Глобальные эпизоды дефицита кислорода в океанах были достаточно распространены в мезозойскую эру. Традиционно считается, что причиной является интенсивное выветривание горных пород. Новое исследование показало, что разрушение суши и перемещения океанического дна, происходившие во время распада Гондваны, могли инициировать последовательность событий, приведших к массовому вымиранию морских организмов.
В мезозойскую эру на Земле господствовали тепличные условия. Отсутствие полярных ледников и мягкий, жаркий климат способствовали буйному развитию жизни. Однако в период расцвета этой эпохи в Мировом океане начались катастрофические процессы, обусловленные сбоями в глобальном углеродном цикле. Воды, насыщенные сульфидами и лишенные растворенного кислорода, стали смертельно опасными для значительной части морской флоры и фауны.
Ученые используют термин «аноксические события» для описания периодов недостатка кислорода в океанах. Эти события, как предполагается, связаны с глобальным потеплением, которое усиливает циркуляцию воды и химическое выветривание континентов. В результате увеличивается морская биомасса и происходит ее накопление в осадочных породах, что фиксируется в геологической летописи в виде слоев, насыщенных органикой, и состоящих из темных сланцев.
Океанские аноксические события, несмотря на свою краткость в геологической перспективе, имеют глобальные последствия. Такие явления неоднократно происходили в прошлом, однако в середине мезозоя, в период с 185 по 85 миллионов лет назад, зафиксирована череда последовательных эпизодов. Ученые связывают это с распадом суперконтинента Гондвана, что привело к усилению вулканической активности. Подтверждением этому служат обширные магматические провинции (LIP), расположенные вдоль континентальных рифтовых зон.
Интенсивная вулканическая активность привела к выбросу в атмосферу значительных объемов диоксида углерода — мощного парникового газа, — что, в свою очередь, способствовало ускорению химического выветривания. Остается неясным, как скоро после формирования LIP начинается этот процесс: немедленно или через десятки миллионов лет?
Ученые из Великобритании, США, Канады и Нидерландов решили ответить на этот вопрос. В статье, вышедшей в журнале Nature Geoscience, для получения целостной картины они сопоставили данные, полученные в результате реконструкций плитной тектоники, тектонико-геохимического анализа и глобального биогеохимического моделирования.
«В мезозойскую эру произошел распад Гондваны, сопровождавшийся масштабным вулканизмом по всей Земле. Движение тектонических плит привело к образованию океанического дна. По словам профессора Тома Жерно из Саутгемптонского университета (Великобритания), первого автора исследования, выветривание вулканических пород обеспечило значительное поступление питательных веществ в океаны).
Жерно сообщил, что были обнаружены свидетельства неоднократного химического разрушения океанического дна и континентов, что приводило к колебаниям в океанах.
«По словам ученого, это напоминает командную работу геологов.
Изучая геологические данные, авторы исследования выявили, что периоды интенсивного выветривания происходили одновременно с большинством случаев отсутствия кислорода в океанах. Это привело к значительному поступлению фосфора в океаны – естественного удобрения, – что вызвало резкое увеличение биомассы. Тем не менее, это имело серьезные последствия для морских экосистем.
Согласно Бенджамину Миллзу, соавтору исследования из Университета Лидса (Великобритания), значительное количество органических веществ оседало на дно, потребляя кислород.
«Миллз отметил, что в океане образовались области, лишенные живых организмов. Такие аноксические периоды продолжались от одного до двух миллионов лет и оказывали значительное воздействие на морские экосистемы.
Мы продолжаем ощущать последствия этих событий. Отложения того периода, богатые органическими веществами, представляют собой значительные запасы нефти и природного газа.