Коралловые рифы стабилизируют углеродный цикл Земли 250 млн лет

Фото из открытых источников

Коралловые рифы уже давно считаются очагами биоразнообразия, но новые исследования показывают, что они также играют гораздо более глубокую роль: регулируют ритм углеродных и климатических циклов Земли на протяжении более 250 миллионов лет.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что рост и падение численности мелководных рифовых местообитаний определяют скорость восстановления планеты после крупных выбросов углекислого газа (CO₂).

Исследователи из Сиднейского университета и Университета Гренобль-Альп объединили реконструкции тектоники плит, глобальные поверхностные процессы и моделирование климата с экологическим моделированием, чтобы реконструировать процесс образования карбонатов на мелководье вплоть до триасового периода. Они обнаружили, что земная система переключается между двумя различными режимами, которые определяют темпы восстановления климата.

«Рифы не просто отреагировали на изменение климата — они помогли задать темп восстановления», - отметил ведущий автор исследования Тристан Саллес из Школы геологических наук Сиднейского университета.

В одном из режимов, когда тропические шельфы обширны и рифы процветают, карбонат накапливается в мелководных морях, снижая химический обмен с глубинами океана. Это ослабляет биологический насос — процесс, посредством которого морские организмы поглощают углерод, — и замедляет восстановление планеты после углеродных шоков.

В другом случае, когда рифовое пространство разрушается из-за тектонических изменений или изменения уровня моря, в океане накапливаются кальций и щёлочность. Затем захоронение карбонатов перемещается в глубины моря, стимулируя продуктивность наннопланктона и ускоряя восстановление климата.

Результаты исследования позволяют рассматривать рифы и другие мелководные карбонатные системы как активные модуляторы буферной способности Земли, а не как пассивные регистраторы изменений окружающей среды. Этот сдвиг баланса между мелководным и глубоководным захоронением карбонатов также повлиял на эволюцию морского планктона и долгосрочную химию океана.

«Эти изменения кардинально изменяют биогеохимическое равновесие», — сказал соавтор исследования Лоран Хассон (CNRS—UGA). «Значительное расширение планктонной жизни произошло именно тогда, когда мелководные рифы были „выключены“ земной системой». Такие изменения повлияли на работу биологического насоса океана и, в свою очередь, на климат и скорость его восстановления после глобальных потрясений.

Это исследование показывает, что рифы играют центральную роль не только в морском биоразнообразии, но и в способности планеты стабилизировать климат.

Хотя это исследование сосредоточено на глубоком прошлом Земли, оно предлагает чёткие уроки на будущее. Современные рифовые системы быстро разрушаются из-за потепления и закисления океана. Если эта траектория отражает древние эпизоды разрушения рифов, захоронение карбонатов может сместиться с мелководных рифов в глубоководный океан — режим, ограниченный условиями обитания. В принципе, это может способствовать снижению содержания углерода в атмосфере.

Однако те самые организмы, которые способствуют глубоководному захоронению карбонатов — планктон и другие кальцифицирующие виды — сами подвергаются всё большей угрозе из-за закисления океанов и продолжающихся выбросов CO₂. Поэтому любой потенциальный стабилизирующий эффект может проявиться только после серьёзных и необратимых экологических потерь.

«Судя по нашим наблюдениям за последние 250 миллионов лет, мы знаем, что система Земли в конечном итоге восстановится после масштабного углеродного сбоя, в который мы сейчас вступаем. Но это восстановление не произойдёт в масштабах времени, характерных для человечества. Наше исследование показывает, что геологическое восстановление займёт от тысяч до сотен тысяч лет», - резюмирует Саллес.