Prieš 300 milijonų metų atmosferoje buvo daug daugiau anglies dioksido nei šiandien. • Aleksejus Gilyarovas • Mokslo naujienos apie "elementus" • Ekologija, geologija, biologija

Prieš 300 mln. Metų atmosferoje buvo daug daugiau anglies dvideginio nei dabar

Ankstyvojo permo laikotarpio augalas (kungurų amžius), kaip jis pateikiamas paleontologui ir menininkui S.V. Pav. iš macroevolution.narod.ru

Paleozoicinės eros pabaigoje (prieš 300-270 milijonų metų) būdingas perėjimas nuo ilgalaikio ledynmečio, kuris suplėšė didžiąją dalį Žemės iki visuotinio atšilimo. Per šį laiką CO turinys2 atmosferoje, iš pradžių maždaug lygus šiuolaikinei, padidėjo 10 kartų. Didėjant temperatūrai, sausumos vegetacijos pobūdis tropikuose pasikeitė – jis tapo vis labiau ir labiau mylintis. Tokia tolimoje epochoje vykusių įvykių analizė gali būti naudinga numatant ateities situaciją: jei žmonija sudegins visus turimus iškastinio kuro atsargas, CO kiekis2 atmosferoje ji pakils nuo dabartinių 0,036% iki 0,2% – tai yra maždaug iki paleosoizmo eros pabaigos lygio.

Pastebėtas šiltnamio efektą sukeliančių dujų, visų pirma anglies dioksido (CO2), dažnai vadinamos precedentu ir aiškinamos vien tik žmogaus veikla – iškastinio kuro deginimas. Tiesą sakant, tai nėra visiškai tiesa. Antarktidos ledu užplombuotų oro burbuliukų analizė (tokie duomenys, paremti medžiagomis iš Vostoko stoties, yra prieinami per pastaruosius 420 tūkst.metai) rodo, kad CO turinys2 atmosferoje parodė cikliškus svyravimus, iš kurių svarbiausias 110 tūkstančių metų laikotarpis (vadinamasis Milankovičiaus ciklas) yra nustatomas reguliariais Žemės orbitos parametrų pokyčiais. Šiuolaikinis CO kiekis2 – 360 ppm (dalys milijonui – milijonai dalių, kitaip tariant – 0,036%) – iš tiesų yra didžiausias bent jau per pastaruosius pusę milijono metų, nors reikėtų pažymėti, kad net jei nėra žmogaus Žemėje, dabar jis būtų gana šiltas ir CO koncentracija2 ore būtų bent 280 ppm, kaip ir prieš pradedant didelio masto iškastinio kuro deginimą.

Tačiau tolimoje praeityje mūsų planetoje buvo rimtesnis anglies dioksido padidėjimas atmosferoje. Tuo pačiu metu gyvenimas Žemėje ir toliau egzistuoja ir vystosi. Paleozojaus laikotarpio pabaigoje, per pradžią permijos laikotarpiu (apie 300 milijonų metų), visuotinis atšilimas pakeitė labai ilgą (beveik pusę milijardo metų) šaltojo oro, kartu su sparčiu CO atmosferos koncentracijos padidėjimu.2 – nuo lygio, kuris yra maždaug lygus šiuolaikinei (250 ppm) iki 1000 ppm, o tada iki 3000 ppm (tai yra beveik 12 kartų).

Perkūno iškastiniai augalai, kurie plinta klimato atšilimo metu. 1 lakštas Eltasperm pteridospermas Rhachiphyllum (al. Callipteris); 2 – kitos pteridospermo lapas – Psygmophyllum; 3 – spygliuočių lapelio odelė Entsovija; 4 – genetinių augalų lapų lapai Ruflorija. Žemutinė Permė Uralas. Pav. iš macroevolution.narod.ru

Žinoma, norint nustatyti anglies dvideginio koncentraciją, kuri buvo prieš 300 milijonų metų Žemėje, yra daug sudėtingesnė negu prieš 300 tūkstančių metų. Nuo to laiko sandari oro burbuliukai neišliko, o mokslininkai turi pasikliauti netiesioginiais rodikliais, tačiau skirtingų metodų derinys ir gautų rezultatų sutikimas gali būti pakankamai patikimas.

Straipsnio autoriai paskelbti naujausioje publikacijoje Mokslas– Islamas Montañezas (Isabel Patricia Montañez) iš Kalifornijos universiteto Geologijos fakulteto (Davisas, Kalifornija, JAV) ir jos kolegos iš kelių kitų JAV universitetų rėmėsi tokiu integruotu požiūriu. Savo darbo rezultatai – CO pokyčių analizė2 atmosferoje ir su tuo susijusiais klimato ir sausumos augmenijos pokyčiais, kurie įvyko permis per pradžią 40 milijonų metų laikotarpiu (305-265 milijonų metų). Nustatyti CO koncentraciją2 Autoriai naudojo kelis metodus, visų pirma metodą, pagrįstą stabilaus anglies izotopo turinio įvertinimu 13C kalcite, susidariusį senoviniuose dirvožemiuose žemynų paviršiuje, mineraliniame goitite (pavadintas Goethe), taip pat iškastų augalų liekanose.

Yra žinoma, kad augalų fotosintezėje (ypač C.3augalai) daugiausia naudoja CO molekules2 lengvesnis izotopas 12C ir sunkus 13C lieka ore. Abiogeniškai suformuota (be organizmų) kalcito anglies izotopai 12Su ir 13C yra tokioje pačioje proporcijoje, kaip ore tarp dirvožemio dalelių, tačiau kadangi čia yra daug augalų likučių, tas oras išeikvotas 13C. Tačiau esant aukštai CO koncentracijai2 (didelis dalinis slėgis) šie sunkieji dujos didesniais kiekiais ir nepakitusios augalų būklės prasiskverbia į dirvą, kur yra proporcija 13C. Tai grindžiama tuo, kad vadinamasis "paleobarometro metodas", sukurtas Amerikos geofizininku T. Serlingu (Thure E. Cerlingu).

