• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23 января
Василий Парфенов
8
496

«Ракушки» мутантов подсказали, чем грозит закисление океана и как оно влияет на глобальное потепление

4.2

Растущая концентрация углекислого газа в атмосфере не только способствует глобальному потеплению, но и приводит к закислению океана. У этого процесса есть сразу несколько последствий, в том числе неочевидных. Например, помимо угрозы для морской жизни, само по себе закисление океана может снизить содержание углекислоты в атмосфере. Правда, эффект будет недолговечным, да и он имеет свою цену.

Фораминиферы и закисление океана
Сканирующая электронная микроскопия раковин фораминифер в осадочных породах изучаемого периода. Их «карликовость» и деформации свидетельствуют о стрессе, вызванном закислением океана. Пониженный водородный показатель воды, меньше ионов углерода и карбонатов — микроорганизмам было неоткуда брать материал для своего минерального скелета / ©Gabriella Kitch

Чтобы понять, чем нам всем грозит глобальное потепление, ученые изучают прошлое Земли — благо в ее богатой на масштабные катаклизмы истории можно найти множество показательных примеров. Например, сеномано-туронское пограничное биотическое событие (OAE 2), во время которого вымерло более четверти морских беспозвоночных из-за снижения концентрации кислорода в воде. Вместе с ними, разумеется, исчезли хищники — плиозавры и почти все ихтиозавры.

Тогда, во второй половине мелового периода, то есть примерно 94 миллиона лет назад, на протяжении почти 500 тысяч лет подряд содержание углекислого газа в атмосфере, по разным оценкам, колебалось между 320 и 900 частями на миллион. Для сравнения: сейчас этот показатель составляет 410-420 частей на миллион. Такой большой разброс в оценках объясняется тем, что у нас почти нет прямых данных о концентрации углекислоты в древнем воздухе. А косвенные свидетельства сильно зависят от модели, с которой их сравнивают.

Тем не менее, пусть мы и не знаем точные значения содержания углекислого газа в атмосфере во время и перед OAE 2, кое-что нам все же известно. Например, что этому событию предшествовали полмиллиона лет усиливающегося подводного вулканизма. Сразу в нескольких местах мантийные плюмы расплавили тонкую океаническую кору — в районе нынешнего Мадагаскара, в Арктике и в восточной части Тихого океана. В процессе OAE 2 на морское дно почти перестали оседать минеральные скелеты фораминифер (раковины из карбоната кальция), отложения этого периода черные — содержат в основном кремний и его оксиды (материал раковин радиолярий).

Две новые дополняющие друг друга научные работы проливают свет на ряд важных подробностей сеномано-туронского пограничного биотического события. Обе основаны на изучении химического состава древнего морского дна. Первая опубликована в рецензируемом журнале Nature Communications Earth & Environment, вторая — в Nature Geoscience.

Образцы пород, сформировавшихся из донных отложений в интересующий ученых период, собрали в местах их обнажений в коммуне Губбио (Италия) и регионах бывшего Западного внутреннего моря (Северная Америка). Также использовались керны, полученные глубоководным бурением во время миссии Международной программы исследования океана (IODP).

Начало OAE 2 в образцах хорошо заметно даже без радиоизотопного датирования — породы резко темнеют. В них пропадают останки фораминифер. А перед исчезновением эти протисты, а точнее — их раковины из карбоната кальция, деформируются и мельчают. Это может быть связано как с закислением океана, так и с другими факторами, что требовало проверки. Для этого исследователи сравнили, как современные фораминиферы реагируют на условия, предположительно, предшествовавшие сеномано-туронскому пограничному биотическому событию.

Фораминиферы и закисление океана
Керны, извлеченные со дна восточной части Индийского океана к юго-западу от Австралии. Более светлые участки соответствуют периодам, когда фораминиферы процветали (до и после сеномано-туронского пограничного биотического события, OAE 2), темные — время закисления океана, когда состоящие в основном из карбоната кальция внешние скелеты почти не доходили до морского дна / ©Matt Jones

Помещенные в среду с повышенной кислотностью микроорганизмы не только внешне видоизменяются — отличается и химический состав их раковин. В частности, смещается баланс между изотопами кальция-44 и -40 (первого становится меньше). Такой маркер гораздо надежнее внешнего вида раковин, которые плохо сохраняются в донных отложениях. И он наблюдался для изученных ископаемых. То есть ученые получили твердое доказательство того, что древние фораминиферы жили в условиях затрудняющих биокальцификацию. Это, в свою очередь, доказывает: океан тогда становился все более кислым.

Второе исследование сфокусировалось на причинах закисления. Химический состав кернов периода OAE 2 выделялся не только пропажей карбоната кальция. В нем еще и соотношение изотопов осмия-187 и -188 отличалось (тяжелого стало больше). Единственная причина, по которой могла сложиться подобная картина, — выход этого металла на поверхность Земли вместе с мантийными породами. Причем не в воздух, а напрямую в воду.

Таким образом, ученые крепко связали начало сеномано-туронского пограничного биотического события с подводным вулканизмом, а последний — с закислением океана. Более того, анализ новых данных позволил найти наиболее вероятное объяснение аномалии, которая долгое время с момента открытия OAE 2 оставалась загадкой. Прямо посреди почти полумиллиона лет высоких температур, вызванных парниковым эффектом, спрятались без малого 40 тысяч лет сравнительного похолодания.

По итогу двух вышеописанных работ получается, что вулканизм привнес избыток углекислого газа в атмосферу и воду, а это привело к глобальному потеплению и закислению океана. Выросла концентрация растворенного CO2, а кислорода — понизилась. Фораминиферам стало труднее связывать ионы кальция в кальцит, потому что вокруг стало меньше карбонатов (анионов CO3-2).

