Океаны испытывали стресс перед резким глобальным потеплением в доисторическую эпоху

Микроскопические окаменелые раковины помогают геологам реконструировать климат Земли во время Палеоцен-эоценового термического максимума (ПЭТМ) — периода резкого глобального потепления и закисления океана, произошедшего 56 миллионов лет назад. Подсказки из этих древних раковин могут помочь ученым точнее прогнозировать будущее потепление и закисление океана, вызванные антропогенными выбросами углекислого газа.

Исследователи под руководством Северо-Западного университета проанализировали раковины фораминифер — одноклеточных морских организмов с внешней раковиной из карбоната кальция. Анализ изотопного состава кальция в окаменелостях показал, что массированная вулканическая активность выбросила в систему Земли огромное количество CO₂, вызвав глобальное потепление и закисление океана.

Учёные также обнаружили, что глобальное потепление и закисление океана не просто пассивно влияли на фораминифер. Организмы активно реагировали, снижая скорость кальцификации при построении своих раковин. По мере замедления кальцификации фораминиферы потребляли меньше щёлочности из морской воды, что способствовало буферизации растущей кислотности океана.

Исследование было опубликовано в журнале Geology. Это первое исследование, в котором для реконструкции условий до и во время ПЭТМ используется изотопный состав кальция фораминифер, и третья недавняя работа Северо-Западного университета, показывающая, что закисление океана из-за вулканических выбросов CO₂ предшествовало крупным доисторическим экологическим катастрофам, таким как массовые вымирания, океанские аноксические события и периоды интенсивного глобального потепления.

Стресс перед ПЭТМ

Изучив раковины, сформировавшиеся более 56 миллионов лет назад, команда обнаружила, что соотношения изотопов кальция увеличились до начала ПЭТМ. Эти данные указывают на потенциальный стресс в океанической системе до хорошо известного события. Другие архивы свидетельствуют, что атмосферно-океаническая система испытала массивный выброс CO₂ непосредственно перед ПЭТМ.

Формируется последовательная картина

Это третье исследование под руководством Джейкобсона, которое показывает, что закисление океана предшествует крупным экологическим катастрофам, коррелирующим с извержениями крупных магматических провинций. Во всех трёх исследованиях команда использовала анализ изотопного состава кальция в карбонатных окаменелостях и отложениях. Чётко прослеживается закономерность: притоки CO₂ приводили к глобальному потеплению и закислению океана, а в конечном итоге — к масштабным изменениям окружающей среды.

Предиктор для будущего стресса океана

Многие исследователи изучают ПЭТМ, поскольку он служит лучшей аналогией современного антропогенного глобального потепления. Объём поступления углерода во время ПЭТМ сопоставим с количеством углерода, выброшенным за последние два столетия. Однако временные масштабы значительно различаются: потепление на 5–8 °C во время ПЭТМ происходило в течение 170 000 лет, тогда как при нынешних темпах выбросов аналогичный уровень потепления может быть достигнут менее чем за 200 лет.