Важно смотреть вглубь и под ноги
Продолжу тему про сложные системы и нашу биосферу, которую начал в прошлый раз разговором о современном глобальном потеплении. Там шла речь о том, что в сложных системах присутствуют неучтённые свойства, которые сильно сказываются на общих характеристиках системы и дают непредсказуемый, неожиданный результат в длительных процессах. Говоря о круговоротах биогенных элементов и веществ, обычно вспоминают максимум о почве и верхнем слое материнской породы, на которой лежит почва, плюс океаны с их донными отложениями. Однако, это не совсем правильно, о чём я и хочу сегодня рассказать.
Говоря о вулканах, все вспоминают лаву, взрывы, столбы дыма и пепла. Но лава — это камень, как он может влиять на круговорот. Кто-то вспомнит, что в вулканических газах есть углекислота и соединения серы, что может вызывать кислотные дожди. Особо мощные извержения могут вызывать подобие ядерной зимы и понижать температуру, но это редкие, разовые явления, которые в геологической летописи Земли не оставили серьёзных последствий, хотя и облегчают определение возраста пород. Но это всё геология, а я тут о биологии. И о глобальном потеплении, между прочим, а не о похолодании.
В глубинах земли скрываются не только камни и металлы, но и много газов, в том числе углекислый газ — СО2. Надо отметить, что углерода (и кислорода) в литосфере гораздо больше, чем во всей атмосфере, гидросфере, почве и всём органическом мире вместе взятом. А вы помните, что этот газ один из основных, которые создают парниковый эффект. Так что выбросы СО2 из глубин может очень существенно повлиять на условия на поверхности Земли. И дегазация, высвобождение газов, происходит постоянно, без зрелищных извержений.
Газы выделяются постоянно, особенно когда начинается активное движение континентов, образование рифтов. В статье, которая и направила мою мысль, интересно показано, как образуются континентальные рифты, о которых говорят значительно меньше, чем о срединно-океанических хребтах (тоже рифты).
Про эти геологические процессы и их моделирование можно прочитать в этой статье. Там же есть интересные вещи про Восточно-африканский рифт, который привёл к формированию Великих Африканских озёр, про Байкальский рифт и рифт долины реки Рейн. И везде там должен выделяться СО2. Так же, как в чёрных курильщиках на дне океана.
Мне же сейчас важно другое, более хронобиологическое. Учёные сделали вывод, что периоды активной дегазации совпадают с глобальными потеплениями, коих они выделили две штуки. Всё это красиво звучит и выглядит, пока находится в области геологии и неорганического мира, а когда начинается то, что касается биосферы, то вспоминаются и другие регуляторы концентрации СО2 в атмосфере.
Был такой важный период в истории Земли — каменноугольный. Думаю, что все знают за что он получил такое название, но не все знают о побочных последствиях. В этот период захоронилось очень много древесины, а значит и углерода, который оказался выведен из круговорота. Это произошло из-за того, что ещё не было грибов и бактерий, которые могли бы полностью перерабатывать древесину, которая только недавно появилась. Недавно — это несколько десятков миллионов лет назад, а то и меньше. Микроорганизмы ещё не успели эволюционировать, чтобы научиться грызть сложные соединения типа лигнина и целлюлозы. Из-за этого у нас и имеются огромные запасы угля.
Побочным следствием этого процесса оказалось повышение в атмосфере концентрации кислорода и понижение концентрации углекислого газа. А про последний вы помните — парниковый эффект. И тут начинается самое интересное: только растения, в том числе древовидные папоротники, захватили всю сушу, как кончается необходимый для них СО2 и начинается ледниковый период. То есть растения сами и вызвали то, что их частично сгубило — льды покрыли довольно большую часть суши. Это данные и выводы других учёных, более приближённых к биологам. Интересно как они согласуются с данными геологии про рифты и дегазацию — лично мне сложно оценить. Но историю про каменноугольный период я помню со студенческих лет и до сих пор нежно люблю. В истории Земли и жизни на ней вообще много увлекательных историй, например про то, как атмосфера стала кислородной. Но это отдельная история, которую я расскажу в связи с чем-нибудь другим.
В очередной раз постарался показать новые факторы влияющие на нашу с вами жизнь. Видите сколько переменных и как они непредсказуемы? Получается крайне сложная система, которую полностью очень сложно промоделировать, исследователи делают модели лишь отдельных частей. Вопрос в том, насколько эти модели соответствуют действительности.
Мне же очень интересно представлять, как сталкиваются эти разнонаправленные явления, как возникает баланс: СО2 выделяется из недр, растения его фиксируют, водоросли его фиксируют, он захоранивается в почве, в донных осадках, возвращается в круговорот апвеллингами и прочее, прочее… А сколько ещё всего неучтённого!