Коралловые рифы издавна считаются очагами биоразнообразия, но новые исследования показывают, что они играют гораздо более глубокую роль: они поддерживают ритм углеродного и климатического циклов Земли более 250 миллионов лет.
Исследование, опубликованное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что подъёмы и спады мелководных рифовых местообитаний определяли скорость восстановления планеты после серьёзных шоков, связанных с выбросами углекислого газа (CO₂).
Учёные из Сиднейского университета и Университета Гренобль-Альпы объединили реконструкции тектоники плит, глобальные поверхностные процессы и климатическое моделирование с экологическим моделированием, чтобы реконструировать мелководное карбонатное производство вплоть до триасового периода. Они обнаружили, что земная система переключается между двумя различными режимами, которые определяют темпы восстановления климата.
Ведущий автор, доцент Тристан Салльес из Школы наук о Земле Сиднейского университета, сказал: «Рифы не просто реагировали на изменение климата — они помогали задавать темп восстановления».
В одном режиме, когда тропические шельфы обширны и рифы процветают, карбонат накапливается в мелководных морях, что снижает химический обмен с глубоким океаном. Это ослабляет биологический насос — процесс, с помощью которого морские организмы поглощают углерод — и замедляет восстановление планеты после углеродных шоков.
В другом режиме, когда рифовое пространство разрушается из-за тектонических изменений или изменения уровня моря, кальций и щёлочность накапливаются в океане. Погребение карбонатов затем смещается в глубоководную зону, стимулируя продуктивность нанопланктона и ускоряя восстановление климата.
Результаты исследования представляют коралловые рифы и другие мелководные карбонатные системы как активные модуляторы буферной способности Земли, а не просто 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 переключения глубоко изменяют биогеохимическое равновесие», — сказал соавтор исследования доктор Лоран Уссон (CNRS—UGA).
«Значительное расширение планктонной жизни произошло именно тогда, когда мелководные рифы были «выключены» земной системой», — сказал он. Такие изменения модифицировали биологический насос океана и, в свою очередь, климат и скорость его восстановления после глобальных возмущений.
Это исследование показывает, что рифы были центральными не только для морского биоразнообразия, но и для способности планеты стабилизировать климат.
Хотя это исследование посвящено глубокому прошлому Земли, оно даёт чёткие уроки на будущее. Современные рифовые системы быстро сокращаются из-за потепления и подкисления океана. Если эта траектория будет отражать древние эпизоды коллапса рифов, захоронение карбонатов может переместиться из мелководных рифов в глубокий океан — режим с ограниченной обитаемостью. В принципе, это может помочь снизить содержание углекислого газа в атмосфере.
Однако те самые организмы, которые способствуют захоронению глубоководных карбонатов — планктон и другие кальцифицирующие виды — сами всё чаще оказываются под угрозой из-за подкисления океана и продолжающихся выбросов CO₂. Любой потенциальный стабилизирующий эффект может наступить только после серьёзных и необратимых экологических потерь.
Доцент Салльес сказал: «С нашей точки зрения на последние 250 миллионов лет мы знаем, что земная система в конечном итоге восстановится после масштабного нарушения углеродного баланса, в которое мы сейчас вступаем. Но это восстановление не произойдёт в человеческих масштабах времени. Наше исследование показывает, что геологическое восстановление требует от тысяч до сотен тысяч лет».
Предоставлено Сиднейским университетом.