Восхождение морских диатомей связано с резким усилением континентального выветривания

Исследователи, включая профессора Rensselaer Моргана Шаллера, с помощью математического моделирования показали, что континентальная эрозия за последние 40 миллионов лет способствовала успеху диатомовых водорослей — группы крошечных морских водорослей, играющих ключевую роль в глобальном углеродном цикле. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Диатомеи ежедневно потребляют 70 миллионов тонн углерода из океанов, производя органическое вещество, часть которого погружается и захоранивается в глубоководных осадках. На их долю приходится более половины захоронения органического углерода в морских отложениях. В рамках механизма, известного как «океанический биологический насос», диатомеи поглощают и захоранивают углерод, после чего атмосферный CO₂ диффундирует в верхние слои океана, компенсируя эту потерю, что снижает концентрацию углекислого газа в атмосфере.

«Здесь мы имеем дело с двойным ударом: химическое разрушение горных пород на суше эффективно поглощает CO₂ из атмосферы, а эти минералы реками доставляются в океанические бассейны, где, в данном случае, подпитывали массовое распространение диатомей», — пояснил Шаллер. Поскольку диатомеи фотосинтезируют, они также потребляют атмосферный CO₂. Комбинация этих двух эффектов может помочь объяснить резкое снижение атмосферного CO₂ за последние 35 миллионов лет, которое привело к оледенению на обоих полюсах.

Диатомеи появились в мезозое около 200 млн лет назад, но доминировать в морской первичной продукции они начали лишь последние 40 млн лет. В отличие от других микроводорослей, им необходима кремниевая кислота для построения кремнеземных панцирей (фрустул). Поэтому понимание источников кремниевой кислоты в океане важно для объяснения их эволюционного успеха.

Химическое разложение силикатных пород, составляющих большую часть земной коры, является основным источником кремниевой кислоты для океанов. Поднятие горных систем, таких как Гималаи, за последние 40 млн лет способствовало разрушению континентальных силикатных пород, облегчив экспансию диатомей.

Используя математическую модель конкуренции диатомей и радиолярий за кремниевую кислоту, исследователи показали, что наблюдаемое облегчение скелета радиолярий само по себе недостаточно для объяснения расцвета диатомей. Используя изотопный состав лития в морской воде как индикатор выветривания силикатных пород, они рассчитали изменения потока кремниевой кислоты в океаны. Результаты указывают, что долгосрочная масштабная эрозия континентальных силикатов была критически важна для успеха диатомей и, вероятно, привела к усилению «океанического биологического насоса».