Азолла событие
Событие Азолла представляет собой палеоклиматологический сценарий, предположительно произошедший в эпоху среднего эоцена . [1] около 49 миллионов лет назад , когда, цветение углерод фиксирующего пресноводного папоротника Азолла, произошло как полагают, в Северном Ледовитом океане . Когда папоротники умерли и опустились на застойное морское дно, они растворились в отложениях в течение примерно 800 000 лет; Предполагается, что возникшее в результате сокращение выбросов углекислого газа помогло вывести планету из « парникового состояния Земли » палеоцен-эоценового термического максимума , когда планета была достаточно горячей для того, чтобы черепахи и пальмы могли процветать на полюсах. нынешний ледник Земли известен как Поздний кайнозойский ледниковый период .
Геологические свидетельства события
[ редактировать ]
В осадочных слоях по всему Арктическому бассейну выделяется толща, достигающая мощности не менее 8 м (дно самого длинного керна не обнаружено, но оно могло достигать 20 м+). [ нужна ссылка ] ) заметно. Этот блок состоит из чередующихся слоев; кремнистые обломочные слои, представляющие собой фоновые отложения планктонных организмов, обычные для морских отложений, сменяются пластинками толщиной в миллиметр, содержащими окаменевшее Азоллы . вещество [2] Это органическое вещество также можно обнаружить в виде всплеска гамма-излучения , который был отмечен по всему Арктическому бассейну, что делает это событие полезным подспорьем при выстраивании кернов, пробуренных в разных местах. Палинологический высокого разрешения контроль и калибровка с использованием записей геомагнитного инверсии позволяют оценить продолжительность события в 800 000 лет. [1] Событие точно совпадает с катастрофическим снижением уровня углекислого газа , который упал с 3500 частей на миллион в раннем эоцене до 650 частей на миллион во время этого события. [3]
Азолла
[ редактировать ]Азоллу называют «суперрастением», поскольку она может потреблять до тонны азота на акр в год. [4] (0,25 кг/м 2 /год); этому соответствует снижение выбросов углекислого газа на 6 тонн на акр (1,5 кг/м 2 /год). Его способность использовать атмосферный азот для роста означает, что основным ограничением его роста обычно является доступность фосфора: углерод, азот и сера являются тремя ключевыми элементами белков, а фосфор необходим для ДНК, РНК и энергетического метаболизма. Растение может расти с огромной скоростью в благоприятных условиях – умеренном тепле и 20 часах солнечного света (оба из которых наблюдались на полюсах в раннем эоцене) – и может удвоить свою биомассу за два-три дня в таком климате. [1] Такая скорость роста отталкивает растения глубоко под солнцем, где происходит гибель и секвестрация углерода.
Условия, способствующие проведению мероприятия
[ редактировать ]
В раннем эоцене конфигурация континентов была такой, что Арктическое море было почти полностью отрезано от более широких океанов. Это означало, что смешивания, обеспечиваемого сегодня глубоководными течениями, такими как Гольфстрим , не произошло, что привело к образованию стратифицированной толщи воды, напоминающей сегодняшнее Черное море . [5] Высокие температуры и ветры привели к сильному испарению, увеличению плотности океана и — через увеличение количества осадков. [6] — высокий расход рек, питающих бассейн. Эта пресная вода низкой плотности образовала нефелоидный слой , плавающий на поверхности плотного моря. [7] Даже нескольких сантиметров пресной воды было бы достаточно, чтобы обеспечить колонизацию Азоллы ; кроме того, эта речная вода будет богата минералами, такими как фосфор, которые она будет накапливать из грязи и камней, с которыми она взаимодействует, пересекая континенты. Известно, что для дальнейшего содействия росту растения концентрация углерода (в форме углекислого газа) в атмосфере в это время была высокой. [3]
Одного цветения недостаточно, чтобы оказать какое-либо геологическое воздействие; Чтобы навсегда сократить выбросы CO 2 и вызвать изменение климата , углерод должен улавливаться закапываемыми растениями, а останки делать недоступными для разлагающихся организмов. Бескислородное дно Арктического бассейна, возникшее в результате стратифицированной толщи воды, позволило именно это; бескислородная среда подавляет активность разлагающихся организмов и позволяет растениям оставаться не гниющими, пока они не будут погребены под осадком.
