Ученые обнаружили высокие концентрации углекислого газа магматического происхождения в образцах базальта из Центрально-Атлантической магматической провинции. Это подтвердило гипотезу, согласно которой именно извержения вулканов привели к катастрофическим изменениям климата — глобальному потеплению и подкислению вод Мирового океана — в результате которых произошли массовые вымирания живых организмов в мезозое. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Резкое потепление климата перед началом Юрского периода обрекло на гибель множество биологических видов в воде и на суше, а вызвано оно было ростом концентрации углекислого газа в атмосфере, что удалось определить с помощью анализа ископаемых карбонатных пород. Накопление углекислого газа привело к повышению температуры воздуха и подкислению вод океана за счет череды кислотных дождей. Однако точные причины возрастания концентрации до сих пор установлены не были.
Центрально-Атлантическая магматическая провинция (CAMP) — это крупнейшая по площади область изверженных пород в мире: она сложена базальтом и образовалась в конце триаса еще до разделения Пангеи. Крупные извержения в этой провинции совпадали по времени с массовыми вымираниями биологических видов в мезозое, а эмиссия углекислого газа вулканами, как предполагается, и могла быть причиной резких климатических изменений, преобразующих среду обитания живых организмов.
Чтобы проверить гипотезу о причинно-следственной связи этих событий, ученые во главе с Манфредо Каприоло (Manfredo Capriolo) из Университета Падовы исследовали образцы магматических пород в CAMP на наличие углекислого газа, угарного газа, метана и элементарного углерода внутри пузырьков.
Для исследования ученые отобрали более 200 образцов магматических пород из застывших потоков лавы на территории Португалии, Марокко, США и Канады. Они ожидали обнаружить крайне низкие концентрации углекислого газа, которые трудно измерить количественно, поэтому анализ его содержания в пузырьках проводился посредством
. Это неинвазивный метод, который позволяет получать хорошо различимые спектры и однозначно идентифицировать молекулы.
Ученые доказали наличие углекислого газа в базальтовых породах и рассчитали, что извержения вулканов в конце триасового периода высвободили в атмосферу порядка 10^5 Гигатонн углекислого газа. Каждый магматический импульс CAMP приводил к выбросам углекислого газа в количестве, сопоставимом со всей прогнозируемой антропогенной эмиссией за XXI век.
Вулканическая активность, таким образом, стала главным источником поступления углекислого газа в атмосферу и перестроила планетарный цикл углерода, сложившийся в ту эпоху. Это спровоцировало глобальное потепление и повышение кислотности вод Мирового океана, которые повлекли за собой массовые вымирания живых организмов.
Ранее ученые впервые извлекли меловые отложения на антарктическом шельфе и изучили структуру тропических лесов, которые росли там 88 миллионов лет назад.
В изначальной версии статьи было сказано, что извержения вулканов в конце триасового периода высвободили в атмосферу порядка 105 Гигатонн углекислого газа. На самом деле они высвободили 10^5 Гигатонн. Редакция приносит свои извинения за допущенную ошибку.
Марина Попова
Они могут дотянуться до глубоко залегающих резервов влаги
Во время экстремальной засухи лета 2018 года девственные леса Швеции оказались гораздо устойчивее вторичных лесов. Значение вегетационного индекса EVI2 для них меньше отличалось от усредненного за предыдущие 10 лет, чем у лесов, ранее подвергавшихся вырубкам. Это может быть связано с развитой корневой системой старых деревьев, которая способны добираться до глубоко залегающих резервов влаги, говорится в статье, опубликованной в журнале Environmental Research Letters. 60 процентов территории Швеции покрыто таежными лесами, большие площади которых вырубаются ради экспорта древесины. В результате разновозрастные леса, обладающие высоким биоразнообразием, замещаются одновозрастными насаждениями Pinus sylvestris (сосны обыкновенной) и Picea abies (ели европейской). И по распространению бореальных лесов, и по характеру землепользования Швеция очень похожа на Россию. На фоне глобального потепления все более частыми становятся засухи в высоких широтах, несущие угрозу таежным лесам. У ученых нет единого мнения об устойчивости девственных бореальных лесов к засухам. С одной стороны, в них растут старые и высокие деревья, и считается, что они более уязвимы к засушливым условиям. С другой стороны, в таких лесах не нарушен мохово-лишайниковый покров и присутствует валежник, а эти элементы лесных экосистем потенциально могут удерживать влагу. Ученые из Европейского космического агентства под руководством Джулики Вульф (Julika Wolf) исследовали состояние 348 первичных (девственных) лесов на территории Швеции во время экстремальной засухи лета 2018 года. Их отклик на засушливые условия с учетом топографии сравнивался с откликом окружающего их растительного покрова, сформированного вторичными лесами — теми, которые подвергались сплошным рубкам. Для этого авторы использовали спутниковые снимки Landsat, по которым рассчитывали вегетационный индекс EVI2. Оказалось, что в равных топографических условиях (положение на склоне или в низине, в прибрежной зоне или вдали от нее) первичные леса оказались гораздо более устойчивыми к засухам, чем вторичные. Значения EVI2 и различных статистических параметров в засушливых июле-сентябре 2018 года для них были близки к усредненным за предыдущие 10 лет нормальных условий. Ученые предположили, что важную роли в засухоустойчивости первичных лесов играют мощные корневые системы старых деревьев: они достигают резервов влаги, сосредоточенных в глубоких горизонтах. Ранее ученые выяснили, что в ближайшие десятилетия в Европе на фоне засух сосна Pinus sylvestris будет замещаться двумя видами дуба — Quercus pubescens и Quercus ilex. При этом высадка леса на 20 процентах неорошаемых земель Европы может помочь частично преодолеть последствия изменения климата и увеличить количество осадков в регионе на 7,6 процента.