stringtranslate.com

Азолла событие

Современный папоротник Azolla filiculoides . Цветение родственных видов, возможно, привело Землю в нынешний мир ледников.

Событие Азолла — это палеоклиматологический сценарий, предположительно произошедший в эпоху среднего эоцена , [1] около 49 миллионов лет назад , когда, как полагают, в Северном Ледовитом океане произошло цветение фиксирующего углерод пресноводного папоротника Азолла . Когда папоротники умерли и опустились на застойное морское дно, они растворились в отложениях в течение примерно 800 000 лет; Предполагается, что возникшее в результате сокращение выбросов углекислого газа помогло вывести планету из состояния « парниковой Земли » палеоцен-эоценового термического максимума , когда планета была достаточно горячей, чтобы черепахи и пальмы могли процветать на полюсах, чтобы нынешний ледник Земли известен как Поздний кайнозойский ледниковый период .

Геологические свидетельства события

δ 18 O – показатель температуры – за последние 65 миллионов лет. Событие Азолла знаменует конец оптимума эоцена иначало долгосрочного снижения глобальной температуры .

В осадочных слоях по всему Арктическому бассейну различима толща, достигающая мощности не менее 8 м (дно самого длинного керна не обнаружено, но оно могло достигать 20 м+ ) . Этот блок состоит из чередующихся слоев; кремнистые обломочные слои, представляющие собой фоновые отложения планктонных организмов, обычные для морских отложений, сменяются наслоениями толщиной в миллиметр, содержащими окаменевшее вещество Азоллы . [2] Это органическое вещество также можно обнаружить в виде всплеска гамма-излучения , который был отмечен по всему Арктическому бассейну, что делает это событие полезным подспорьем при выстраивании кернов, пробуренных в разных местах. Палинологический контроль и калибровка с использованием записей геомагнитного инверсии высокого разрешения позволяют оценить продолжительность события в 800 000 лет. [1] Это событие точно совпадает с катастрофическим снижением уровня углекислого газа , который упал с 3500 частей  на миллион в раннем эоцене до 650 частей на миллион во время этого события. [3]

Азолла

Азоллу считают «суперрастением», поскольку она может потреблять до тонны азота на акр в год [4] (0,25 кг/м 2 /год); этому соответствует снижение выбросов углерода на 6 тонн на акр (1,5 кг/м 2 /год). Его способность использовать атмосферный азот для роста означает, что основным ограничением его роста обычно является доступность фосфора: углерод, азот и сера являются тремя ключевыми элементами белков, а фосфор необходим для ДНК, РНК и энергетического метаболизма. Растение может расти с огромной скоростью в благоприятных условиях – умеренном тепле и 20 часах солнечного света (оба из которых наблюдались на полюсах в раннем эоцене) – и может удвоить свою биомассу за два-три дня в таком климате. [1] Такая скорость роста выталкивает растения глубоко под солнечный свет, где происходит гибель и секвестрация углерода.

Условия, способствующие проведению мероприятия

Континентальная конфигурация в раннем эоцене привела к образованию изолированного Арктического бассейна.

В раннем эоцене конфигурация континентов была такой, что Арктическое море было почти полностью отрезано от более широких океанов. Это означало, что смешивания, обеспечиваемого сегодня глубоководными течениями, такими как Гольфстрим , не произошло, что привело к образованию стратифицированной толщи воды , напоминающей сегодняшнее Черное море . [5] Высокие температуры и ветры привели к сильному испарению, увеличению плотности океана и — через увеличение количества осадков [6] — к высокому расходу воды из рек, питающих бассейн. Эта пресная вода низкой плотности образовала нефелоидный слой , плавающий на поверхности плотного моря. [7] Даже нескольких сантиметров пресной воды было бы достаточно, чтобы обеспечить колонизацию Азоллы ; кроме того, эта речная вода будет богата минералами, такими как фосфор, которые она будет накапливать из грязи и камней, с которыми она взаимодействует, пересекая континенты. Известно, что для дальнейшего содействия росту растения концентрации углерода (в форме углекислого газа) в атмосфере в это время были высокими. [3]

Одного цветения недостаточно, чтобы оказать какое-либо геологическое воздействие; Чтобы навсегда сократить выбросы CO 2 и вызвать изменение климата , углерод должен улавливаться закапываемыми растениями, а останки делать недоступными для разлагающихся организмов. Бескислородное дно Арктического бассейна, возникшее в результате стратифицированной толщи воды, позволило именно это; бескислородная среда подавляет активность разлагающихся организмов и позволяет растениям оставаться негнилыми, пока они не будут погребены под осадком.

Глобальные эффекты

Учитывая периоды цветения азоллы в течение 800 000 лет и бассейн площадью 4 000 000 км 2 (1 500 000 квадратных миль), который нужно покрыть, даже по очень консервативным оценкам, за счет захоронения растений можно было бы изолировать более чем достаточно углерода, чтобы объяснить наблюдаемое 80% -ное снижение CO 2 в этом случае. явление само по себе. [ нужна цитата ] Другие факторы почти наверняка сыграли свою роль. Это падение инициировало переход от теплицы к нынешней Земле-ледянику; Арктика похолодела со средней температуры поверхности моря в 13 °C до сегодняшней -9 °C [1] , и остальная часть земного шара претерпела аналогичные изменения. Возможно, впервые в своей истории [8] на обоих полюсах планеты были ледяные шапки . Геологически быстрое понижение температуры между 49 и 47 миллионами лет назад , во время события Азолла , очевидно; После этого в арктических отложениях часто встречаются дропстоуны (которые считаются свидетельством присутствия ледников). Это происходит на фоне постепенного и долгосрочного похолодания; Лишь 15 миллионов лет назад появились доказательства широко распространенного замерзания северных полюсов. [9]

