Извержение в Антарктиде 17 тысяч лет назад привело к резкому потеплению в Южном полушарии
Примерно 17,7 тысяч лет назад в Южном полушарии резко увеличилась скорость таяния ледников, и сухой и холодный ледниковый климат сменился более теплым климатом межледникового типа, но причины такого резкого перехода долго оставались неизвестными. В своем новом исследовании международный коллектив ученых связал его с продолжительным извержением вулкана в Антарктиде. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
По данным многочисленных палеоклиматических исследований, около 17,7 тысяч лет назад климат в Южном полушарии стал резко меняться. Если до этого он носил ледниковый характер и был сухим и холодным, то начиная с определенного момента скорость таяния ледников резко возросла, направления ветров изменились, и климат приобрел межледниковый характер. Несмотря на то, что из-за изменения уровня инсоляции (которое в результате привело к окончанию последней ледниковой эпохи) климат был уже подготовлен к переходу в межледниковую стадию, причины такого резкого изменения оставались до настоящего дня неизвестны.
В своем новом исследовании международный коллектив ученых связал эти изменения с одновременной длительной серией извержений вулкана Такахе, которая продолжалась в течение 192 лет. Для этого они изучили химический состав нескольких ледяных кернов, взятых в западной Антарктиде и проанализировали состав вулканической тефры.
Ученые показали, что многочисленные извержения Такахе привели к значительным гляциохимическим аномалиям. С помощью анализа химического состава соответсвующего участка керна были получены данные о составе тефры, выброшенной в атмосферу, а затем осевшей на поверхность. Оказалось, что в результате извержения содержание серы в керне увеличилось почти в два раза, содержания хлора — в 6 раз, содержание свинца — в 10 раз, уровень церия, лантана и таллия вырос в 20 раз, а уровень висмута — в 50. Таким образом, выброшенный в атмосферу уровень хлора был соизмерим с тем, который выбрасывается Этной — на данный момент крупнейшим точечным источником хлора на Земле. Ученые предположили, что таких концентраций хлора оказалось достаточно для истощения стратосферного озонового слоя, которое и привело к последующим значительным изменениям в атмосфере и гидросфере.
Свидетельства истощения озонового слоя ученые нашли в изменении изотопного состава серы в ледяных кернах. В первую очередь он отличается от обычного из-за того, что сера имела вулканическое происхождение. Но помимо этого, химический анализ показал изменение концентрации серы-33 к которому мог привести повышенный уровень ультрафиолетового излучения как раз в результате истощения озонового слоя. Кроме изотопного состава серы, о наличии ультрафиолетового излучения говорит и повышенное содержание в кернах брома.
Таким образом, ученые предполагают, что многочисленные и продолжительные извержения вулкана Такахе привели к истощению стратосферного озонового слоя, которое в свою очередь стало причиной повышения уровня ультрафиолетового излучения и масштабного изменения климата в Южном полушарии на территории от Антарктиды до субтропиков. Ученые отмечают, что аналогичные по характеру изменения происходят сейчас из-за антропогенного истощения озонового слоя.
В одном из предыдущих материалов мы писали об исследовании динамики существующей сейчас над Антарктидой озоновой дыры. Несмотря на то, что с 2000 года дыра значительно уменьшилась по площади, полностью озоновый слой над Антарктидой, скорее всего, не восстановится и до конца XXI века, что также может привести к заметным изменениям климата Южного полушария Земли.
