Около 252 миллиона лет назад, в конце пермского периода, на Земле произошло практически полное вымирание живых организмов. Однозначного объяснения причин этой катастрофы не существует. В рамках нового исследования ученые проанализировали обширные данные и создали модели для определения основных факторов, повлиявших на изменение климата. Ученые полагают, что увеличение парциального давления углекислого газа в атмосфере вдвое вызвало продолжительное явление Эль-Ниньо, которое, в свою очередь, инициировало цепочку процессов, разрушительных для биосферы.
В конце пермского периода биосфера утратила около 90 процентов всех видов живых организмов. Исследователи полагают, что причиной этого послужило значительное усиление парникового эффекта, спровоцированное масштабным извержением сибирских траппов. Основной вопрос, остающийся без ответа: что сделало тот древний мир настолько восприимчивым к увеличению концентрации CO 2 в атмосфере?
Ученые из ряда европейских институтов, совместно с Китайским университетом наук о Земле в Ухане, предприняли попытку прояснить ситуацию. Их исследования показали опубликованы в журнале Science.
Существовала ощутимая разница во времени между исчезновением морских и наземных видов животных. При этом вымирание морской флоры и фауны началось на 17 тысяч лет раньше, чем резкое потепление экваториальных вод с 26 до 34 градуса Цельсия, что оказалось непосильным для многих организмов. Следовательно, причиной послужил некий неуловимый фактор — вероятно, дефицит кислорода в океане (аноксия).
Авторы исследования не приняли во внимание эту гипотезу, поскольку в период, когда атмосфера содержала большое количество кислорода, океаническая аноксия маловероятно могла спровоцировать вымирание наземных организмов. Это вымирание началось до морского кризиса и задолго до пика глобального потепления. Подтверждением этого являются исчезновение торфяников и переход голосеменных лесов в кустарниковые экосистемы, произошедшие за десятки или даже сотни тысяч лет до гибели морской биоты.
Предложено несколько версий вымирания, произошедшего на суше, включая отравление металлами, истощение озонового слоя и кислотные дожди. Однако ни одна из них не способна полностью объяснить масштаб позднепермского кризиса.
«Не все виды смогли адаптироваться, однако, к счастью, некоторые пережили это, иначе мы бы сейчас не существовали. Это был почти конец жизни на Земле», — заявил профессор Сун Ядун из Университета наук о Земле (КНР), первый автор публикации.
Для изучения колебаний температуры и гидрологических циклов, которые могут быть вызваны краткосрочными климатическими явлениями, действующими в течение года и десятилетий, специалисты использовали модель HadCM3BL. Также были применены палеотемпературные данные и анализ осадочных пород для прогнозирования глобального климата на фоне значительного увеличения выбросов парниковых газов и определения градиента температуры поверхности моря на экваторе — SST ( Equatorial Sea Surface Temperature) — и разработать модель взаимодействия атмосферы и океана.
Модель, которую мы получили, показывает, что в конце пермского периода градиент зональной температуры поверхности океана в Тетисе сократился с семи-десяти градусов Цельсия до одного-четырех градусов на стыке геологических эпох. Такие существенные изменения характеристик океана привели к ослаблению циркуляции Уокера — процесса перемешивания нижних слоев атмосферы над океаном в тропической зоне. Это, в свою очередь, спровоцировало возникновение Эль-Ниньо — колебания температуры верхнего слоя тропического океана.
Продолжительность современного Эль-Ниньо обычно составляет 9-12 месяцев, тогда как в плиоцене эти явления могли продолжаться три миллиона лет. Существуют дискуссии о том, как потепление климата влияет на интенсивность этого явления. Однако новая научная работа представила модель, демонстрирующую, что в конце пермского периода наблюдалось увеличение силы и продолжительности Эль-Ниньо. Это привело к формированию на планете очень теплого и чрезвычайно нестабильного климата.
«Подобное потепление не могло спровоцировать столь масштабное вымирание. Современные наблюдения показывают, что при повышении температуры в тропиках виды перемещаются в более высокие широты. Исследователи установили, что интенсивные выбросы парниковых газов привели не только к нагреву планеты, но и к тому, что климат стал более жарким, нестабильным и менее благоприятным для жизни, — отметил соавтор исследования Александр Фарнсворт из Университета Бристоля (Великобритания).
Когда происходят сильные явления Эль-Ниньо, накопленная в океане тепловая энергия высвобождается и воздействует на сушу, что приводит к серьезным засухам и аномальной жаре. В настоящее время это наблюдается в районах экватора, оказывая негативное влияние на леса Амазонки и центральную Африку.
Влияние Эль-Ниньо проявляется в обесцвечивании коралловых рифов и гибели планктона из-за сильных волн тепла. Подобные процессы в конце пермского периода едва не привели к глобальной катастрофе.