Уровень CO2 на древней Земле стабилизировали леса
Сокращение содержания углекислого газа в земной атмосфере приводит к остановке "парникового эффекта" - так начинается глобальное оледенение. За последние 24 миллиона лет геология планеты менялось так, что CO2 должен был упасть до очень низкой отметки, причем неоднократно - однако ниже 180-200 частей на миллион его концентрация не опустилась. Почему?
Еще до того, как человечество начало сжигать ископаемые виды топлива, углекислый газ держали под контролем естественные процессы. Извержения вулканов, например, выбрасывали его в атмосферу, а эрозия континентов за многие миллионы лет "всасывала" его. Эрозией называют распад минералов в почве и скальных породах (в т.ч. силикатов). Силикатные минералы выветриваются при контакте с угольной кислотой (дождем и атмосферной CO2), и процесс этот убирает углекислый газ из атмосферы. Более того, продукты этих реакций переносятся реками в мировой океан, где в конце концов "оседают" в карбонатных горных породах (вроде известняка). И так углерод на многие миллионы лет "прячется" на морском дне, лишаясь возможности участвовать в образовании атмосферного углекислого газа.
А леса только способствуют эрозии почв: ведь деревья и связанные с их корнями грибы расщепляют содержащиеся в почве минералы для получения питательных веществ, необходимых им для роста. Но ученые из Шеффилдского университета выяснили: когда CO2 в воздухе падает до определенного уровня (200 частей на миллион), деревья и грибы значительно хуже расщепляют силикатные минералы, и скорость "выведения" CO2 из атмосферы падает.
"Мы воссоздали экологические условия прошлых эпох, выращивая деревья в специальных камерах - при пониженной, повышенной и равной нынешней концентрации CO2. Технологии цифровой визуализации помогли нам рассмотреть поверхность частиц минералов и оценить, как связанные с корнями деревьев грибы их расщепляют", - рассказывает ведущий автор исследования Джо Квирк (Joe Quirk).
Падение CO2 в атмосфере работает как тормоз "углеродного голодания". Когда CO2 сокращается с 1500 до 200 частей на миллион, скорость эрозии снижается на 1/3, и леса теряют способность "забирать" углекислый газ из атмосферы. Низкий уровень CO2 препятствует фотосинтезу - и поэтому до корней и их грибов доходит меньше "углеродной энергии". Следовательно, растения забирают из почвенных минералов меньше питательных веществ, и процессы эрозии (в глобальном масштабе) замедляются.
"В последние 24 миллиона лет в Андах и Гималаях происходило интенсивное горообразование, и на суше стало больше силикатных пород и минералов, подверженных эрозии. По идее, содержание CO2 в атмосфере планеты должно было упасть", - объясняет Квирк. Но вышеописанный механизм задерживал это падение на уровне 180-200 частей на миллион.
Исследование представлено в журнале Biogeosciences.
По материалам пресс-релиза университета.
Артём Космарский nauka21vek.ru
На фото: цифровые изображения бороздок, которые грибы проделывают в минералах. Круг на правой фотографии - след от терминальной споры микоризного гриба, который связан с корнями клёна. "Такие споры отличают древнейшие грибы, связанные с корнями растений еще с тех времен, когда те вышли на сушу - 400 миллионов лет назад. Вот почему это изображение столь значимо: оно доказывает, что древние грибы подвергают минералы эрозии", - рассказывает Квирк