Глобальные эффекты
[ редактировать ]С 800 000 лет цветения Азоллы и 4 000 000 км пробега. 2 (1 500 000 квадратных миль) даже по самым скромным оценкам, за счет захоронения растений можно было бы изолировать более чем достаточно углерода, чтобы объяснить наблюдаемое 80%-ное снижение CO 2 только за счет этого одного явления. [ нужна ссылка ] Другие факторы почти наверняка сыграли свою роль. Это падение инициировало переход от теплицы к нынешней Земле-ледянику; Арктика похолодела со средней температуры поверхности моря 13 ° C до сегодняшней -9 ° C, [1] и остальная часть земного шара претерпела аналогичные изменения. Пожалуй, впервые в своей истории [8] планеты были ледяные шапки на обоих полюсах . Геологически быстрое понижение температуры между 49 и 47 миллионами лет назад , во время события Азолла , очевидно; После этого в арктических отложениях часто встречаются дропстоуны (которые считаются свидетельством присутствия ледников). Это происходит на фоне постепенного и долгосрочного похолодания; Лишь 15 миллионов лет назад появились доказательства широко распространенного замерзания северных полюсов. [9]
Альтернативные объяснения
[ редактировать ]могут Хотя зеленый Северный Ледовитый океан является жизнеспособной рабочей моделью, скептически настроенные ученые отмечают, что колонии азолл в дельтах рек или пресноводных лагунах быть унесены в Северный Ледовитый океан сильными течениями, устраняя необходимость в слое пресной воды. [9] [10]
Экономические соображения
[ редактировать ]Большая часть текущего интереса к разведке нефти в арктических регионах направлена на Азолла. месторождения [ нужна ссылка ] . Захоронение большого количества органического материала обеспечивает материнскую породу для нефти, поэтому при правильной термической истории сохранившиеся цветы Азоллы могли быть преобразованы в нефть или газ. [11] В 2008 году в Нидерландах была создана исследовательская группа, занимающаяся Азоллой . [12]
Возраст Земли = 4540 миллионов лет (слева). Сложная жизнь началась с палеозоя .
«Эпохой динозавров» был мезозой . Люди, использующие инструменты, появились на крайнем правом фланге лишь последние несколько миллионов лет.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Бринкхейс Х., Схоутен С., Коллинсон М.Э., Слуйс А., Синнингхе Дамсте Дж.С., Диккенс Г.Р., Хубер М., Кронин Т.М., Онодера Дж., Такахаши К., Буяк Дж.П., Стейн Р., ван дер Бург Дж., Элдретт Дж.С., Хардинг И.С., Лоттер А.Ф. , Санджорджи Ф., ван Конийненбург-ван Циттерт Х., де Леу Дж. В., Маттиссен Дж., Бэкман Дж., Моран К. (2006). «Эпизодические пресные поверхностные воды в эоцене Северного Ледовитого океана». Природа . 441 (7093): 606–609. Стартовый код : 2006Natur.441..606B . дои : 10.1038/nature04692 . hdl : 11250/174278 . ПМИД 16752440 . S2CID 4412107 .
- ^ Уодделл, Л.М.; Мур, TC (2008). «Соленость эоцена Северного Ледовитого океана по данным изотопного анализа кислорода карбоната рыбьих костей» (PDF) . Палеоокеанография . 23 (1): н/д. Бибкод : 2008PalOc..23.1S12W . дои : 10.1029/2007PA001451 . hdl : 2027.42/95320 .
- ^ Jump up to: а б Пирсон, Пенсильвания; Палмер, MR (2000). «Концентрация углекислого газа в атмосфере за последние 60 миллионов лет». Природа . 406 (6797): 695–699. Бибкод : 2000Natur.406..695P . дои : 10.1038/35021000 . ПМИД 10963587 . S2CID 205008176 .
- ^ Белнап, Дж. (2002). «Азотфиксация в биологических почвенных корках юго-востока штата Юта, США» . Биология и плодородие почв . 35 (2): 128–135. Бибкод : 2002BioFS..35..128B . дои : 10.1007/s00374-002-0452-x . S2CID 41924008 .
- ^ Штейн, Р. (2006). «Палеоцен-эоценовая («парниковая») палеосреда Северного Ледовитого океана: последствия записей органического углерода и биомаркеров (302-я экспедиция IODP-ACEX)» (аннотация) . Тезисы геофизических исследований . 8 :06718 . Проверено 16 октября 2007 г.
- ^ Гринвуд, Д.Р., Бейсингер, Дж.Ф. и Смит, Р.Ю. 2010. Насколько влажными были тропические леса арктического эоцена? Оценки осадков палеогеновой арктической макрофлоры. Геология, 38(1): 15–18. два : 10.1130/G30218.1
- ^
Глисон, доктор медицинских наук; Томас, DT; Мур, TC; Блюм, доктор медицинских наук; Оуэн, RM (2007). «Структура водного столба эоценового Северного Ледовитого океана по данным изотопов Nd-Sr в остатках ископаемых рыб» (PDF) . Проверено 3 ноября 2007 г.
Изотопная запись Sr - Nd [...] указывает на плохо перемешанный океан и сильно стратифицированную водную толщу с бескислородными придонными водами. Стабильный верхний слой «пресной» воды, вероятно, был повсеместной особенностью эоценового Северного Ледовитого океана.
[ постоянная мертвая ссылка ] (полный текст аналогичной статьи : doi:10.1029/2008PA001685 ) - ^ Почти наверняка это первый случай биполярного оледенения на планете в фанерозое ; существовала ли она в неопротерозое в « Земле-снежке » или нет, остается предметом споров.
- ^ Jump up to: а б Тим Аппенцеллер (май 2005 г.). «Великий зеленый север» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 26 марта 2008 года.
- ^ Невилл, Лос-Анджелес, Грасби, С.В., МакНил, Д.Х., 2019, Ограниченная пресноводная зона в эоценовом Северном Ледовитом океане. Научные отчеты (2019) 9:4226. дои : 10.1038/s41598-019-40591-w
- ^ ЭНДРЮ К. РЕВКИН (20 ноября 2004 г.). «Под всем этим льдом, может быть, нефть» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 октября 2007 г.
- ^ Исследовательская группа Азоллы