Гипотеза КОГОТА
| Часть серии о |
| Планктон |
|---|
 |
Гипотеза CLAW предполагает петлю отрицательной обратной связи , которая действует между экосистемами Земли океана и климатом . [1] Гипотеза фитопланктон конкретно предполагает, что конкретный , производящий диметилсульфид, реагирует на изменения климата , и что эти реакции способствуют стабилизации температуры атмосферы Земли . Гипотеза CLAW была первоначально предложена Робертом Джеем Чарлсоном , Джеймсом Лавлоком , Мейнратом Андреа и Стивеном Г. Уорреном и берет свое аббревиатуру из первых букв их фамилий. [2]
Гипотеза КОГОТА
[ редактировать ]
Гипотеза описывает петлю обратной связи, которая начинается с увеличения доступной энергии Солнца, увеличивающей скорость роста фитопланктона либо за счет физиологического эффекта (из-за повышенной температуры), либо из-за усиления фотосинтеза (из-за увеличения освещенности ). Некоторые фитопланктоны, такие как кокколитофориды , синтезируют диметилсульфониопропионат (ДМСП), и их усиленный рост увеличивает выработку этого осмолита . В свою очередь, это приводит к увеличению концентрации продукта его распада – диметилсульфида (ДМС) – сначала в морской воде, а затем и в атмосфере. ДМС окисляется в атмосфере с образованием диоксида серы , что приводит к образованию сульфатных аэрозолей . Эти аэрозоли действуют как ядра конденсации облаков и увеличивают количество облачных капель, что, в свою очередь, увеличивает содержание жидкой воды в облаках и площади облаков. Это приводит к увеличению альбедо облаков , что приводит к большему отражению падающего солнечного света и уменьшению воздействия, которое инициировало эту цепочку событий. На рисунке справа показано обобщение принципиальная схема . Обратите внимание, что петля обратной связи может работать в обратном направлении, например, уменьшение солнечной энергии приводит к уменьшению облачности и, следовательно, к увеличению количества солнечной энергии, достигающей поверхности Земли.
Важной особенностью описанной выше цепи взаимодействий является то, что она создает петлю отрицательной обратной связи, в результате чего изменение климатической системы (увеличение/уменьшение поступления солнечной энергии) в конечном итоге противодействует и гасится этой петлей. Таким образом, гипотеза CLAW представляет собой пример гомеостаза планетарного масштаба или сложной адаптивной системы , что согласуется с гипотезой Геи, сформулированной одним из первоначальных авторов гипотезы CLAW, Джеймсом Лавлоком. [4]
Некоторые последующие исследования гипотезы CLAW обнаружили доказательства, подтверждающие ее механизм. [2] [5] хотя это не однозначно. [6] Другие исследователи предположили, что механизм, подобный CLAW, может действовать в земном цикле серы без необходимости использования активного биологического компонента. [7] В обзорной статье 2014 года эта гипотеза подверглась критике за то, что она является чрезмерным упрощением и что эффект может быть намного слабее, чем предполагалось. [8]
Гипотеза против CLAW
[ редактировать ]В своей книге «Месть Геи » 2006 года Лавлок предположил, что вместо обеспечения отрицательной обратной связи в климатической системе компоненты гипотезы CLAW могут действовать, создавая петлю положительной обратной связи . [3]
В условиях будущего глобального потепления повышение температуры может привести к расслоению мирового океана , уменьшая поступление питательных веществ из глубин океана в его продуктивную эвфотическую зону . Следовательно, активность фитопланктона снизится с сопутствующим падением производства ДМС. В противоположность гипотезе CLAW, это снижение производства DMS приведет к уменьшению количества ядер конденсации облаков и падению альбедо облаков . Следствием этого станет дальнейшее потепление климата, что может привести к еще меньшему производству ДМС (и дальнейшему потеплению климата). На рисунке справа показана обобщающая схематическая диаграмма.
