300 juta tahun yang lalu, terdapat lebih banyak karbon dioksida di atmosfer daripada hari ini • Alexey Gilyarov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Ekologi, Geologi, Biologi

300 juta tahun yang lalu terdapat lebih banyak karbon dioksida di atmosfera daripada sekarang

Tumbuhan awal Permian (umur Kungurian), kerana ia dibentangkan kepada ahli paleontologi dan artis S.V. Rajah. dari macroevolution.narod.ru

Akhir zaman Paleozoic (300-270 juta tahun yang lalu) ditandakan dengan peralihan dari glaciation yang tahan lama yang melanda sebahagian besar Bumi ke pemanasan global. Pada masa ini, kandungan CO2 di atmosfera, kira-kira sama dengan moden, meningkat sebanyak 10 kali. Apabila suhu meningkat, sifat tumbuhan terestrial di kawasan tropika berubah – ia menjadi semakin kering. Analisis peristiwa-peristiwa yang berlaku di era yang jauh boleh berguna dalam memprediksi keadaan di masa depan: jika manusia membakar semua rizab bahan api yang ada, kandungan CO2 di atmosfera ia akan naik dari 0.036% ke 0.2% semasa – iaitu kira-kira ke tahap akhir zaman Paleozoic.

Peningkatan peningkatan dalam kepekatan atmosfera gas rumah hijau, terutamanya karbon dioksida (CO2), sering dipanggil tidak pernah berlaku dan dijelaskan semata-mata oleh aktiviti manusia – membakar bahan api fosil. Malah, ini tidak sepenuhnya benar. Analisis gelembung udara dimeteraikan di dalam ais Antartika (data seperti bahan dari stesen Vostok tersedia untuk 420 ribu terakhirtahun), menunjukkan bahawa kandungan CO2 di atmosfera menunjukkan turun naik kitaran, yang paling penting, dengan tempoh 110 ribu tahun (yang disebut siklus Milankovich), ditentukan oleh perubahan tetap dalam parameter orbit Bumi. Kandungan CO moden2 – 360 ppm (bahagian per juta – bahagian per juta, dalam erti kata lain – 0.036%) – benar-benar tertinggi sekurang-kurangnya dalam setengah juta tahun yang lalu, walaupun perlu diperhatikan bahawa walaupun tidak ada manusia di Bumi, ia akan menjadi agak hangat, dan kepekatan CO2 di udara akan menjadi sekurang-kurangnya 280 ppm, seperti sebelum pembakaran bahan bakar fosil berskala besar.

Bagaimanapun, pada masa lalu yang lebih jauh, planet kita mengalami kenaikan karbon dioksida yang lebih serius di atmosfera. Pada masa yang sama, kehidupan di Bumi terus wujud dan berkembang. Jadi, pada akhir zaman Paleozoic, pada permulaan Permian (kira-kira 300 juta tahun yang lalu), pemanasan global menggantikan masa yang sangat lama (hampir setengah bilion tahun) cuaca sejuk, digabungkan dengan peningkatan mendadak dalam kepekatan CO atmosfera.2 – dari tahap yang hampir sama dengan moden (250 ppm) hingga 1000 ppm, dan kemudian hingga 3000 ppm (iaitu hampir 12 kali).

Tumbuhan fosil tempoh Permian, yang tersebar semasa pemanasan iklim. 1 – lembaran pteridosperm Eltasperm Rhachiphyllum (al. Callipteris); 2 – lembaran pteridosperm lain – Psygmophyllum; 3 – kutikula daripada daun koniferofit Entsovia; 4 – daun tanaman gimnosperma genus Rufloria. Lower Ur Ural. Rajah. dari macroevolution.narod.ru

Sudah tentu, untuk menentukan kepekatan karbon dioksida, yang berada di Bumi 300 juta tahun lalu, jauh lebih sukar daripada yang 300 ribu tahun yang lalu. Gelembung udara yang disegel tidak dapat bertahan sejak itu, dan para penyelidik perlu bergantung pada indikator tidak langsung, bagaimanapun, gabungan kaedah yang berbeza dan kesepakatan hasil yang diperolehi dapat memberikan perkiraan yang dapat diandalkan.

Pengarang artikel yang diterbitkan dalam terbitan terkini Sains– Isabel Montañez (Isabel Patricia Montañez) dari Fakulti Geologi, University of California (Davis, California, Amerika Syarikat) dan rakan-rakannya dari beberapa universiti Amerika Syarikat yang lain bergantung pada pendekatan bersepadu sedemikian. Hasil kerja mereka – analisis perubahan CO2 di atmosfera dan perubahan yang berkaitan dengan tumbuh-tumbuhan iklim dan daratan yang berlaku pada permulaan tempoh Permian, dalam tempoh 40 juta tahun (305-265 juta tahun yang lalu). Untuk menentukan kepekatan CO2 Pengarang menggunakan beberapa kaedah, khususnya, suatu kaedah berdasarkan penilaian kandungan isotop karbon yang stabil 13C dalam calcite yang terbentuk di tanah purba di permukaan benua, dalam goitite mineral (dinamakan selepas Goethe), serta di sisa tumbuhan fosil.

Adalah diketahui bahawa semasa fotosintesis tumbuhan (terutamanya C3-pilihan) terutamanya menggunakan molekul CO2 isotop ringan 12C, dan berat 13C kekal di udara. Dalam terbitan abiogenik (tanpa organisma) isotop kalsiat karbon 12Dengan dan 13C didapati dalam bahagian yang sama seperti di udara antara zarah tanah, tetapi kerana terdapat banyak sisa tumbuhan di dalamnya, udara ini habis 13C. Walau bagaimanapun, dengan kepekatan CO tinggi2 (tekanan separa yang tinggi) gas berat ini dalam kuantiti yang lebih besar dan dalam keadaan tumbuhan yang tidak berubah menembusi tanah, di mana perkadaran 13C. Apa yang dipanggil "kaedah paleobarometer", yang dicipta oleh ahli geofizik Amerika T. Serling (Thure E. Cerling), berdasarkan ini.

