют изотопы кислорода.

3. Сравнивают изотопные соотношения с современными моделями атмосферы.

4. Распознают "подписи" вулканических выбросов и климатических колебаний.

5. Сопоставляют данные с растительной продуктивностью и геологическими процессами.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

1. Ошибка: анализировать только породы, исключая биологические материалы.
   Последствие: искажённые данные из-за постдепозиционных изменений.
   Альтернатива: использовать эмаль как стабильный изотопный архив.

2. Ошибка: недооценивать влияние вулканизма на атмосферу.
   Последствие: неверные выводы о климате мезозоя.
   Альтернатива: включать вулканические события в модели.

3. Ошибка: делать выводы только по одному региону.
   Последствие: локальные особенности принимаются за глобальные.
   Альтернатива: собирать образцы со всех континентов.

А что если зубы динозавров помогут понять будущий климат Земли

Если эмаль может хранить данные о воздухе возрастом 150 миллионов лет, она способна рассказать и о прошлых периодах массовых изменений климата. Зная, как реагировали экосистемы на резкие всплески CO₂, учёные смогут прогнозировать, как современные изменения атмосферы скажутся на растительности и экосистемах будущего.

Плюсы и минусы метода анализа эмали

FAQ

Почему именно зубная эмаль подходит для анализа древнего воздуха?
Она чрезвычайно устойчива и сохраняет изотопы, связанные с дыханием древних животных.

Можно ли узнать климат каждой эпохи таким способом?
Только при наличии хорошо сохранившихся зубов, что подходит не для всех периодов.

Значит ли высокий CO₂, что динозаврам было тяжело дышать?
Нет — их дыхательная система была адаптирована; тяжело было бы современному человеку.

Мифы и правда

Миф: зубы могут рассказать только о диете динозавров.
Правда: они хранят изотопные следы атмосферы их эпохи.

Миф: высокий CO₂ всегда губителен для растений.
Правда: в мезозое фотосинтез был вдвое выше нынешнего.

Миф: атмосфера древности была похожа на современную.
Правда: концентрация CO₂ могла превышать 1200 ppm.

Сон и психология

Представления о древнем мире влияют на наше восприятие экологических рисков. Понимание того, как климат Земли менялся в глубоком прошлом, помогает сформировать более спокойное отношение к природным циклам и расширяет горизонт мышления, улучшая способность планировать долгие временные промежутки.

Три интересных факта

1. Уровень CO₂ в позднем юрском периоде был примерно в четыре раза выше доиндустриального.

2. Эмаль динозавров сохранила атмосферные подписи возрастом 150 миллионов лет.

3. Древняя растительность производила более чем вдвое больше кислорода.

Исторический контекст

1. Палеоклиматические исследования активно развиваются с середины XX века.

2. Анализ биоматериалов стал ключевым направлением в 2000-х годах.

3. Новая методика из PNAS готовит почву для изучения атмосферы перед Великим вымиранием 252 млн лет назад.

Исследование, проведённое учёными Гёттингенского университета имени Георга-Августа и опубликованное в PNAS, раскрывает ранее недоступные данные о древнем воздухе. Метод анализа зубной эмали может стать одним из важнейших инструментов для понимания климата прошлого и его связи с будущими изменениями планеты.