A víz összegyűlik a mohákon. Az első szárazföldi növényekről azt gondolták, hogy nem edényesek, mint a mohák. Köszönetnyilvánítás: Katmai Preserve NPS Photo/Russ Taylor
Az UCL (University College London) és a Yale kutatói által vezetett új tanulmány szerint a növények mintegy 400 millió évvel ezelőtti szárazföldre érkezése megváltoztathatta azt a módot, ahogyan a Föld természetes módon szabályozza saját klímáját.
A szén körforgása, az a folyamat, amelyen keresztül a szén mozog a sziklák, óceánok, élő szervezetek és a légkör között, a Föld természetes termosztátjaként működik, és hosszú ideig szabályozza a hőmérsékletét.
A folyóiratban megjelent új tanulmányban TermészetA kutatók az elmúlt hárommilliárd év kőzeteinek mintáit vizsgálták, és bizonyítékot találtak arra, hogy drámai változás következett be ennek a ciklusnak a működésében körülbelül 400 millió évvel ezelőtt, amikor a növények elkezdték kolonizálni a földet.
A kutatók konkrétan a kőzetben rögzített tengervíz kémiájának változását figyelték meg, ami az agyag globális képződésében – az „agyagásvány-gyárban” – az óceánokból a szárazföld felé történő jelentős elmozdulást jelez.
Az első szerző Boriana Kalderon-Asael mintavétele az ordovíciai (450 millió éves) üledékekből. Kredit: Ashleigh Hood
Mivel az óceánban képződő agyag (fordított mállás) szén-dioxidot bocsát ki a légkörbe, míg a szárazföldi agyag a kémiai mállás mellékterméke, amely eltávolítja a levegőből a szén-dioxidot, ez csökkenti a légkörben lévő szén mennyiségét, ami hűvösebb bolygó és libbenő éghajlat, váltakozó jégkorszakokkal és melegebb időszakokkal.
A kutatók szerint a váltást a szárazföldi növények elterjedése okozta, amelyek talajt és agyagot tartanak a szárazföldön, megakadályozva a szén óceánokba való bemosását, valamint a tengeri élőlények növekedése miatt, amely szilíciumot használ a csontvázuk és sejtfalaik, például szivacsok. -sejtes algák és radioláriumok (protozoonok egy csoportja), ami az agyagképződéshez szükséges tengervízben a szilícium csökkenéséhez vezet.
Dr. Philip Pogge von Strandmann (UCL Earth Sciences) vezető szerző elmondta: „Tanulmányunk azt sugallja, hogy a szénciklus alapvetően más módon működött a Föld történelmének nagy részében, mint napjainkban.
„A 400-500 millió évvel ezelőtt fokozatosan bekövetkezett eltolódás két nagy biológiai újításhoz köthető akkoriban: a növények szárazföldi elterjedéséhez és azon tengeri élőlények növekedéséhez, amelyek szilíciumot vonnak ki a vízből, hogy létrehozzák csontvázukat és sejtfalak.
„E változás előtt a légkör szén-dioxid-tartalma magas maradt, ami stabil, üvegházhatású klímához vezetett. Azóta éghajlatunk ide-oda ugrál a jégkorszakok és a melegebb időszakok között. Ez a fajta változás elősegíti az evolúciót, és ebben az időszakban az összetett élet evolúciója felgyorsult, és először alakultak ki szárazföldi állatok.
"A kevésbé szénben gazdag légkör érzékenyebb a változásokra is, így az emberek könnyebben befolyásolhatják az éghajlatot a fosszilis tüzelőanyagok elégetésével."
Az első szerző, Boriana Kalderon-Asael, a Yale Egyetem PhD-hallgatója a következőket mondta: „A Föld történelmének nagy részét felölelő kőzetekben lévő lítium-izotópok mérésével azt a célt tűztük ki, hogy megvizsgáljuk, változott-e valami a szénciklus működésében nagy időtávon. Azt találtuk, hogy igen, és úgy tűnik, hogy ez a változás a szárazföldi növények növekedéséhez és a tengerben a szilícium-felhasználó állatvilághoz kapcsolódik.”
A tanulmány során a kutatók lítium izotópokat mértek 600 kőzetmintában, amelyeket a világ számos pontjáról vettek. A lítiumnak két természetben előforduló stabil izotópja van – az egyik három protonból és három neutronból, egy pedig három protonból és négy neutronból áll.
Amikor az agyag lassan képződik a szárazföldön, erősen kedvez a lítium-6-nak, így a környező víz a másik, nehezebb izotóppal, a lítium-7-tel gazdagodik. Mintáikat tömegspektrometriával elemezve a kutatók a 7-400 millió évvel ezelőtti kőzetben megfigyelt lítium-izotóp-500 szintjének emelkedését találták a tengervízben, ami arra utal, hogy a Föld agyagtermelésében jelentős változás következett be, ami egybeesik a növények elterjedésével. szárazföld és a szilíciumot használó tengeri élőlények megjelenése.
Az agyag a szárazföldön kémiai mállás maradványaként képződik, amely az elsődleges hosszú távú folyamat, amelynek során a szén-dioxid távozik a légkörből. Ez akkor fordul elő, amikor a légköri szén a vízzel egyesül, és gyenge sav, szénsav keletkezik, amely esőként a földre esik, és feloldja a kőzeteket, ionokat, köztük kalciumionokat szabadítva fel, amelyek az óceánba áramlanak. Végül a szén az óceán fenekén lévő sziklákban záródik. Ezzel szemben a növényi fotoszintézis általi szénleszívás megszűnik, ha a növények elpusztulnak, és ritkán befolyásolja a szén-dioxid szintjét néhány száz évnél hosszabb időtávon.
Amikor agyag képződik az óceánban, a szén a vízben marad, és végül a levegőbe kerül a folyamatos széncsere részeként, amely akkor megy végbe, amikor a levegő találkozik a vízzel.
Hivatkozás: Boriana Kalderon-Asael, Joachim AR Katchinoff, Noah J. Planavsky, Ashleigh kontra S. Hood, Mathieu Dellinger, Eric J. Bellefroid, David S. „Lítium-izotóp perspektívája a szén- és szilíciumciklusok evolúciójáról”. Jones, Axel Hofmann, Frantz Ossa Ossa, Francis A. Macdonald, Chunjiang Wang, Terry T. Isson, Jack G. Murphy, John A. Higgins, A. Joshua West, Malcolm W. Wallace, Dan Asael és Philip AE Pogge von Strandmann , 14. július 2021., Természet.
DOI: 10.1038/s41586-021-03612-1
A tanulmányt az Európai Kutatási Tanács és a NASA támogatta.
