Планктон как драйвер климата вместо Солнца?

Колебания орбитальных параметров Земли считаются триггером долгосрочных климатических колебаний, таких как ледниковые периоды. Сюда входит и изменение угла наклона земной оси с циклом около 40 000 лет. Ученые-океанологи из Киля под руководством Центра океанических исследований имени Гельмгольца GEOMAR показали с помощью новой модели, что причиной климатических колебаний в этом масштабе времени могут быть и биогеохимические взаимодействия между океаном и атмосферой.

Периодические изменения в климатической истории Земли обычно связывают с солнечной радиацией, достигающей поверхности. Однако группа ученых из Киля предлагает иную перспективу, основанную на новой численной модели морской биосферы. Она симулирует оборот биомассы планктона в океане и связанные с ним микробные окислительно-восстановительные реакции, контролирующие концентрации растворенного кислорода, сульфидов, питательных веществ и планктона. В модельных экспериментах ученые неожиданно обнаружили самоподдерживающийся 40-тысячелетний климатический цикл, используя биогеохимическую модель, интегрированную в модель циркуляции океана мелового периода, без принудительного задания колебаний наклона оси.

«В нашей модели углеродный цикл в значительной степени контролируется планктоном, обитающим в поверхностном океане», — объясняет профессор д-р Клаус Валльман из GEOMAR, ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Nature Geoscience. По его словам, цикл индуцирован сетью положительных и отрицательных обратных связей, коренящихся в кислород-зависимом обороте азота, фосфора, железа и серы в океане. Химические и изотопные данные, записанные в отложениях мелового периода, показывают периодические изменения, согласующиеся с результатами модели.

В этой новой точке зрения на изменение климата причинно-следственные связи радикально отличаются от стандартной орбитальной теории. Задающим темп и амплитуду является морская биосфера, а не инсоляция, поскольку она контролирует парциальное давление CO₂ в атмосфере. При этом орбитальные параметры также могут влиять на глобальные климатические изменения, когда их тонкие эффекты на инсоляцию усиливаются механизмами положительной обратной связи. Таким образом, периодические изменения климата, документированные в геологической летописи, могут отражать как «дыхание» биосферы, так и реакцию земной системы на внешнее орбитальное и инсоляционное воздействие.