Suderinus duomenis apie kalcito, goetino ir senovės organinių medžiagų izotopinę sudėtį, autoriai sugebėjo parengti CO2 tarp dirvožemio, augalų ir atmosferos.Visos vertybes (jų yra nemažai – mėginiai paimti iš kelių Jungtinių Amerikos Valstijų sričių ir jie laikomi sluoksniais su laikus1 milijono metų intervalai) buvo nustatyti gana dideliu statistine paklaida, tačiau autoriai naudojo Monte Karlo metodą, norėdami apskaičiuoti galimų variantų skaičių skirtingoms pradinių reikšmių vertėms. Apskaičiuojant paviršinio vandenyno vandens temperatūrą, mes naudojome duomenis apie deguonies izotopų sudėtį kriauklėse. Brachiopoda (pečių apyrankės).

Metodo esmė yra pagrįsta tuo, kad du deguonies izotopai yra įtraukti į kalkakmenį, iš kurio pagaminti korpusai – įprastą "šviesą" 16O ir rečiau "sunkios" 18O ir santykiu, kuriuo jie yra aplinkiniame jūros vandenyje. Kai vanduo iš vandenyno paviršiaus išgaruoja, o po to kondensuojasi ir nuosėdos nusėda, jo molekulės, kuriose yra sunkus izotopas 18O, grįžti į vandenyną greičiau, nei šviesos 16O. Pastarosios yra daug labiau perkeliamos į žemynus, ir dėl to ledynuose kritus sniegas visada išeikvotas. 18O. Kuo daugiau ledynų masė auga, tuo labiau izotopas praturtina likusį vandenį vandenyne. 18O.Santykinio izotopų kiekio nustatymas 16O ir 18O kalkių kalkėmis, galima spręsti, kaip laisvo vandens masė ir ledo masė santykis pasikeitė Žemėje.

Šiuo metu atogrąžų Laurasijos regionuose augančių fosilinių liekanų tyrimas parodė, kad dominuojančios formos pasikeitė ir vis daugiau ir daugiau atšildytų keremorfinių (atsparių sausrai) požymių, rodančių jų augimą sausose buveinėse.

18O jūrų brachiopodų kriauklėse; B – vidinės vandenyno paviršiaus temperatūros nuokrypiai nuo vidutinio, lygus 17,5 ° С (horizontali linija, žymima 0) rodomi, o vidutinis CO2 atmosferoje – stora mėlyna kreivė (plonos mėlynos linijos – pasikliautinieji intervalai); C – vidutinio lygio vandenyno svyravimai – lygis padidėja atšilimo metu (parodyta geltonomis horizontaliomis juostomis). Pav. iš aptariamo straipsnio "Mokslas" border = 0> Pasauliniai žemės klimato pokyčiai, įvykę 40 milijonų metų po ilgalaikio ledynmečio. Horizontalaus laiko mastas (prieš milijonus metų): CARB., anglies (= karbonatas), anksčiau PERMIANAS – Anksti Permė; MID PERM.- Vidurio Permijos periodas. A – periodinių ledynų išpuolių (mėlynas poslinkis) ir jų atšildymas (atviras plotas); kieta mėlyna linija – santykinis stabilaus deguonies izotopo kiekis18O jūrų brachiopodų kriauklėse; B – vidinės vandenyno paviršiaus temperatūros nuokrypiai nuo vidutinio, lygus 17,5 ° С (horizontali linija, žymima 0) rodomi, o vidutinis CO2 atmosferoje – stora mėlyna kreivė (plonos mėlynos linijos – pasikliautinieji intervalai); C – vidutinio lygio vandenyno svyravimai – lygis padidėja atšilimo metu (parodyta geltonomis horizontaliomis juostomis). Pav. iš aptariamo straipsnio Mokslas

Taigi, Isabel Montaniez ir jos kolegų duomenys atskleidė labai sudėtingą vaizdą apie susijusius CO turinio pokyčius.2 atmosferoje, klimatui ir sausumos augalų rūšiai. Tai buvo pasauliniai procesai, kurie praėjus keletui dešimčių milijonų metų pasibaigė paleozojaus laikotarpiui, seniai prieš ne tik žmonių, bet ir žinduolių atsiradimą žemėje. Tačiau CO koncentracijos padidėjimas2 atmosferoje, kurią tikimasi iki to laiko, kai žmogus sudegins visą iškastinį kurą,atitinka tą, kuris buvo pastebėtas paleosezių pabaigoje (2000 ppm), todėl problema nėra be praktinių interesų.

Šaltinis: Isabel P. Montañez, Neil J. Tabor, Deb Niemeier, William A. DiMichele, Tracy D. Frank, Christopher R. Fielding, John L. Isbell, Lauren P. Birgenheier, Michael C. Ryge. CO2– klimato ir augmenijos nestabilumas vėlyvojo paleozojaus gaivinimo metu // Mokslas. 2007. V. 315. P. 87-91.

Taip pat žiūrėkite: Retallack, G.J. 2004. Dirvožemiai ir globaliniai anglies ciklo pokyčiai (visas tekstas, PDF, 3.8 Mb) // Vykdomieji redaktoriai: Heinrich D. Olandija, Karl K. Turekian. Geocheminio traktatas, Pergamon Press, Oksfordas. V. 5. P. 581-605.

Aleksejus Gilyarovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: