Зубы динозавров служат «капсулами времени» климата, раскрывая тайны древнего парникового климата Земли.
Новый источник информации проливает свет на климат Земли во времена динозавров
Неосвоенный ранее источник информации позволил учёным по-новому взглянуть на климат Земли в эпоху динозавров. Окаменелые зубы динозавров показывают, что концентрация углекислого газа в атмосфере в мезозойскую эру, то есть 252–66 миллионов лет назад, была намного выше, чем сегодня. Это установили исследователи из университетов в Гёттингене, Майнце и Бохуме после анализа изотопов кислорода в зубной эмали зубов динозавров.
Учёные использовали новый инновационный метод
Исследователи применили новый метод для определения относительных соотношений всех трёх природных изотопов кислорода, открыв новые перспективы для геологических исследований климата. Кроме того, данные об изотопах показывают, что первичная продуктивность всех растений в то время была вдвое выше нынешней. Вероятно, это способствовало формированию особенно динамичного климата, когда по Земле бродили динозавры. Результаты исследовательского проекта опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Команда исследователей изучала зубную эмаль динозавров
Команда исследователей изучала зубную эмаль динозавров, найденных в Северной Америке, Африке и Европе и датируемых концом юрского и концом мелового периодов. Зубная эмаль — один из самых стабильных биологических материалов. Она содержит три изотопа кислорода, которые динозавр вдыхал с воздухом во время дыхания.
Связь между изотопами в воздухе и уровнем углекислого газа
Соотношение отдельных изотопов в атмосферном кислороде определяется изменениями уровня углекислого газа в атмосфере и фотосинтетической активностью растительности. Эта связь означает, что зубы динозавров можно использовать для выводов о характере климата и растительности во времена динозавров.
Концентрация углекислого газа в атмосфере в позднем юрском периоде
Примерно 150 миллионов лет назад в атмосфере содержалась концентрация углекислого газа (CO₂), в четыре раза превышающая уровень до начала индустриализации, то есть до того, как человеческая деятельность привела к выбросу в воздух больших количеств парниковых газов. Примерно 73–66 миллионов лет назад, в позднем мелу, соответствующая концентрация CO₂ была в три раза выше доиндустриального уровня.
Необычные комбинации изотопов кислорода в зубах тираннозавра и других динозавров
Команда обнаружила, что в зубах тираннозавра рекса и каатедокуса сибирского содержатся необычные комбинации изотопов кислорода. Это может быть свидетельством пиков уровня CO₂ в воздухе, которые могли быть связаны с вулканической активностью, такой как мощные извержения, происходившие на территории современной Индии в районе базальтовых траппов Декана в конце мелового периода. Тот факт, что наземная и водная растительность была более фотосинтетически активной в глобальном масштабе, вероятно, также можно объяснить уровнями CO₂ и более высокими средними годовыми температурами.
Новые результаты представляют прорыв в палеоклиматологии
Новые результаты представляют прорыв в палеоклиматологии. До сих пор исследователи в основном использовали почвенные карбонаты и так называемые морские прокси для реконструкции климата прошлого. Морские прокси — это косвенные индикаторы, присутствующие в морской среде, которые коррелируют так тесно с исследуемыми параметрами, что представляют собой их заменители.
К сожалению, полученные результаты подвержены неопределённости. Анализируя три изотопа кислорода в окаменелых зубах, исследователи разработали первый метод, ориентированный на наземных позвоночных.
«Наш метод даёт нам совершенно новое представление о прошлом Земли», — заявил ведущий автор статьи доктор Динсу Фэн из отдела геохимии и изотопной геологии Гёттингенского университета. «Теперь у нас есть возможность использовать окаменелую зубную эмаль для изучения состава атмосферы ранней Земли и продуктивности наземной и морской растительности в то время. Это имеет решающее значение для нашего понимания долгосрочной динамики климата».
Как отмечает Фэн, динозавры становятся экспертами по климату: «Их зубы зафиксировали климат более 150 миллионов лет назад — и наконец-то мы можем прочитать эту запись».
Профессор Ева М. Грибелер из Института организменной и молекулярной эволюции Университета Йоханна Гутенберга подчёркивает: «Информация, полученная в ходе нашего исследования о глобальной первичной продуктивности, предоставляет важные доказательства как морских, так и наземных пищевых сетей, которые в противном случае было бы трудно получить, поскольку доступная биомасса растений ограничивает численность и количество видов и длину пищевых цепей в экосистеме».
Профессор Томас Тюткен, палеонтолог из Университета Йоханна Гутенберга, также соавтор статьи, добавляет: «Анализ трёх изотопов кислорода в зубной эмали позволяет нам также измерить пропорции кислорода, усвоенного с дыхательным воздухом и питьевой водой. Это даёт нам лучшее понимание физиологии и палеобиологии динозавров, но может быть использовано и для изучения других видов позвоночных».
Таким образом, количественное определение трёх изотопов кислорода в зубной эмали наземных позвоночных даёт новое представление об изменениях в составе атмосферы, а также о климатических и экологических условиях на протяжении всей истории нашей планеты.