Протягом багатьох років стверджувалося, що втручання людини незабаром призведе до різкого «знекиснення» земних морів і подальшої загибелі безлічі видів. Незавидна перспектива, якщо врахувати, що і на суші тоді вимирань явно не уникнути. Нова наукова робота показує, що, навпаки, саме людське втручання може призвести до зростання вмісту кисню в Світовому океані. Чому ж раптом мінус змінився на плюс?
Велика корифена – один з видів риб, які повинні загинути в найближчому майбутньому від задухи… або, навпаки, почати процвітати від додаткового припливу кисню? До кінця тексту ми дізнаємося відповідь на це питання / ©Evan Davis
Якщо ми дістанемо з холодильника пляшку мінеральної води і залишимо її в теплій кімнаті, то при подальшому відкритті пляшки з неї почне бурхливо виходити газ (попутно захоплюючи з собою іноді і частина рідини). Це банальна фізика: чим тепліше, тим розчинність газів в рідині менше і тим більше вони «рвуться» з неї зовні.
Рівно те ж саме має відбуватися (і відбувається) в сучасному океані. У тропічних широтах в морській воді розчинено набагато менше кисню і вуглекислого газу, ніж в приполярних широтах. Тим часом риби повинні чимось дихати: якщо кисню у воді буде мало, жити їм стане набагато важче.
Не дивно, що в 2022 році в журналі Science вийшла гучна стаття: антропогенні викиди СО2 призведуть до вимирання морських видів, причому колосального, небаченого з часів зникнення зубастих динозаврів. Все дуже логічно: вуглекислий газ веде до розігріву планети — з середніх +14 до +15 за 1970-2020 роки, а розігрів веде до зниження розчинності кисню в океані.
Чому це важливо? З двох причин. Ось перша: в реальному світі викиди парникових газів не те що не зменшуються, але і швидко ростуть (слідом за спалюванням палива). У 1960-х СО2 в атмосфері додавалося на 0,8 частини на мільйон на рік, в 1980-х – на 1,4, в нульових – на 2,0, а зараз вже на 2,4 частини на рік. Попросту кажучи, велике і масове вимирання океанських видів виглядає абсолютно неминучим. Бо шанси на необхідне Дойчем скорочення, чесно кажучи, дорівнюють нулю.
Практично всі роботи, засновані на моделюванні, показували одне і те ж: антропогенні викиди вуглекислого газу в кінцевому рахунку призведуть до розширення зон, бідних киснем (показані червоним). Ось тільки стикування цього моделювання з фактами з реального світу виявилася не дуже простим / ©Wikimedia Commons
І друга причина: масове вимирання в морі автоматично означає Велике вимирання на суші. В історії Землі поки просто не було випадків, щоб одне траплялося без іншого. Це тривожний знак: людям в разі масового вимирання доведеться несолодко.
Ми не бачимо слона в маленькій кімнаті?
Ясна і зрозуміла картина, однак, викликала у ряду вчених питання. Антропогенні викиди обіцяють 2-3 градуси потепління – від сили 5 (але тільки в найсміливіших моделях). Тобто не вище середньопланетних + 19. Однак всього десятки мільйонів років тому типова середня температура на Землі була +20… +26. Набагато вище, ніж обіцяють від антропогенних викидів. Значить, якщо висновки авторів статті в Science вірні, в ту епоху повинно було статися величезне, масове вимирання морських видів.
Вмираюча риба, типова жертва зони, в якій знижений вміст кисню, сучасна Балтика / ©Wikimedia Commons
Ось тільки його не було. Від 56 мільйонів років тому і до 35 мільйонів років тому було, за сучасними мірками, немислимо тепло: на берегах Північного (тоді нельодовитого) океану середньорічна температура була +12, приблизно така зараз в Ялті або Парижі. Одне з двох: або тоді було вимирання, або ми не бачимо чогось дуже-дуже важливого.
- Чому комарі переслідують вас, але байдужі до інших
- Подивіться, як молотоголові акули відрощують свої «молоти»
Автори нової, щойно випущеної роботи в Nature були серед вчених, які помітили цю явну невідповідність. І вони вирішили безпосередньо дізнатися, як йшла справа з киснем в Стародавньому океані теплої частини кайнозойської ери.
Щоб зрозуміти, чи задихнуться жителі океану від поточного потепління, вони взяли середньоміоценовий і ранньоеоценовий кліматичні оптимуми (14-18 і ~54-56 мільйонів років тому). Як легко здогадатися з назв, ці епохи назвали так за вкрай теплий клімат. Середньорічна температура тоді досягала + 26, на 11 градусів вище, ніж сьогодні, і свідомо вище стелі антропогенного потепління (у землян просто не вистачить викопного палива, щоб відтворити таке).
