Исследование показывает, что два периода вулканизма вызвали серьезное массовое вымирание

Ученые из Саутгемптонского университета обнаружили, что два интенсивных периода вулканизма вызвали период глобального похолодания и падения уровня кислорода в океанах.

Это вызвало одно из самых серьезных массовых вымираний в истории Земли.

Исследователи, работая с коллегами из Университета Ольденбурга, Университета Лидса и Университета Плимута, изучили влияние вулканического пепла и лавы на химию океана в период экстремальных изменений окружающей среды около 450 миллионов лет назад.

Их результаты опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Этот период вызвал интенсивное планетарное похолодание, которое завершилось оледенением и крупным «позднеордовикским массовым вымиранием».

Это вымирание привело к потере около 85% видов, обитающих в океанах, изменив ход эволюции жизни на Земле.

«Было высказано предположение, что глобальное похолодание было вызвано увеличением поступления фосфора в океаны», – говорит доктор Джек Лонгман, ведущий автор исследования из Университета Ольденбурга и ранее занимавший постдокторскую должность в Саутгемптоне.

«Фосфор – один из ключевых элементов жизни, определяющий скорость, с которой крошечные водные организмы, такие как водоросли, могут использовать фотосинтез для преобразования углекислого газа (CO2) в органическое вещество».

Эти организмы в конечном итоге оседают на морском дне и захоронены, что в конечном итоге снижает уровень углекислого газа в атмосфере, что затем вызывает охлаждение.

«Неразрешенная загадка состоит в том, почему оледенение и вымирание происходили в это время в две отдельные фазы, разделенные примерно 10 миллионами лет», – утверждает доктор Том Гернон, доцент Саутгемптонского университета и соавтор исследования.

«Для этого нужен какой-то механизм, чтобы пульсировать подачу фосфора, что трудно объяснить».

Команда определила, что два исключительно сильных импульса вулканической активности по всему миру, происходящие в некоторых частях современной Северной Америки и Южного Китая, очень близко совпали с двумя пиками оледенения и исчезновения.

«Но интенсивные всплески вулканизма, как правило, связаны с массовым выбросом CO2, который должен вызвать глобальное потепление, поэтому за внезапные похолодания должен быть ответственен другой процесс», – объясняет д-р Гернон.

Это побудило команду задуматься о том, мог ли вторичный процесс – естественный распад или «выветривание» вулканического материала вызвать всплеск фосфора, необходимый для объяснения оледенений.

«Когда вулканический материал откладывается в океанах, он претерпевает быстрые и глубокие химические изменения, включая высвобождение фосфора, эффективно удобряя океаны», – утверждает соавтор исследования профессор Мартин Палмер из Университета Саутгемптона. «Итак, это казалось жизнеспособной гипотезой и, безусловно, ее стоит проверить».

«Это побудило нашу команду изучить слои вулканического пепла в гораздо более молодых морских отложениях, чтобы сравнить их содержание фосфора до и после того, как они были изменены в результате взаимодействия с морской водой», – сказал доктор Хейли Маннерс, преподаватель органической химии в Университете Плимута.

Обладая этой информацией, команда смогла лучше понять потенциальное геохимическое воздействие обширных вулканических слоев в результате огромных извержений во время ордовика.

«Это побудило нас разработать глобальную биогеохимическую модель, чтобы понять влияние на углеродный цикл быстрого добавления в океан выброса фосфора, выщелоченного из вулканических отложений», – говорит доктор Бенджамин Миллс, доцент Университета Лидса и соавтор исследования.

Команда обнаружила, что широко распространенные покровы из вулканического материала, отложившиеся на морском дне в ордовикский период, высвободили бы достаточно фосфора в океан, чтобы вызвать цепочку событий, включая похолодание климата, оледенение, повсеместное снижение уровня кислорода в океане и массовое вымирание.

Хотя может возникнуть соблазн думать, что засеивание океанов фосфором может помочь решить текущий климатический кризис, ученые предупреждают, что это может иметь более разрушительные последствия.

«Избыточный сток питательных веществ из таких источников, как сельскохозяйственные удобрения, является основной причиной эвтрофикации морской среды, когда водоросли быстро растут, а затем разлагаются, потребляя кислород и нанося значительный ущерб экосистемам в настоящее время», – предупреждает Д-р Миллс.

Ученые пришли к выводу, что, хотя в краткосрочной перспективе массивные извержения вулканов могут согреть климат за счет выбросов CO2, в равной степени они могут вызвать глобальное похолодание в многомиллионных временных масштабах.

«Наше исследование может подтолкнуть к повторным исследованиям других массовых вымираний в истории Земли», – заключает доктор Лонгман.