Международная группа исследователей установила, что мощные вулканические извержения, происходившие в Андах миллионы лет назад, запускали в океане цепочку процессов, которые в итоге усиливали глобальное похолодание. Результаты этой работы, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, проливают свет на сложные механизмы взаимодействия между геологическими процессами, жизнью в океане и климатом планеты.
Вулканический пепел как удобрение океана
Ученые изучили следы мощных извержений в Андах, происходивших в период позднего миоцена — от 11,6 до 5,3 миллиона лет назад. В те времена вулканическая активность была значительно выше, чем сегодня, а извергаемый пепел, богатый железом, фосфором и кремнием, попадал в воды Южного океана. Эти элементы, особенно железо, являются критически важными для роста фитопланктона, и вулканический пепел служил своего рода удобрением для микроскопических водорослей.
Согласно компьютерному моделированию, уже в первые два года после крупного извержения рост диатомовых водорослей — одного из основных видов фитопланктона — увеличивался более чем вдвое. Эти одноклеточные организмы, заключенные в крошечные кремниевые панцири, обладают уникальной способностью к стремительному размножению при поступлении питательных веществ. Вспышка их численности превращала обширные участки океана в зеленеющие поля, видимые даже из космоса.
Биологический насос и вывод углерода
В процессе своей жизнедеятельности диатомовые водоросли активно поглощали углекислый газ из атмосферы, используя его в фотосинтезе. Когда эти микроорганизмы отмирали, они вместе с накопленным в их клетках углеродом опускались на океанское дно, увлекая за собой и другие органические частицы. Этот механизм, известный как «биологический насос», позволял надолго выводить углерод из атмосферы, связывая его в осадочных породах на дне океана.
Важно отметить, что эффект не был одноразовым. Если извержения повторялись с определенной периодичностью, океан постепенно наращивал свою способность поглощать углекислый газ, и охлаждающий эффект становился долговременным. Исследователи подсчитали, что в периоды интенсивной вулканической активности Южный океан мог поглощать на 30-40 процентов больше углерода, чем в обычные времена.
Изменения в экосистемах
Исследователи также зафиксировали, что в тот же период изменились морские экосистемы: средний размер усатых китов вырос примерно с пяти до двенадцати метров. Это изменение, однако, было следствием увеличения численности фитопланктона, а не причиной похолодания. Обильная кормовая база позволила этим морским гигантам достичь невиданных ранее размеров, но их роль в общем процессе была второстепенной.
Сложная картина климатических изменений
Ученые подчеркивают: вулканический пепел был лишь одним из факторов похолодания и действовал в связке с изменениями океанических течений, ветров и ростом ледников. В период позднего миоцена происходила масштабная перестройка климатической системы: формировались ледяные шапки Антарктиды, менялись направления океанических течений, и эти процессы взаимно усиливали друг друга. Вулканы служили своего рода спусковым крючком, который запускал цепочку изменений, но не был ее единственной движущей силой.
Исследователи также предостерегают от попыток рассматривать результаты как способ борьбы с нынешним изменением климата. Современный рост концентрации углекислого газа происходит значительно быстрее, чем в древности. То, что занимало тысячелетия в миоцене, сегодня происходит за десятилетия. Искусственное внесение железа в океан — так называемое железное удобрение — уже рассматривалось как метод геоинженерии, но его долгосрочные последствия для экосистем остаются плохо изученными.
Тем не менее, открытие демонстрирует удивительную чувствительность планетарной системы и показывает, насколько тесно связаны геологические процессы, жизнь в океане и климат. То, что начинается как извержение в Андах, через сложную сеть взаимодействий может привести к глобальному похолоданию и изменению облика всей планеты. И каждый элемент этой сложной системы — от микроскопической водоросли до океанических течений — играет свою незаменимую роль в поддержании равновесия, которое человечество сегодня так неосторожно нарушает.
