Изменение океанических течений назвали основной причиной ордовикского вымирания

Причиной ордовикского вымирания, первого из пяти крупнейших вымираний в истории Земли, скорее всего, стало изменение глобальной циркуляции воды в океане. К такому выводу пришли американские палеоклиматологи, которые по геохимическим данным смоделировали климатические изменения в ордовике. Новая структура океанских течений привела к резкому смещению окислительно-восстановительного баланса в морской среде и массому вымиранию животных. Исследование опубликовано в Nature Geoscience.

По оценкам ученых за историю развития Земли на ней случилось пять масштабных вымираний. Первое из них произошло в ордовике около 445 миллионов лет назад. Ордовикское вымирание разделилось на два этапа и стало самым длительным среди стремительных вымираний. По различным оценкам оно длилось от полумиллиона до почти двух миллионов лет, в результате чего исчезло более 85 процентов видового разнообразия морских организмов, обитавших в неглубоком океане вблизи континентов.

Согласно традиционной интерпретации, причина первого этапа ордовикского вымирания — смещение суперконтинента Гондваны в область северных широт, из-за чего наступило оледенение прибрежных зон и морские организмы потеряли свою среду обитания. На втором этапе Гондвана сместилась на юг, началось таяние ледников и повышение уровня моря, из-за чего понизился уровень кислорода в воде шельфов.

Однако в последующих исследованиях, проведенных с более высоким стратиграфическим разрешением, ученые обнаружили нехарактерные насыщенные кислородом фациальные отложения, датируемые вторым этапом ордовикского вымирания и поставили под сомнение традиционную гипотезу.

Чтобы определить, какая из двух гипотез верная, американские палеоклиматологи под руководством Александра Пола (Alexandre Pohl) из Сиракузского университета провели серию геохимических экспериментов и на основе этих данных смоделировали климатические изменения, которые происходили на планете в ордовике.

Сначала, чтобы доказать распределение насыщения кислородом по глубине, ученые измерили концентрацию йода в образцах карбонатных пород верхнего ордовика, взятых с острова Антикости в Канаде и из Копенгагенского каньона в США. Йод служит индикатором изменений уровня кислорода в океане за всю историю Земли: чем выше концентрация йода, тем богаче кислородом водная масса. Анализ показал, что верхние слои ордовикского океана в первом разрезе были насыщены кислородом (содержание йода — примерно 2 микромоль на моль кальция), в то время как более глубокие слои второго разреза формировались в условиях кислородного голодания (содержание йода — примерно 0,25 микромоль на моль кальция).

Следующим шагом стало построение модели на основе этих данных. Для моделировании ученые использовали модель системы Земли промежуточной сложности cGENIE19. Авторы воссоздали климатические и океанические условия ордовика, включая колебания температурного режима и пониженную солнечную яркость того периода, и на примере фосфатов проследили связь объема питательных веществ с уровнем кислорода.

Расчет количества фосфатов также указал на глубоководную аноксию при увеличении концентрации кислорода на мелководье. Авторы объясняют полученный результат ролью циркуляции морской воды в мировом океане. Понижение температуры воздуха изменило характер циркуляции океана, остановив поток богатой кислородом воды из мелководных морей в более глубокий океан.

В результате ученые пришли к выводу, что понижение температуры и связанное с ним изменение глобальной циркуляции океана, как и повышение температуры, приводит к аноксии, что критично для выживания многих морских видов. Результаты моделирования противоречат традиционной теории второго этапа ордовикского вымирания, по которой понижение уровня кислорода связывается с повышающимся уровнем моря. По мнению авторов, именно циркуляция океана, изменившаяся в ответ на изменение температуры воздуха — главная причина массового вымирания в ордовике.

В дальнейшем палеоклиматологи планируют продолжить моделирование, чтобы точнее понять сценарий поздней ордовикской циркуляции океана в палеоклиматических условиях.

Ранее мы рассказывали, как дегазация глубинных магм разогрела климат перед мел-палеогеновым вымиранием динозавров.

Марина Ключникова