Найдена причина глобального похолодания Земли в миоцене

Усиление вулканической активности в Андах в позднем миоцене (примерно 5,4–7 млн лет назад) могло стать одной из причин глобального похолодания климата. К такому выводу пришла группа ученых под руководством профессора Марка Клементца из Университета Вайоминга, опубликовавшая результаты в журнале Communications Earth & Environment.

Как вулканы могут охлаждать планету

Авторы выстроили цепочку процессов: андский вулканизм запустил в Южном океане всплеск биологической продуктивности, что привело к снижению уровня углекислого газа в атмосфере, а это, в свою очередь, способствовало охлаждению климата.

Поздний миоцен, подчеркивает Клементц, был переломным этапом в климатической системе Земли. Именно тогда происходил переход к более современному климатическому режиму и формировались многие сообщества растений и животных, близкие к сегодняшним. Понимание механизмов этой перестройки важно не только для реконструкции прошлого, но и для оценки того, как земные системы могут реагировать на текущие и будущие изменения климата.

Почему Анды — особый случай

Исследователи объединили данные полевых наблюдений и лабораторных анализов с компьютерным моделированием. Они сосредоточились на комплексе Альтиплано–Пуна — крупнейшей активной системе кислого (богатого кремнеземом) магматизма на Земле. В Андах наблюдался заметный рост вулканической активности, пик которого пришёлся на интервал примерно 4-8 млн лет назад.

Вулканический пепел содержит важные питательные элементы — фосфор, железо и кремний. Особенно важным оказалось железо, дефицит которого часто ограничивает рост планктона в Южном океане. Увеличение поступления этих элементов в океанические воды стимулировало рост разнообразия и численности морских организмов.

Роль диатомовых водорослей и китов

Особую роль в этом сценарии играют диатомовые водоросли — микроскопические одноклеточные организмы. Они являются одними из крупнейших производителей хлорофилла на планете, активно поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза и лежат в основе многих морских пищевых цепей. Увеличение их численности означает более интенсивное изъятие CO₂ из атмосферы.

Предложенная картина согласуется с палеонтологическими данными: ископаемые остатки указывают на заметные перестройки в популяциях морских позвоночных в тот же период. Например, у китообразных происходили важные эволюционные изменения: увеличение размеров тела, рост разнообразия форм и появление дальних миграций. Ранее ученые разгадали климатическую загадку Средневековья.

Авторы также обсуждают вклад самих китов в углеродный цикл. С одной стороны, погибшие животные опускаются на дно, и углерод из их биомассы может надолго изолироваться в осадках. С другой — большие объемы богатых углеродом экскрементов могли усиливать цветения водорослей (включая токсичные), что приводило к массовой гибели других морских организмов и дополнительному накоплению углерода в океане. В сочетании с фотосинтезом диатомей это заметно ускоряло «изъятие» CO₂ из атмосферы.

Компьютерное моделирование подтверждает, что после событий, зафиксированных в геологической летописи, концентрация углекислого газа в атмосфере могла снизиться примерно на 10–15 частей на млн (ppm). Такое падение, по выводам ученых, было достаточным, чтобы вызвать глобальное похолодание на фоне в целом более теплого миоценового климата.

Выявление связей между вулканизмом, продуктивностью океана и снижением CO₂ дает представление о механизмах, влияющих на глобальный климат на очень длинных временных масштабах.