Александр Дубов
Вокруг нор этих хищников растения выше и гуще
Канадские ученые подтвердили, что песцы являются экосистемными инженерами. Анализ спутниковых снимков показал, что вокруг нор этих хищников формируются участки с повышенной продуктивностью растений. Они возникают за счет того, что песцы удобряют и разрыхляют почву. Как отмечается в статье для журнала Ecosystems, о существовании песцовых садов известно уже давно — однако с помощью снимков из космоса удалось развеять последние сомнения в том, что они реальны. Некоторые животные оказывают значительное влияние на окружающую среду вокруг себя. Например, крупные травоядные поддерживают существование равнин, не давая им зарастать деревьями и кустарниками, бобры строят запруды, а австралийские вараны роют норы, в которых селятся десятки видов позвоночных. Таких животных называют экосистемными инженерами. Песцы (Vulpes lagopus) тоже относятся к их числу. Зоологи давно заметили, что вокруг нор этих хищников растительность гуще и выше, чем в остальной тундре. Такие участки называют песцовыми садами. Они возникают благодаря тому, что песцы обогащают почву вокруг своих убежищ питательными веществами из мочи, помета и остатков пищи и разрыхляют ее во время рытья нор. В результате здесь формируются особенно благоприятные условия для роста растений. При этом убежища песцов нередко используются многими поколениями этих животных на протяжении сотен лет, что усиливает их влияние на экосистему. Команда специалистов под руководством Шона Джонсона-Байса (Sean M. Johnson-Bice) из Университета Манитобы решила подробнее изучить песцовые сады с помощью изображений со спутниковых снимков. В частности, исследователи хотели проверить, действительно ли песцы повышают продуктивность растений или просто селятся на участках, где она уже высока. Авторы сосредоточили внимание на территории площадью 1200 квадратных километров в канадском национальном парке Вапуск, которая находится на западном берегу Гудзонова залива. Здесь расположены 84 норы песцов. Проанализировав спутниковые снимки региона, Джонсон-Байс и его соавторы пришли к выводу, что песцы предпочитают рыть норы в лишенной растительности или покрытой травянистой растительностью местности на возвышенностях у побережья. А вот заболоченных участков они избегают. На следующем этапе исследователи сравнили продуктивность растительности в 84 песцовых садах; на 84 идеально подходящих для песцов, но не заселенных ими участках тундры (далее — референсных); а также на 84 случайных участках тундры. Для этого они рассчитали вегетационный индекс данных участков по снимкам, сделанным в течение вегетационного периода с середины июня по конец сентября 2019-2021 годов. В результате выяснилось, что максимальная продуктивность растительности вокруг песцовых нор достоверно выше, чем на референсных участках, которые хорошо подходят этим хищникам, но не заселены ими. Интересно, что на случайных участках тундры максимальная продуктивность также оказалась выше, чем на референсных. Авторы объясняют данную закономерность тем, что песцы выбирают для жилищ низкопродуктивные территории. Продуктивность в песцовых садах была выше, чем на референсных участках, на протяжении почти всего вегетационного сезона. Хотя участки вокруг нор песцов не становились зелеными раньше и не оставались зелеными дольше, чем референсные участки, весной растительность здесь, судя по всему, развивалась с более высокой скоростью. Авторы также подтвердили, что продуктивность растений в пределах 20 метров от песцовых нор выше средней продуктивности растений в пределах 250 метров от них. На референсных и случайных участках эта закономерность не наблюдалась. При этом связи между продуктивностью растительности вокруг логова и репродуктивным успехом живущих в нем песцов в 2011-2021 году выявить не удалось. Результаты исследования демонстрируют, что песцы не селятся на участках с пышной растительностью, а повышают продуктивность растительности вокруг своих нор. Таким образом, их можно с уверенностью называть экосистемными инженерами. Поскольку эти хищники поколениями используют одни и те же норы, эффект от их деятельности накапливается с годами. Благодаря этому высокопродуктивные участки вокруг песцовых нор сохраняются независимо от того, насколько высок репродуктивный успех их хозяев в течение нескольких лет. В будущем авторы надеются выяснить, как быстро песцовые сады возникают вокруг новых нор и как быстро исчезают после того, как нора покинута. Песцы — коренные обитатели тундр. А вот канадские бобры (Castor canadensis) расселились сюда недавно благодаря климатическим изменениям — и уже начали преобразовывать местные экосистемы. Ученые обнаружили, что на северо-западе Аляски вблизи водоемов, в которых замечены следы деятельности бобров, на 51 процент больше точек эмиссии метана, чем возле водоемов, которые они не трогали. Это может свидетельствовать о деградации многолетней мерзлоты из-за подтопления.