По ряду оцінок ось ці дуже маленькі фотосинтезуючі організми забезпечують Землю 20% від вироблюваного на ній кисню. У разі їх занепаду навряд чи всім нам стане краще, чи не так? / ©Wikimedia Commons
Вчені взяли співвідношення різних ізотопів азоту в осадових океанічних породах за ці періоди і порівняли з сучасними. У нормі останки морських організмів піддаються денітрифікації – азот з них витягується біогеохімічними процесами і потім переноситься в поверхневі води континентального шельфу.
Швидкість цього процесу прямо пов’язана з кількістю кисню, розчиненого в морській воді: там, де його мало, процес йде дуже слабо. Однак виявилося, що в обидвох вивчених дуже теплих періодах в тихоокеанських тропіках денітрифікація йшла краще — істотно краще, ніж в епохи до і після, більш холодні. Дослідники роблять висновок:
Як же бути з дослідженням, яке стверджує, що вміст кисню в Світовому океані з 1960 року вже впало на 2%? Досить просто: варто почитати його і переконатися, що розмах взяття проб там, м’яко кажучи, недостатній для того, щоб зробити надійний висновок про вміст кисню у всьому Світовому океані. Особливо на тлі того безсумнівного факту, що морське життя давніх теплих епох було було помітно численнішим і різноманітнішим, ніж те, що ми можемо спостерігати за останні два мільйони років, після серйозного падіння температури океанів / ©ucn
Виходить, замість “задухи” потепління призвело морських жителів до більш легкого дихання.
Чому фізика не спрацювала
Виникає законне питання: як це фізично можливо? Тоді діяли ті ж закони фізики, що і сьогодні. А з цього випливає, що кисню в океані повинно було бути менше, ніж в більш холодні епохи.
Авторів роботи це питання теж турбує. Вони пропонують два можливих пояснення. Перше: при потеплінні з якоїсь причини морські створіння перестали споживати кисень у великих кількостях. Менше народу – більше кисню.
Схоже, що потепління збільшить кількість кисню в тропічних морях, а не зменшить його. Але чому? / ©Wikimedia Commons
Що могло б викликати таке? Наприклад, вважають дослідники, порушення циркуляції вод в глибині океану, що призвело до скорочення кількості мікроелементів, потрібних мешканцям океану. Правда, є важливий нюанс, і автори самі про нього чесно пишуть:
Щоб прояснити ситуацію, вчені спробували знайти механізми, які здатні збільшити розчинність газів в океанській воді навіть при зростанні температур. Незабаром вони виявили, що насиченість газами для світового океану може дуже серйозно зрости, якщо в ньому активізується перемішування вод в Південному океані, що оточує Антарктиду. І, що характерно, багато моделей показують, що при потеплінні перемішування вод там стає багато інтенсивніше.
В кінцевому рахунку, підсумовує робота, цей механізм і виглядає найімовірнішим поясненням того, як в рекордно теплому океані — а глибини океану в ту пору прогрівалися на 18 градусів вище, ніж сьогодні — могло бути більше кисню, ніж в нинішньому.
Здається, що робота – просте заспокоєння розтривожених нервів. Масове вимирання від задухи в морях скасовується, значить і нам, людям, буде простіше жити. Скажемо прямо: все не так однозначно.
Річ у тім, що відсутність морських вимирань в теплих епохах минулого не було секретом для палеонтологів задовго до цієї роботи. Як і той факт, що біопродуктивність і різноманітність видів в теплі епохи – той же ранній еоцен і так далі — насправді не падає, а зростає. Або те, що потепління не веде до зростання посух (а так само і повеней), і навіть зменшує смертність людей.
Проблемою було і залишається те, що всі ці відомості ніяк не впливають на настрої наукового світу в цілому, а значить, в результаті не впливають на наше життя. Хоча варто було б: запекла боротьба з глобальним потеплінням під гаслом «запобігти масовому вимиранню» йде не перший десяток років.
Мегалодон в уявленні художника. За сучасними оцінками він був довшим 15 метрів і масивніше сорока тонн. Нова робота може пролити світло на дуже інтригуюче питання: як взагалі могло існувати щось подібне? Справа в тому, що на відміну від дихаючих повітрям китів, риби дихають зябрами, і тому їх розміри зазвичай обмежені кількістю кисню, розчиненого у воді. Мегалодон вимер близько двох мільйонів років тому, в епоху, коли Світовий океан став набагато холоднішим, ніж був у міоцені, коли, навпаки, мегалодон процвітав. Автори нової роботи, з посиланням на інші наукові групи, відзначають, що періоди похолодання вели до зниження кількості кисню в морській воді / ©Wikimedia Commons