Деревья больше не спасут

Падение уровня углекислого газа последние 24 миллиона лет компенсировалось снижением отложения карбонатов, управляемым растениями

Земля могла превратиться в огромный снежок, атмосфера которого полностью лишена углекислого газа. Планету спасли деревья, известные своим свойством поглощать CO₂, которые замедлили процесс разъедания горной породы, требующий углекислого газа.

Буквально пятьдесят миллионов лет назад и Северный и Южный полюса были свободны ото льда — в Арктике даже обитали экзотические рептилии вроде крокодилов и черепах. С того времени началось плавное и весьма длительное снижение уровня углекислого газа, что незамедлительно привело к охлаждению Земли. В эпоху глобального потепления это кажется странным, но, по всем расчетам, наша планета должна была «промерзнуть» значительно сильнее, чем это происходило даже в самые суровые ледниковые периоды.

Марк Пагани из Йельского университета и его коллеги показали, что от такой незавидной судьбы Землю спасли растения, предотвратившие избыточное изъятие углекислого газа из атмосферы.

Глобальный климат с самого зарождения Земли определялся парниковыми газами. С появлением фотосинтетических бактерий уровень кислорода вырос, метан атмосферы окислился, и основным регулятором поглощения/отражения солнечного освещения, а вместе с этим и температуры, стал углекислый газ.

Вплоть до индустриальной революции 1750 года, когда человечество додумалось масштабно использовать минеральные ископаемые вроде угля и нефти, основной выброс углекислого газа в атмосферу происходил за счет дыхания живых организмов — от бактерий и растений до губок и приматов — и непостоянных, но вносивших существенный вклад извержений вулканов.

На другой чаше весов – противоположные процессы: поглощение углекислого газа фотосинтетическими организмами, его растворение в пресной и морской воде и другие геохимические процессы, заканчивающиеся отложением карбонатов на дне океана или в составе горных пород. Сейчас можно наблюдать, как возросшая концентрация CO₂ привела к «газификации» и закислению мирового океана.

24 миллиона лет назад доминировал другой процесс — начавшееся формирование гигантских горных систем Анд, Гималаев и Тибетского плато привело к сверхбыстрому поглощению CO₂ из атмосферы.

Этому процессу мы и обязаны резким и весьма продолжительным похолоданием, способным к самостоятельному усилению. Снижение уровня CO₂ привело к снижению температуры, что, в свою очередь, способствовало поглощению углекислого газа водами мирового океана. Да и такие процессы, как гниение и разложение органики, обычно компенсирующие все усилия тропических лесов по поглощению углерода из атмосферы, тоже замедлились.

Если бы не необъяснимый буфер, остановивший это падение на черте 200–250 частей на миллион (мг/м³), то под вопросом оказалось бы само существование привычной нам жизни.

По мнению авторов публикации в Nature, в качестве «хранителей» в нужный момент выступили растения, но в не совсем привычной для них роли.

Как пояснил один из соавторов работы, Кен Калдейра, отложение неорганического углерода в почве тоже контролируется растениями: «Из-за повышения кислотности вокруг корней повышается растворимость углекислого газа в воде и почве, следовательно, и его отложение в виде карбонатов». Сильное падение уровня CO₂ в атмосфере не привело к массовой гибели растений, но, как продемонстрировали ученые, сказалось на их взаимодействии с почвой. В результате замедлился процесс формирования карбонатов и поглощения углекислого газа из атмосферы.

Таким образом, леса стали «классическим» химическим буфером, работающим в обе стороны: они способны как препятствовать повышению концентрации CO₂, усиливая фотосинтез, так и предотвращать его падение ниже критической отметки (200–250 ppm), замедляя отложение карбонатов.

Впрочем сейчас они нам вряд ли помогут — антропогенный фактор почти в 100 раз сильнее суммарных выбросов всех вулканов, а экологи в ближайшее время смогут уже не теоретически, а практически измерить верхнюю планку этого буфера.