Příchod suchozemských rostlin před 400 miliony let změnil zemský systém řízení klimatu

Nová studie vedená vědci z UCL (University College London) a Yale ukazuje, že příchod rostlin na Zemi asi před 400 miliony let změnil způsob, jakým Země přirozeně reguluje své klima.

Uhlíkový cyklus, proces, při kterém se uhlík pohybuje mezi horninami, oceány, živými bytostmi a atmosférou, funguje jako přirozený termostat Země a reguluje jeho teplotu po dlouhou dobu.

V nové studii publikované v časopise PřírodaVe studii vědci zkoumali vzorky hornin za poslední tři miliardy let a našli důkazy o dramatické změně v tom, jak tento cyklus fungoval asi před 400 miliony let, kdy rostliny začaly kolonizovat Zemi.

Vědci konkrétně pozorovali změnu chemie mořské vody zaznamenané ve skále, což naznačuje významný posun v globálním složení bahna – „továrny na bahno“ – z oceánů na pevninu.

Odběr vzorků ordovických sedimentů (starých 450 milionů let) od první autorky Boriany Kalderon-Asael. Uznání: Ashley Hood

Vzhledem k tomu, že bahno vytvořené v oceánu (reverzní zvětrávání) uvolňuje oxid uhličitý do atmosféry, zatímco bahno na souši je vedlejším produktem chemického zvětrávání, které odstraňuje oxid uhličitý ze vzduchu, což snižuje množství uhlíku v atmosféře, což má za následek planeta a houpající se podnebí se střídáním doby ledové a teplejší.

Vědci navrhli, že změna byla způsobena šířením suchozemských rostlin, které udržují půdu a bahno na zemi, zastavením úletu uhlíku do oceánu a růstem mořského života pomocí křemíku pro jejich kostry a buněčné stěny, jako jsou houby, singling ven. buněčné a radioaktivní řasy (skupina prvoků), což vede ke snížení obsahu křemíku v mořské vodě nezbytného pro tvorbu bahna.

Hlavní autor Dr. Philipp Pugh von Strandmann (UCL Earth Sciences) uvedl: „Naše studie naznačuje, že uhlíkový cyklus funguje po většinu historie Země velmi odlišně od současnosti.

„Transformace, která proběhla postupně před 400 až 500 miliony let, se zdá být spojena se dvěma hlavními biologickými inovacemi v té době: šířením rostlin na souši a růstem mořských organismů, které extrahují křemík z vody a vytvářejí jejich kostry a buněčné stěny.

Před touto změnou zůstával atmosférický oxid uhličitý zvýšený a stabilizoval klima globálního oteplování. Od té doby se naše klima odráželo tam a zpět mezi dobami ledovými a teplejšími obdobími. Tento typ změny podporuje evoluci a během tohoto období se zrychlil vývoj komplexního života, kdy se poprvé vytvořila suchozemská zvířata.

„Atmosféra, která je méně bohatá na uhlík, je také citlivější na změny, což umožňuje lidem snáze ovlivňovat klima spalováním fosilních paliv.“

„Měřením izotopů lithia v horninách, které pokrývají většinu historie Země, jsme se zaměřili na to, abychom zjistili, zda se něco nezměnilo ve fungování uhlíkového cyklu během významného časového období,“ uvedla první autorka Boriana Calderon Asyl, doktorandka na Yale University Zdá se, že tato změna souvisí s růstem života rostlin na souši a na zvířatech, kde se v moři používá křemík. “

Ve studii vědci měřili izotopy lithia v 600 vzorcích hornin odebraných z mnoha různých míst po celém světě. Lithium má dva přirozeně se vyskytující stabilní izotopy – jeden se třemi protony a třemi neutrony a jeden se třemi protony a čtyřmi neutrony.

Když se jíl pomalu formuje na souši, silně upřednostňuje lithium-6 a zanechává okolní vodu bohatou na těžší izotop, lithium-7. Při analýze jejich vzorků pomocí hmotnostní spektrometrie vědci zjistili zvýšené hladiny lithia-7 v mořské vodě zaznamenané ve skalách který nastal před 400 a 500 miliony let, což naznačuje významný posun v produkci jílu na Zemi, který se shoduje s rozšířením rostlin na zemi a se vznikem mořského života pomocí křemíku.

Na Zemi se tvoří bláto jako pozůstatek chemického zvětrávání, což je primární dlouhodobý proces, při kterém se oxid uhličitý odstraňuje z atmosféry. K tomu dochází, když se uhlík v atmosféře spojí s vodou a vytvoří slabou kyselinu, kyselinu uhličitou, která padá na zem ve formě deště a rozpouští kameny a uvolňuje ionty včetně iontů vápníku, které proudí do oceánu. Uhlík je nakonec uvězněn ve skalách na dně oceánu. Naproti tomu odběry uhlíku jsou rostlinnou fotosyntézou zrušeny, jakmile se rostliny rozloží, a málokdy ovlivňuje hladiny oxidu uhličitého v časových intervalech delších než několik set let.

Když se v oceánu vytvoří bahno, uhlík zůstane ve vodě a nakonec se uvolní do vzduchu jako součást probíhající výměny uhlíku, ke které dochází, když se vzduch setká s vodou.

Odkaz: „Pohled lithium-izotop na vývoj uhlíkových a křemíkových cyklů“, autor: Boriana Calderon-Asyl, Joachim AR Kacchinov, Noah J. Blanavsky, Ashley v. S. Hood, Matthew Dillinger, Eric J. Belfreud, David S. Jones, Axel Hoffmann, Frantz USA USA, Frances A. McDonald, Zhongyang Wang, Terry T. Eason, Jack J. Murphy, John A. Higgins, A. Joshua West, Malcolm W. Wallace, Dan Asel a Philip AE Pugh von Strandmann , 14. července 2021, Příroda.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03612-1

Studii podpořila Evropská rada pro výzkum a NASA.