Альтернативные объяснения

Хотя зеленый Северный Ледовитый океан является жизнеспособной рабочей моделью, скептически настроенные ученые отмечают, что колонии азолл в дельтах рек или пресноводных лагунах могут быть унесены в Северный Ледовитый океан сильными течениями, устраняя необходимость в слое пресной воды. [9] [10]

Экономические соображения

Большая часть нынешнего интереса к разведке нефти в арктических регионах направлена ​​на месторождения Азолла . Захоронение большого количества органического материала обеспечивает материнскую породу для нефти, поэтому при правильной термической истории сохранившиеся цветы Азоллы могли быть преобразованы в нефть или газ. [11] В 2008 году в Нидерландах была создана исследовательская группа, занимающаяся Азоллой . [12]

Событие Азоллы
неопротерозой
Палеозой
Мезозой
Кайнозой
−600
−480
−360
−240
−120
0
Миллионы лет назад
Возраст Земли = 4540 миллионов лет (слева). Сложная жизнь началась с палеозоя .
«Эпохой динозавров» был мезозой . Люди, использующие инструменты, появились на крайнем правом фланге лишь последние несколько миллионов лет.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Бринкхейс Х, Схоутен С, Коллинсон М.Э., Слуйс А., Синнингхе Дамсте Дж.С., Диккенс Г.Р., Хубер М., Кронин Т.М., Онодера Дж., Такахаши К., Буяк Дж.П., Штейн Р., ван дер Бург Дж., Элдретт Дж.С., Хардинг И.С., Лоттер А.Ф., Санджорджи Ф., ван Конийненбург-ван Циттерт Х., де Леу Дж.В., Маттиссен Дж., Бэкман Дж., Моран К. (2006). «Эпизодические пресные поверхностные воды в эоцене Северного Ледовитого океана». Природа . 441 (7093): 606–609. Бибкод : 2006Natur.441..606B. дои : 10.1038/nature04692. hdl : 11250/174278 . PMID  16752440. S2CID  4412107.
  2. ^ Уодделл, LM; Мур, TC (2008). «Соленость эоценового Северного Ледовитого океана по данным изотопного анализа кислорода карбоната рыбьих костей» (PDF) . Палеоокеанография . 23 (1): н/д. Бибкод : 2008PalOc..23.1S12W. дои : 10.1029/2007PA001451 . hdl : 2027.42/95320.
  3. ^ аб Пирсон, ПН; Палмер, MR (2000). «Концентрация углекислого газа в атмосфере за последние 60 миллионов лет». Природа . 406 (6797): 695–699. Бибкод : 2000Natur.406..695P. дои : 10.1038/35021000. PMID  10963587. S2CID  205008176.
  4. ^ Белнап, Дж. (2002). «Азотфиксация в биологических почвенных корках юго-востока штата Юта, США». Биология и плодородие почв . 35 (2): 128–135. Бибкод : 2002BioFS..35..128B. doi : 10.1007/s00374-002-0452-x. S2CID  41924008.
  5. ^ Штейн, Р. (2006). «Палеоцен-эоценовая («парниковая») палеосреда Северного Ледовитого океана: последствия данных об органическом углероде и биомаркерах (302-я экспедиция IODP-ACEX)» (аннотация) . Тезисы геофизических исследований . 8 :06718 . Проверено 16 октября 2007 г.
  6. ^ Гринвуд, Д.Р., Бейсингер, Дж.Ф. и Смит, Р.Ю. 2010. Насколько влажными были тропические леса арктического эоцена? Оценки осадков палеогеновой арктической макрофлоры. Геология, 38(1): 15–18. doi :10.1130/G30218.1.
  7. ^ Глисон, JD; Томас, DT; Мур, TC; Блюм, доктор медицинских наук; Оуэн, RM (2007). «Структура водного столба эоцена Северного Ледовитого океана по данным изотопов Nd-Sr в остатках ископаемых рыб» (PDF) . Проверено 3 ноября 2007 г. Изотопная запись Sr - Nd [...] указывает на плохо перемешанный океан и сильно стратифицированную водную толщу с бескислородными придонными водами. Стабильный верхний слой «пресной» воды, вероятно, был повсеместной особенностью эоценового Северного Ледовитого океана.[ постоянная неработающая ссылка ] (полный текст аналогичной статьи: doi:10.1029/2008PA001685)
  8. ^ Почти наверняка это первый случай биполярного оледенения на планете в фанерозое ; существовала ли она в неопротерозое в « Земле-снежке » или нет, остается предметом споров.
  9. ^ AB Тим Аппенцеллер (май 2005 г.). «Великий зеленый север». Национальная география . Архивировано из оригинала 26 марта 2008 года.
  10. ^ Невилл, Лос-Анджелес, Грасби, С.В., МакНил, Д.Х., 2019, Ограниченная пресноводная зона в эоценовом Северном Ледовитом океане. Научные отчеты (2019) 9:4226. дои : 10.1038/s41598-019-40591-w
  11. ^ ЭНДРЮ К. РЕВКИН (20 ноября 2004 г.). «Под всем этим льдом, может быть, нефть». Газета "Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 октября 2007 г.
  12. ^ Исследовательская группа Азоллы