Что древние записи CO₂ могут означать для будущего изменения климата

Последний раз, когда на Земле одновременно существовали ледяные щиты и уровень углекислого газа находился в диапазоне, прогнозируемом для этого столетия, был периодом значительного подъема уровня моря, таяния ледниковых щитов и перестройки тропических лесов.

Повторяющаяся реорганизация тропических лесов в то время сыграла важную роль в формировании климатических циклов между более холодными и теплыми периодами. К такому выводу пришло исследование под руководством Калифорнийского университета в Дэвисе, опубликованное в журнале Nature Geoscience.

Используя окаменелые листья и минералы, образовавшиеся в почвах, международная группа исследователей реконструировала древнюю запись содержания атмосферного CO₂ за период от 330 до 260 миллионов лет назад. Это была последняя эпоха, когда льды покрывали полярные регионы Земли, а крупные тропические леса расширялись, оставив в качестве своего наследия мировые ресурсы угля.

Реконструкция команды показывает ранее неизвестные колебания атмосферного CO₂ на уровнях, прогнозируемых для XXI века, и подчеркивает потенциальное влияние, которое потеря тропических лесов может оказать на климат.

«Мы показываем, что изменение климата не только влияет на растения, но и ответные реакции растений на климат, в свою очередь, могут влиять на само изменение климата, приводя к усиленным и во многих случаях непредсказуемым результатам», — заявила ведущий автор Изабель Монтаньес. По ее словам, большинство современных оценок будущих уровней CO₂ и климата не полностью учитывают различные обратные связи с участием лесов, поэтому текущие прогнозы, вероятно, недооценивают величину потока углерода в атмосферу.

Подобно тому, как океаны служили основным поглотителем углерода в недавнем прошлом, тропические леса 300 миллионов лет назад накапливали огромные количества CO₂ в течение древних ледниковых периодов. Исследование указывает, что повторяющиеся сдвиги в тропических лесах в ответ на изменение климата были достаточны, чтобы объяснить изменения CO₂ на 100–300 ppm, оцененные для климатических циклов того периода.

Исследование также указывает, что сдвиги в атмосферном CO₂ по-разному влияли на группы растений. «Лесные гиганты того периода пострадали особенно сильно, поскольку они были наиболее неэффективными из всех растений того времени, вероятно, теряя воду, как открытые шланги», — отметила соавтор Дженни Макэлвейн. Их конкуренты, такие как древовидные папоротники, смогли вытеснить их по мере иссушения климата.

За последний миллион лет атмосферный CO₂ в целом был низким и предсказуемо колебался в пределах 200–300 ppm, что поддерживало текущую «ледниковую» эпоху. Эта тенденция была резко нарушена выраженным ростом CO₂ за последние 100 лет до текущего уровня в 401 ppm — уровня, не наблюдавшегося на Земле как минимум последние 3,5 миллиона лет. Современные беспрецедентные темпы роста атмосферного CO₂ вызывают опасения по поводу таяния ледяных щитов, повышения уровня моря, серьезных климатических изменений и утраты биоразнообразия — все это было очевидно более 300 миллионов лет назад, в единственный другой период истории Земли, когда высокий уровень CO₂ сопровождался наличием льда в полярных регионах.