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 .
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]
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.
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.
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]
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]
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]
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)