Доказательства гипотезы анти-CLAW ограничены теми же неопределенностями, что и петли обратной связи цикла серы в гипотезе CLAW. Однако исследователи, моделирующие будущую первичную продукцию океана, обнаружили доказательства снижения производства с увеличением стратификации океана. [9] [10] оставляя открытой возможность существования такого механизма.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Чарльсон, Р.Дж., Лавлок, Дж.Э. , Андреа, М.О. и Уоррен, С.Г. (1987). «Океанический фитопланктон, атмосферная сера, альбедо облаков и климат». Природа . 326 (6114): 655–661. Бибкод : 1987Natur.326..655C . дои : 10.1038/326655a0 . S2CID 4321239 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Андреа, М.О., Элберт, В. и Демора, С.Дж. (1995). «Биогенные выбросы серы и аэрозоли над тропической зоной Южной Атлантики, 3. Атмосферный диметилсульфид, аэрозоли и облачные ядра конденсации» . Дж. Геофиз. Рез . 100 (Д6): 11335–56. Бибкод : 1995JGR...10011335A . дои : 10.1029/94JD02828 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Лавлок, Джеймс (2007). Месть Геи . Пингвин. ISBN 978-0-14-102597-1 .
- ^ Лавлок, Дж. Э. (2000) [1979]. Гайя: новый взгляд на жизнь на Земле (3-е изд.). Издательство Оксфордского университета . ISBN 0-19-286218-9 .
- ^ Кропп Р.А., Габрик А.Дж., МакТейнш Г.Х., Брэддок Р.Д. и Тиндейл Н. (2005). «Связь между биотой океана и атмосферными аэрозолями: пыль, диметилсульфид или артефакт?» . Глобальные биогеохимические циклы . 19 (4): GB4002. Бибкод : 2005GBioC..19.4002C . дои : 10.1029/2004GB002436 . hdl : 10072/4405 . S2CID 13631729 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Валлина С.М., Симо Р., Гассо С., Де Бойер-Монтегут К., дель Рио Э., Хурадо Э. и Дакс Дж. (2007). «Анализ потенциальной связи «доза солнечного излучения-диметилсульфид-ядра конденсации облаков» на основе сезонных корреляций, нанесенных на глобальные карты» . Глобальные биогеохимические циклы . 21 (2): GB2004. Бибкод : 2007GBioC..21.2004V . дои : 10.1029/2006GB002787 . hdl : 10261/11184 . S2CID 128377799 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Шоу, GE ; Беннер, РЛ; Кантрелл, В.; Кларк, AD (1998). «Регулирование климата: петля обратной связи с сульфатными частицами, включающая глубокую конвекцию - редакционное эссе». Изменение климата . 39 : 23–33. дои : 10.1023/А:1005341506115 . S2CID 150898991 .
- ^ Грин, Тамара; Хаттон, Анджела (1 сентября 2014 г.). «Гипотеза CLAW: новый взгляд на роль биогенной серы в регулировании глобального климата» . Океанография и морская биология . 52 : 315–336. дои : 10.1201/b17143-7 . ISBN 9780429161391 .
- ^ Кокс, П.М., Беттс, Р.А., Джонс, К.Д., Сполл, С.А. и Тоттерделл, И.Дж. (2000). «Ускорение глобального потепления из-за обратной связи углеродного цикла в совместной климатической модели». Природа . 408 (6809): 184–7. Бибкод : 2000Natur.408..184C . дои : 10.1038/35041539 . ПМИД 11089968 . S2CID 2689847 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Штайнахер, М.; Йоос, Ф.; Фр¨ Оличер, ТЛ; Бопп, Л.; Кадуле, П.; Кокко, В.; Дони, Южная Каролина; Гелен, М.; Линдси, К.; Мур, Дж. К.; Шнайдер Б. и Сегшнайдер Дж. (2010). «Прогнозируемое снижение продуктивности морской среды в 21 веке: многомодельный анализ» . Биогеонауки . 7 (3): 979–1005. Бибкод : 2010BGeo....7..979S . дои : 10.5194/bg-7-979-2010 . hdl : 11858/00-001M-0000-0011-F69E-5 .
