Почему продуктивность океана резко снизилась 4,6 миллиона лет назад?

Буря глубоко в отложениях на дне океана, исследователи могут путешествовать во времени.

Исследовательская группа под руководством Упсальского университета теперь представляет новые подсказки относительно того, когда и почему период, который часто называют «биогенным расцветом», резко оборвался.

Изменения в форме орбиты Земли вокруг Солнца, возможно, сыграли свою роль в драматических изменениях.

Здоровые океанические системы содержат здоровые первичные продуценты, такие как одноклеточные диатомовые водоросли и кокколитофориды, которые поддерживают всю остальную жизнь в океанах через морские пищевые сети.

Первичные производители также выделяют кислород и регулируют климат, поглощая CO2 и связывая углерод в твердые компоненты, которые погребены в глубоководных отложениях, что является эффективным долгосрочным решением для удаления углерода из атмосферы.

Большинство этих водорослей используют солнечный свет, CO2 и неорганические питательные вещества для наращивания массы тела. Однако эти питательные вещества быстро истощаются в освещенных солнцем поверхностных водах, если не пополняются за счет смешивания с океаном или обновляются за счет рек.

На протяжении всей истории Земли палеоокеанографы реконструируют изменения первичной продуктивности, изучая остатки водорослей, погребенных в отложениях на дне океана.

Хотя в морских отложениях регистрируется лишь небольшая часть продукции поверхностных вод, в масштабах геологического времени изменения в накоплении биогенных отложений (включая известковые чешуи кокколитофоридов и кремнистые панцири диатомовых водорослей) связаны с прошлыми изменениями в продуктивности океана.

Важно понимать, какие факторы влияют на продуктивность океана в глобальном масштабе, а также насколько быстро или медленно эта сложная система может реагировать на изменения окружающей среды.

В течение многих десятилетий ученые-геологи знали о продолжительном периоде времени, когда продуктивность океана была намного выше, чем сегодня.

Это произошло в период от позднего миоцена до раннего плиоцена (от 9 до 3,5 миллионов лет назад), и этот период часто называют «биогенным расцветом». Однако на сегодняшний день ученые до сих пор не до конца понимают причины, по которым производительность была настолько выше в прошлом, или почему этот период подошел к концу.

Группа ученых, сотрудничающая с Борисом-Теофанисом Карацолисом, аспирантом Уппсальского университета, объединила несколько кернов глубоководных отложений из всех основных океанов, чтобы выяснить, что стало причиной прекращения высокой продуктивности океана.

Используя научное океанское бурение (https://www.iodp.org/), можно работать в водах на глубине до 4 километров и при этом бурить 1 километр в отложениях, восстанавливая миллионы лет истории океана.

Отложения, изученные Карацолисом и его коллегами, были извлечены с глубины 200–350 метров ниже морского дна на северо-западном шельфе Австралии.

Исследователи измерили скорость накопления биогенных частиц и объединили свои данные с данными, собранными ранее с использованием аналогичных методов в 16 дополнительных местах.

Сначала была критически оценена точность возраста каждого набора данных, чтобы обеспечить надежные сравнения в разных регионах.

Их результаты показывают, что продуктивность резко снизилась 4,6 миллиона лет назад в тропиках.

Возможное объяснение этого быстрого уменьшения может заключаться в уменьшении интенсивности муссонов в Восточной Азии и уменьшении снабжения рек питательными веществами, совпадающими с изменениями формы орбиты Земли вокруг Солнца.

Исследование добавляет новые кусочки в большую головоломку, но механизмы, лежащие в основе этого события, потребуют дальнейшего изучения.

«Понимание естественного темпа прошлых событий дает хороший сравнительный инструмент для измерения изменений, которые мы наблюдаем в окружающей среде сегодня», — говорит Борис-Теофанис Карацолис.