Мелкие рифы исчезают — и планета меняет темп восстановления: древний механизм оказался куда сложнее

Рост планктона совпал с уменьшением мелководных рифов по данным исследования

Коралловые рифы веками считались яркими центрами морской жизни — сложными экосистемами, где пересекаются тысячи видов. Новое исследование предлагает ещё один взгляд на их роль: рифы могли быть своеобразным метрономом Земли, задающим темп углеродного цикла на протяжении более 250 миллионов лет. Учёные обнаружили, что периоды расширения и сокращения мелководных рифов не только отражали глобальные изменения климата, но и задавали скорость восстановления после всплесков атмосферного CO₂. Об этом сообщили авторы междисциплинарного анализа.

Как рифы меняли темп восстановления планеты

Исследовательская группа выделила два режима функционирования долгосрочного углеродного цикла, связанных с состоянием тропических континентальных шельфов. В периоды, когда мелководные платформы были широкими и рифовая среда процветала, океан накапливал значительные объёмы карбонатов. Эти отложения формировались на освещённых солнцем платформах и уменьшали обмен химическими веществами между поверхностными водами и глубинными слоями.

В результате снижалась эффективность так называемого биологического насоса — процесса, в котором планктон переносит углерод в глубины. Это замедляло восстановление после крупных событий, связанных с выбросами CO₂, таких как масштабные вулканические извержения.

В противоположном режиме, когда рифовые экосистемы сокращались из-за изменения уровня моря или тектонических сдвигов, ситуация менялась. Меньше мелководных платформ означало, что карбонаты и щёлочность накапливались в океане, а захоронение смещалось в глубоководные районы. Это усиливало продуктивность планктона, повышало эффективность биологического насоса и ускоряло климатическое восстановление.

Как отметил соавтор исследования Лоран Хассон:

"Эти переключатели глубоко изменяют биогеохимическое равновесие", — сказал Лоран Хассон. "Большое расширение планктонной жизни произошло именно тогда, когда земная система "отключила" мелкие рифы".

Как коралловые рифы становятся климатическими регуляторами

Чтобы проследить историю этих процессов, команда из Университета Сиднея и Университета Гренобля объединила тектонические карты прошлого, данные о скорости эрозии, климатические модели и экологические расчёты. Ученые восстановили расположение тропических шельфов и оценили, сколько карбоната могли производить рифовые экосистемы в конкретные эпохи.

Исследователи проследили изменения начиная с триасового периода, когда первые рифовые системы современного типа начали восстанавливаться после массового вымирания в конце перми. На протяжении последующих 250 миллионов лет рифы то расширялись, то сокращались, и каждый такой переход влиял на углеродный цикл.

Когда рифы активно росли, мелководное захоронение карбоната доминировало, и механизмы удаления CO₂ из атмосферы weakened. Когда площади рифов уменьшались, глубоководные процессы включались с большей скоростью. Такое чередование помогает объяснить крупные эволюционные сдвиги в составе планктона и долгосрочные изменения химии океана.

Рифы как активные участники климатической динамики

На протяжении десятилетий мелководные карбонатные системы рассматривались как пассивные элементы, реагирующие на внешние условия. Считалось, что рифы растут, когда океан тёплый и стабильный, и деградируют, когда вода становится более кислой.

Новое исследование меняет точку зрения: рифы сами участвуют в регулировании климата. Контролируя, где именно откладываются карбонаты — на освещённых платформах или в глубоком океане — они фактически регулируют скорость удаления CO₂ после крупных возмущений.

Кроме того, глубоководные захоронения поддерживают виды планктона, формирующие карбонатные раковины. Это в свою очередь усиливает биологический насос и влияет на распределение углерода в океане.

Что древняя история говорит о будущем

Современная ситуация вызывает беспокойство. Рифы по всему миру уменьшаются из-за потепления, подкисления, загрязнения и локальных стрессов. Теоретически их исчезновение может сместить захоронение карбонатов в более глубокие районы и ускорить долгосрочное восстановление климата.

Однако ключевые организмы — высококальцинирующий планктон и другие глубоководные производители карбонатов — не менее уязвимы к подкислению. Долгосрочный стабилизирующий эффект наступит только после серьёзного экологического ущерба.

Старший автор исследования Саллес подчеркнул:

"С нашей точки зрения на последние 250 миллионов лет, мы знаем, что система Земли в конечном итоге оправится от массивного разрушения углерода, в которое мы сейчас вступаем. Но это восстановление не произойдет в человеческих временных рамках. Наше исследование показывает, что геологическое восстановление требует от тысяч до сотен тысяч лет", — предупредил Саллес.

Если рифы помогают задавать ритм углеродного цикла, сохранение их — это не просто вопрос биоразнообразия. Это поддержание ключевого механизма климатической устойчивости.

Сравнение: мелководные рифы и глубоководные захоронения

Мелководные рифовые системы
Активные платформы замедляют глубинное поглощение CO₂. Карбонат осаждается на шельфах, что уменьшает эффективность биологического насоса.
Сокращённые рифовые экосистемы
Карбонат и щелочность перемещаются в глубину, усиливая глубоководные захоронения и ускоряя климатическое восстановление.
Промежуточные состояния
Периоды частичного сокращения рифов приводят к смешанным эффектам, влияющим как на планктонные сообщества, так и на химический состав океана.

Такое сравнение показывает, что рифы — динамичный элемент углеродной системы, а не её пассивное отражение.

Плюсы и минусы роли рифов в климатическом цикле

Преимущества активных рифовых систем:

поддерживают богатое биоразнообразие;
формируют мелководные "карбонатные фабрики";
обеспечивают стабильность локальных морских экосистем;
удерживают значительную часть углерода в прибрежных районах.

Ограничения и риски при их сокращении:

возможное ускорение долгосрочного климатического восстановления;
утрата биоразнообразия при переходе к глубоководным процессам;
уязвимость планктона к подкислению;
высокая экологическая цена перед потенциальной климатической выгодой.

Эти наблюдения помогают понять, что даже естественные стабилизирующие механизмы могут проявляться только после разрушительных фаз.

Советы по защите рифов и снижению климатических рисков

Снижать выбросы CO₂, чтобы уменьшить скорость потепления и подкисления океана.
Укреплять программы сохранения рифов, включая восстановление коралловых сообществ.
Поддерживать устойчивое рыболовство в тропических шельфовых зонах.
Усиливать мониторинг качества воды и локальных стрессоров в прибрежных регионах.

Эти меры позволяют сохранить рифы как часть климатического механизма Земли.