Dengan menggabungkan data mengenai komposisi isotop daripada kalsit, goethite, dan bahan organik kuno, penulis dapat membina model untuk pertukaran CO2 antara tanah, tumbuhan dan atmosfera.Semua nilai (terdapat beberapa dari mereka – sampel diambil dari beberapa kawasan di Amerika Syarikat, dan mereka tergolong dalam lapisan dengan masasselang 1 juta tahun) ditentukan dengan kesilapan statistik yang agak besar, tetapi penulis menggunakan kaedah Monte Carlo untuk mengira satu set variasi yang mungkin untuk nilai-nilai yang berbeza dari nilai awal. Untuk menganggarkan suhu perairan lautan permukaan, kami menggunakan data mengenai komposisi isotop oksigen dalam kerang. Brachiopoda (gelang bahu).

Inti dari kaedah ini didasarkan pada fakta bahawa dua isotop oksigen dimasukkan dalam batu kapur yang mana kerang dibuat – "cahaya" biasa 16O dan lebih jarang "berat" 18O, dan dalam nisbah di mana mereka berada di sekitar air laut. Apabila air dari permukaan lautan menyejat, dan kemudian mengalir dan mengepam semula sebagai hujan, molekulnya mengandungi isotop berat 18O, kembali ke laut lebih cepat daripada yang mengandung cahaya 16O. Yang terakhir jauh lebih dibawa ke benua, dan akibatnya, salju yang jatuh di gletser selalu habis. 18O. Lebih banyak jisim glasier tumbuh, semakin banyak isotop air yang tersisa di lautan memperkaya. 18O.Mengesan kandungan relatif isotop 16O dan 18O dalam kapur kapur, mungkin untuk menilai bagaimana nisbah jisim air bebas dan terikat di dalam ais berubah di Bumi.

Satu kajian mengenai sisa-sisa tumbuhan fosil yang berkembang pada masa ini di kawasan tropika Laurasia menunjukkan perubahan bentuk dominan, dan dengan memanaskan lebih banyak tumbuhan dengan tanda-tanda xeromorphic (tahan kering) menunjukkan pertumbuhan mereka di habitat gersang menyebar.

18O dalam cangkang brachiopod laut; B – penyimpangan suhu purata permukaan laut dari purata, sama dengan 17.5 ° C (garis mendatar, ditetapkan sebagai 0), ditunjukkan dalam warna merah jambu, dan kandungan purata CO2 di atmosfera – lengkung biru tebal (garisan biru nipis – selang keyakinan); C – turun naik di paras purata lautan – tahap meningkat semasa tempoh pemanasan (ditunjukkan oleh jalur mendatar kuning). Rajah. dari artikel yang dibincangkan dalam Sains "border = 0> Perubahan global dalam iklim Bumi yang berlaku selama 40 juta tahun selepas glasiasi yang berkekalan panjang. Horizontal – skala waktu (juta tahun yang lalu): CARB – carbon (= Carboniferous) EARLY PERMIAN – Permian Awal; MID PERM.- Tempoh Permian Tengah. A – penggantian serangan glasier berkala (penetasan serong biru) dan pencairan mereka (kawasan terbuka); garis biru padu – kandungan relatif isotop oksigen stabil18O dalam cangkang brachiopod laut; B – penyimpangan suhu purata permukaan laut dari purata, sama dengan 17.5 ° C (garis mendatar, ditetapkan sebagai 0), ditunjukkan dalam warna merah jambu, dan kandungan purata CO2 di atmosfera – lengkung biru tebal (garisan biru nipis – selang keyakinan); C – turun naik di paras purata lautan – tahap meningkat semasa tempoh pemanasan (ditunjukkan oleh jalur mendatar kuning). Rajah. dari artikel yang dipersoalkan Sains

Oleh itu, data yang diperoleh oleh Isabel Montanez dan rakan-rakannya menunjukkan gambaran yang sangat kompleks mengenai perubahan yang berkaitan dengan kandungan CO.2 di atmosfer, iklim dan jenis tumbuh-tumbuhan daratan. Ini adalah proses global yang berlaku selama beberapa puluhan juta tahun di akhir Paleozoic, jauh sebelum penampilan di Bumi bukan sahaja manusia, tetapi juga mamalia. Walau bagaimanapun, peningkatan kepekatan CO2 dalam suasana yang dijangka pada masa seseorang membakar semua bahan api fosil,sepadan dengan yang diperhatikan pada akhir Paleozoic (2000 ppm), dan oleh itu masalahnya tidak tanpa minat praktikal.

Sumber: Isabel P. Montañez, Neil J. Tabor, Deb Niemeier, William A. DiMichele, Tracy D. Frank, Christopher R. Fielding, John L. Isbell, Lauren P. Birgenheier, Michael C. Ryge. CO2-memukakan iklim dan ketidakstabilan tumbuh-tumbuhan semasa deglaciasi Paleozoic lewat // Sains. 2007. V. 315. P. 87-91.

Lihat juga: Retallack, G.J. 2004. Tanah dan perubahan global dalam kitaran karbon (teks penuh, PDF, 3.8 Mb) // Editor eksekutif: Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian. Treatise on geochemistry, Pergamon Press, Oxford. V. 5. P. 581-605.

Alexey Gilyarov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: