Преодоление «углеродного порога» может привести к массовому вымиранию

Исследователь из MIT Даниэль Ротман обнаружил, что при превышении определенной скорости поступления CO₂ в океаны — будь то внезапный выброс или медленный, устойчивый поток — может запуститься каскад химических обратных связей. Это приводит к резкому усилению окисления океана, что драматически усиливает эффект от первоначального триггера. Этот глобальный механизм вызывает огромные изменения в количестве углерода в океанах Земли, что геологи наблюдают в слоях осадочных пород за последние 540 миллионов лет.

Нарушения углеродного цикла, аналогичные «возбуждению» нейрона, наиболее резко проявлялись вблизи времени четырех из пяти великих массовых вымираний в истории Земли. Ротман показал, что для примерно половины нарушений в его базе данных скорость увеличения углерода была практически одинаковой, независимо от первоначальной причины. Это указывает на то, что характерная скорость — свойство самого углеродного цикла, а не внешних триггеров. Современные океаны поглощают углерод примерно на порядок быстрее, чем во время наихудшего случая в геологической летописи — пермского вымирания.

«Мы находимся на грани возбуждения, — говорит Ротман, публикующий свои результаты на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences. — Как только мы преодолеем порог, то, как мы к нему пришли, может не иметь значения. Вы имеете дело с тем, как работает Земля, и она отправляется в собственное путешествие». В своей математической модели он показал, что при превышении критического порога в верхнем океане запускается положительная обратная связь: закисление снижает количество карбонат-ионов, что приводит к растворению кальцитовых раковин. Поскольку эти раковины помогают удалять углерод на дно океана, их исчезновение уменьшает удаление CO₂, усиливая первоначальное возмущение.

Модель предсказывает, что, несмотря на беспрецедентно высокую скорость поступления углерода сегодня, геологически краткая продолжительность этого процесса пока оставляет систему вблизи того же порога, что и во время длительных периодов массивного вулканизма. Однако, если антропогенные выбросы преодолеют этот порог и продолжат расти, последствия могут быть столь же серьезными, как и во время прошлых массовых вымираний. Любой пик достигнет максимума примерно через 10 000 лет.