Скептики, оспаривающие гипотезу об антропогенном изменении климата, любят говорить о естественных циклах: мол, это нормально, когда то тепло, то холодно. Поэтому важно знать, случалось ли то, что мы наблюдаем сегодня, в истории планеты.

Крупная группа специалистов в составе 21 учёного из почти такого же количества университетов проанализировала геологическую летопись на предмет подкисления океана, то есть снижения рН, обусловленного ростом концентрации углекислого газа в атмосфере. Показано, что нынешние темпы подкисления не имеют аналогов за последние 300 млн лет.

Выживут? (Фото Charlene-SJ.)

Информация об этом процессе хранится в породах несколькими способами. Во-первых, в соответствии со сдвигами круговорота углерода меняется содержание изотопов этого элемента. Водородный показатель можно отслеживать и по содержанию изотопов бора в морских раковинах. Присутствие других микроэлементов (урана или цинка) в раковинах по отношению к кальцию указывает на концентрацию карбонат-ионов. (Подкисление океана связано не только с рН, но и со снижением карбонатной насыщенности воды, из-за чего морским созданиям труднее строить свои раковины.) В дополнение ко всему геологическая летопись фиксирует вымирания и морфологические изменения морских видов, которые вызываются разного рода экологическими катастрофами.

Работа охватывает 300 млн лет не потому, что это круглая цифра. Поскольку тектоника плит заставляет океанические платформы погружаться обратно в мантию в зонах субдукции, у нас нет ни океанической коры, ни морских осадочных пород старше 180 млн лет. Поэтому, чтобы заглянуть дальше в прошлое, приходится полагаться на ограниченные запасы морских пород, перенесённых на континентальные плиты. Из-за того что регионы в такой летописи представлены неравномерно, трудно составить общую картину. Неопределённость растёт, и 300 млн лет считаются порогом, за которым она становится чересчур большой.

1

Первой эпохой, которая удостоилась внимания нового исследования, стал конец последнего ледникового периода (около 18 тыс. лет назад). В течение 6 тыс. лет с тех пор уровень углекислого газа в атмосфере увеличился на 30%, или на 75 частей на миллион. (Для справки: на тот же объём он вырос за последние 50 лет.) За это время pH поверхности океана упал примерно на 0,15, то есть на 0,002 за столетие. Сегодняшняя ставка — более 0,1 за век.

Последняя дегляциация не вызвала массового вымирания, но привела к изменениям у некоторых видов. Раковины планктонных фораминифер уменьшились на 40–50%, а кокколитофоридов — на 25%.

В тёплый период плиоцена (около 3 млн лет назад) атмосферная концентрация СО2 была примерно такой же, как сейчас, но рН — всего на 0,06–0,11 ниже доиндустриальных показателей. Это объясняется тем, что рост содержания углекислого газа в воздухе происходил очень медленно — на протяжении 320 тыс. лет. Подкисление океана зависит прежде всего от скорости роста атмосферного уровня диоксида углерода, а не от его абсолютной концентрации. Поэтому палеонтологическая летопись зафиксировала миграцию видов в связи с потеплением, но морские организмы, накапливающие кальций, ничего не заметили.

2

Затем исследователи обратили внимание на позднепалеоценовый термальный максимум (ППТМ), имевший место около 56 млн лет назад. В течение 20 тыс. лет мировая температура выросла примерно на 6 ˚C из-за резкого выброса углерода в атмосферу (хотя и не столь резкого, как сегодня). Произошло крупнейшее исчезновение глубоководных фораминифер за последние 75 млн лет и одно из четырёх крупнейших вымираний кораллов за 300 млн лет.

Наука не располагает надёжными показателями рН для этого периода, так что трудно сказать, насколько исчезновения были вызваны подкислением океана. Можно говорить лишь об изменении температуры и уменьшении содержания растворённого кислорода, вызванного потеплением.

Кроме того, исследователи рассмотрели несколько массовых вымираний, случившихся в мезозое. Граница триаса и юры отмечена заметным увеличением СО2 в атмосфере (концентрация выросла на 1 300–2 400 частей на миллион) за относительно короткий срок — примерно 20 тыс. лет. Авторы пишут: «На тот же период приходится кризис кальцификации среди гиперкальцифицирующих таксонов, причём рифы и мадрепоровые кораллы ждал почти полный крах». И опять же неясно, в какой мере причиной катастрофы стало подкисление, а не потепление.

3

Наконец мы подошли к великому вымиранию. На границе перми и триаса (примерно 252 млн лет назад) было уничтожено около 96% морских видов. Тем не менее выброс углекислого газа в атмосферу (приведший в итоге к катастрофе) происходил в 10–100 раз медленнее, чем сейчас.

Исследователи заключают, что ближайшими аналогами того, что происходит сегодня, можно назвать ППТМ, триасово-юрское и пермское вымирания — по крайней мере в том, что касается подкисления. Поскольку для последних двух событий у нас мало данных на этот счёт, приходится равняться на ППТМ. Но и это не лучший выбор, ибо тогда атмосферная концентрация углекислого газа росла медленнее.

Важно отметить, что на границе палеоцена и эоцена химия океана была менее чувствительна к изменениям. Соотношение магния и кальция в морской воде со временем меняется — в том числе из-за разницы в вулканической активности вдоль срединно-океанических хребтов. Когда много магния (как сегодня), доминирующей формой карбоната кальция становится арагонит. Он легче растворяется, чем кальцит, поэтому «арагонитовое море» более восприимчиво к воздействию подкисления. Хотя во времена ППТМ моря не были арагонитовыми, многие морские виды почувствовали себя неловко.

И для нас это однозначно плохая новость.