При этом биосфера отреагировала на избыток углекислого газа в воде — увеличилось количество водорослей. Это привело к повышению щелочности приповерхностного слоя (на глубине она тоже повышалась, но из-за растворения ранее осевшего кальцита в придонном слое). И с ней — способность воды поглощать углекислый газ из воздуха напрямую, а это замедляет глобальное потепление или даже поворачивает его вспять.

С одной стороны, свежие данные показывают, что способствовать росту щелочности морской воды — рабочая стратегия для борьбы с глобальным потеплением. С другой — нужно помнить, что это не пройдет даром для обитателей океана.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
1 февраля
Алиса Гаджиева

Исследование сосудов из мастерской по изготовлению мумий дает совершенно новое представление о веществах, которые использовали для сохранения человеческих тел в Древнем Египте. Часть из них привозили с Филиппин, торговые связи которых с древними египтянами ранее были неизвестны.

Позавчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 13:11
Алиса Гаджиева

В самом начале Темных веков кто-то возвел на северо-западе Пиренейского полуострова крупное укрепление. Но вот кто это был — совершенно не ясно.

Позавчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

1 февраля
Мария Азарова

Правильная интерпретация взаимодействий между кошками — важная составляющая благополучия проживающих в семьях животных. Однако многие владельцы все время сталкиваются с проблемой: как отличить игру питомцев от агонистического поведения?

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

8 Комментариев

7 дней назад
-
2
+
1. "ионам углерода стало труднее связываться с ионами кальция" нда, а школьный учебник по химии слабо открыть? 2. в результате вулканизма морская вода закислилась, а форамининферы вымерли, что привело к уменьшению связывания Са. " если фораминиферы поглощают меньше кальция, то растет щелочность среды". Придётся к первоисточнику обратиться, чтоб в этом противоречии разобраться. 3. Занимаюсь биологией моря полвека. Доктор биологических наук. Никогда не слышал, чтобы раковины фораминифер называли ракушками.
    7 дней назад
    -
    0
    +
    Сейчас до компа не добраться, посмотрю с утра, где я в переводе зарылся и не вырылся. По второму пункту — можете подробнее, в чем противоречие, я замыленным глазом уже совсем не вижу. По третьему — в кавычки взять тогда, наверное, единственное решение без переписывания текста. Я по этой теме только на английском читаю, а там shell и shell. Спасибо за комментарий, в любом случае. Мне одновременно с вами ещё человек по химии комментарий дал сейчас, говорит я как-то криво написал. Разберемся
    +
      ещё комментарии
      6 дней назад
      -
      1
      +
      связывание угольной кислоты в карбонатах увеличивает рН. Это понятно. А почему уменьшение связывания приводит к тому же результату? И вообще термин закисление, хоть и широко распространён, даёт искажённое представление. Это новояз типа отрицательного роста. рН морской воды щелочная (8,1-8,3). Происходит уменьшение её щёлочности. До кислоты (рН<7) безумно далеко.
        6 дней назад
        -
        0
        +
        По "ракушкам" -- много где за пределами профессиональной и научной литературы раковины/внешние скелеты форминифер и радилярий действительно называют ракушками. Я взял в кавычки в заголовке, в тексте поправил на раковины. Вообще, долго пытался найти аналог вот этого термина, буду рад, если подскажете: https://en.wikipedia.org/wiki/Test_(biology) Ионы углерода -- мой косяк, каким-то образом carbonate ions так перевел, поправил Насчет "отрицательного роста" -- не совсем согласен. Это просто кальки сравнительных англоязычных терминов acidity и alkalinity (кислотность/щелочность в топорном переводе). Они отражают не кислотность и щелочность по pH, а именно относительное изменение этого параметра по отношению к норме. Если морская вода вообще слабощелочная, то уменьшение ее pH будет rising acidity даже когда pH упал всего до 7,5. Контекст не всегда и не всем ясен, да, широкий простор для просвещения научпопом. >почему уменьшение связывания приводит к тому же результату Цитирую работу, (внес в текст, сокращенно, как я это понял): Just as chemical compensation (burndown) increases ocean alkalinity via dissolution of carbonate sediments, biological compensation increases alkalinity in the surface ocean, thereby buffering the effects of OA. If atmospheric CO2 concentrations remain elevated after the initial biological compensation, then increased surface ocean alkalinity from reduced biocalcification would enhance disequilibrium between the atmosphere and the surface ocean. The disequilibrium would cause CO2 invasion to the surface ocean, thereby creating a positive feedback loop of additional biocalcification stress and OA. https://www.nature.com/articles/s43247-022-00641-0
2 недели назад
-
0
+
А правильно ли согласовано слово "мутантов" в заголовке? Или были какие-то мутанты и у них были ракушки?
    4 дня назад
    -
    0
    +
    Да, правильно, они не могли нормально кушац кальций и становились уродцами.
    +
      ещё комментарии
      3 дня назад
      -
      0
      +
      Ни в первой, ни во второй статье, послужившей основой для вашей заметки, не используется термин "мутант". Их авторы не делали никаких предположений насчет того, что изменение состава воды в океанах вызывало мутации у фораминифер, а лишь о том, что это мешало этим одноклеточным образовывать раковины нормальной формы. Хотя предположение о мутациях, как причине неправильности их раковин, "лежит в пределах научного предвидения"...
        3 дня назад
        -
        0
        +
        а если открыть форточку, чтобы так душно не было, то вспоминается и переносное значение слова мутант -- переродившийся вследствие генетических или экологических воздействий и отличающийся от исходного наследственного от нормы, как правило, в негативном ключе

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: