A demonstrat rolul de acidifiere accentuată a oceanului în extincția în masă la răsăritul perioadelor permiene și triassice • Alexander Markov • Știință științifică despre "Elemente" • Climă, geologie, paleontologie, evoluție

Se dovedește rolul acidificării puternice a oceanului în extincția în masă, la începutul perioadelor permiene și triassice.

Fig. 1. Schema secțiunii geologice a rocilor sedimentare carbonate marine de la sfârșitul lui Permian – începutul Triasicului în Emiratele Arabe Unite ")>> Fig. 1. Schema secțiunii geologice a rocilor sedimentare carbonate marine de la sfârșitul Permianului – începutul Triassicului în Emiratele Arabe Unite "border = 0>

Fig. 1. Schema secțiunii geologice a rocilor sedimentare carbonate marine de la sfârșitul lui Permian – începutul Triassicului în Emiratele Arabe Unite. Pe hartă paleogeografică (sus dreapta) steaua galbenă arată suprafața studiată, care acum 252 milioane de ani a fost partea de jos a zonei de mare a Neotetis. scară în stânga arată grosimea straturilor în metri numere roșii – vârsta absolută a acelor straturi care ar putea fi date cu precizie, într-un milion de ani. PTB – linia Perm și Triassic. EP1, EP2 – primul și al doilea episod de dispariție în masă. grafică arată dinamica conținutului de izotopi grei de carbon (δ13C) și bor (δ11B) în roci carbonatate. Imagine din articol în discuțieștiință

Extincția în masă la răsăritul perioadelor permiene și triassice constă în două scăderi accentuate ale biodiversității, separate de un interval de aproximativ 80 de mii de ani. O analiză detaliată a raportului dintre izotopii de carbon și izotopi de bor în bazinele carbonate sedimentare marine formate la sfârșitul Triassicului Permian și timpuriu, a arătatcă al doilea (dar nu primul) episod de extincție coincide cu o scădere bruscă a pH-ului apei de mare. Se pare că acidificarea oceanică a fost cauzată de eliberarea unor cantități uriașe de CO.2 în timpul formării capcanelor sibiene. Concluzia legăturii cu al doilea episod de extincție în masă cu acidifierea oceanului este compatibilă cu faptul că acest episod a afectat cel mai mult acele animale marine care ar fi trebuit să sufere cel mai mult de o scădere bruscă a pH-ului: organisme predominant sedentare și lentă, cu schelete de carbonat masive.

Extincția masivă la răsăritul Perm și Triassic, care a avut loc acum 252 milioane de ani, a fost cea mai mare catastrofă din istoria vieții de pe Pământ. Cea mai probabilă cauză de dispariție este considerată a fi vulcanismul capcanelor (vezi: Trapp), și anume formarea capcanelor siberiene. În cursul acestui proces, într-un timp scurt, prin standarde geologice, au izbucnit câteva milioane de kilometri cubi de magmă din adâncurile pământului. Legătura dintre vulcanismul capcanic și extincția Permotrias este descrisă în știri Legătura dintre extincțiile în masă și vulcanism a primit o nouă confirmare (Elemente), 19 septembrie 2011.

Mecanismele specifice prin care activitatea vulcanică a dus la distrugerea completă a ecosistemelor marine și terestre și moartea aproape a întregii vieți de pe planetă rămân în mare măsură neclar. Eliberarea unei cantități uriașe de gaze vulcanice (CO2HCI, H2S, etc.) pot dăuna biosferei în moduri diferite, dintre care trei sunt considerate principalele. În primul rând, o creștere a concentrației de hidrogen sulfurat atmosferic conduce la anoxia oceanică (eveniment anoxic). Datele geologice indică o creștere a condițiilor anoxice pe raftul maritim la momentul respectiv. În al doilea rând, gazele cu efect de seră provoacă încălzirea globală, ceea ce duce la supraîncălzirea apelor de suprafață; datele geologice sunt în concordanță cu această ipoteză. În cele din urmă, o creștere accentuată a concentrației de CO2 Gazele vulcanice și alte în atmosferă, în plus față de efectul de seră poate cauza acidifierea (acidifierea) apă de mare (a se vedea:. Acidificarea oceanului), care au de asemenea consecințe grave, în special pentru organismele cu schelete minerale (vezi:. corali poate dispensa schelet " Elemente ", 04/05/2007).

Ipoteza că acidificarea oceanului a jucat un rol important în dispariția permo-Triasic, confirmate de unele date geologice, dar toate dovezile – circumstanțiale și nu indiscutabilă.Pentru a aduce mai multă claritate la această întrebare, geologii din Marea Britanie, Germania și Austria au măsurat raportul izotopilor de bor 10B și 11B (vezi: Izotopi de bor) în rocile sedimentare de la sfârșitul Permianului – începutul Triassicului pe teritoriul Emiratelor Arabe Unite, unde se păstrează o înregistrare geologică foarte detaliată a acestui interval de timp. Cu 252 milioane de ani în urmă, teritoriul Emiratelor Arabe Unite a fost partea de jos a părții superficiale a oceanului Tethys, unde a avut loc sedimentarea rapidă a carbonatului (figura 1).

Procentul izotopului de bor greu (δ11B) în sedimentele carbonate marine este determinată de un complex de factori, dar depinde mai ales de aciditatea apei de mare. Cu o creștere a acidității (adică, cu o scădere a pH-ului) conținutul 11B în carbonați cade (vezi, de exemplu: A. Sanyal et al., 1996.) Dovezi din experimente de cultură. Prin urmare, geologii folosesc valoarea lui δ11B pentru a evalua pH-ul bazinelor marine antice.

Dincolo de δ11B, autorii au măsurat în rocile studiate și conținutul izotopului greu de carbon (δ13C). Fluctuațiile acestui indicator în sedimentele carbonate marine reflectă cota 13C în atmosferă CO2 și sunt asociate cu un complex complex de factori biotici și abiotici.Acestea includ vulcanismul, intemperii silicatelor și carbonaților, rata sedimentării marine, intensitatea fotosintezei și ciclul biologic al carbonului, precum și rata de eliminare a materiei organice de pe continente. În particular, în timpul fotosintezei, plantele utilizează în principal izotopul ușor pentru producerea materiei organice. 12C, cu o parte semnificativă din materia organică rezultată îngropată pe continente. Acest lucru duce în cele din urmă la îmbogățirea atmosferei și a sedimentelor carbonate marine cu un izotop greu 13C. Dacă ciclul biologic al carbonului este suspendat (de exemplu, din cauza extincției în masă), fracțiunea 13C în rocile sedimentare marine poate scădea dramatic. Alte posibile motive pentru o scădere în δ13C se referă la vulcanism, deoarece carbonul materialului mantalei are de obicei o compoziție izotopică ușoară în comparație cu carbonul de CO atmosferic2 și roci carbonatate ale crustei pământului.

Rezultatele măsurătorilor efectuate de către autori sunt prezentate în Fig. 1. Pentru a interpreta rezultatele, a fost utilizat un model matematic complex, luând în considerare numeroși indicatori suplimentari (hidrologic, geochimic, climatic, etc.), într-un fel sau altul legat de dinamica δ13C și δ11B.

Ca urmare, a apărut următoarea imagine. În partea inferioară a secțiunii geologice studiate (în roci mai mari de 252,04 ma) indicele δ13C a fost constant ridicat. Cu alte cuvinte, nu a existat nici o dovadă de vulcanism crescut sau de suspendare a ciclului carbonului în acest moment. Indicatorul δ11B a rămas la nivelul indicând valori medii ale pH-ului tipice pentru oceanul Permian. Apoi, cu aproximativ 252,04 milioane de ani în urmă (80 de mii de ani înainte de primul episod de dispariție mare), indicatorul δ11B a crescut dramatic. Acest lucru înseamnă că apa de mare a devenit mai alcalină. Δ indicator13C în timp ce rămânem înalți.

Ca rațiuni posibile pentru creșterea pH-ului apei de mare la sfârșitul perioadei permiene, autorii, pe baza rezultatelor modelării, notează scăderea nivelului mării (regresia) care a avut loc în acest moment, creșterea atmosferică a rocilor de silicat și carbonat, distribuția condițiilor de oxigen în apele puțin adânci și scăderea sedimentării globale a carbonatului.

Oarecum mai târziu (acum 252,00 milioane de ani, cu 40 de mii de ani înainte de culminarea primei etape de dispariție), sa declanșat un declin13C, cu toate acestea, valoarea lui δ11B a rămas ridicată (oceanul a rămas alcalin).Primul episod de mare dispariție a avut loc pe fondul scăderii lui δ13C și încă ridicat δ11B. Modelarea a arătat că o astfel de imagine poate fi explicată printr-o combinație a două procese: terminarea înmormântării materiei organice pe continente (datorită pierderii florei și faunei terestre, care aparent a precedat dispariția în masă pe mare) și eliberarea suplimentară de carbon în atmosferă cu izotopic ușor compoziție, care trebuia să dureze mult timp (aproximativ 50 de mii de ani). Poate că sursa acestui carbon era gazele vulcanice, scăpând în atmosferă în primele etape ale formării capcanelor siberiene. De la sosirea cooperării vulcanice2 în această etapă a fost treptat, tampon carbonat-bicarbonat al oceanului s-au confruntat cu acesta și a menținut pH-ul la același nivel înalt.

A doua etapă a marii extincții (în Fig.1 este desemnată ca EP2) a avut loc deja la începutul perioadei triasice, acum 251,88 milioane de ani. Doar în acest moment există o scădere bruscă în δ11B, indicând o acidificare catastrofică a oceanului. Așa cum era de așteptat, în prezent, organismele cele mai vulnerabile la astfel de schimbări în mediu au fost supuse celei mai mari dispariții.Acestea au fost, mai presus de toate, organisme marine sesizate și sedentare cu schelete de carbonat (care se dizolvă la pH scăzut): moluște, corali, briozoani, echinoderme. În același timp, biogenic (cu participarea de microorganisme) și precipitarea carbonat abiogen în tot Oceanul Tethys au încetat aproape complet.

O astfel de acidificare puternică și rapidă a oceanului poate fi explicată doar printr-o nouă eliberare a unor cantități mari de CO.2 în atmosferă. Acest al doilea outlier a fost mult mai rapid decât primul. Cel mai probabil, sursa de carbon de data aceasta a fost capcanele siberiene, care se aflau acum in ultima etapa a formarii lor. Paradoxal, de data aceasta nu există o scădere în δ13C nu sa întâmplat. Aceasta înseamnă că compoziția izotopică a carbonului vulcanic era acum diferită – nu atât de ușoară. Există o explicație logică pentru acest lucru: un carbon redus din manta 13C (δ13C ≈ -5) acum a trebuit să adauge carbonul eliberat din rocile de carbonat cu care magma topită venind pe suprafața Pământului a intrat în contact direct. Aceste roci au δ13C a fost mai mare (de la +2 la + 4).Drept rezultat, dioxidul de carbon emis în atmosferă în această perioadă a fost δ13C, aproape de 0 ‰.

Astfel, studiul a arătat că cauzele primului și celui de-al doilea episod de dispariție mare diferă. În primul caz, anoxia și schimbările climatice (probabil, împreună cu alți factori), au avut aparent un rol-cheie, dar acidificarea oceanului nu a existat încă. O scădere bruscă a pH-ului apei de mare a fost cauza principală a celui de-al doilea, dar nu primul episod de dispariție.

Pentru a provoca o acidificare catastrofică a oceanului la răsăritul permeanului și triazicului, în atmosferă au fost emise circa 24 trilioane de tone de carbon. Rata emisiilor de CO2 a fost comparabilă cu cea pe care o oferă astăzi omenirea, arzând combustibili fosili, dar volumul total a fost mai mare. Autorii observă că, dacă ardeți toate tipurile "tradiționale" de combustibili fosili (petrol, cărbune), acest lucru va asigura eliberarea a doar 5 trilioane de tone de carbon în atmosferă. Pentru a obține un efect comparabil cu catastrofa Permoramias, trebuie combătute toate tipurile de combustibili fosili "neconvenționali", cum ar fi hidratul de metan.

Sursa: M. O. Clarkson, S. A. Kasemann, R. A. Wood, T. M. Lenton, S. J. Daines, S. Richoz, F. Ohnemueller, A.Meixner, S. W. Poulton și E. T. Tipper. Acidificarea oceanului și extincția în masă permo-triazică știință. 2015. V. 348. P. 229-232.

Vezi și:
1) Legătura dintre extincțiile în masă și vulcanism a primit o nouă confirmare, "Elements", 19.09.2011.
2) Sa constatat o corelație între modificările compoziției sedimentelor marine și dispariția animalelor marine, Elements, 06/20/2008.
3) În epocile trecute, încălzirea treptată a climei a fost însoțită de o criză bruscă a biotei, Elements, 3 iulie 2009.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

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