BOSTON - - A Michigani Egyetem kutatói a jövő éghajlatváltozásának megértését javító munka során dokumentálták az óceánok biológiai termelékenységének globális szintű növekedését, amely körülbelül 6 millió és 4 millió évvel ezelőtt, a késő miocén idején következett be. és a geológiai történelem korai pliocén korszakai.
Casey Hermoyian végzős hallgató és Prof. Robert M. Owen, az U-M Földtani Tudományok Tanszékéről az Atlanti- és az Indiai-óceánból gyűjtött tengeri üledékmagok foszforszintjének mérésével fedezték fel a „biogén virágzást”.Hermoyian az Amerikai Geofizikai Unió tavaszi ülésén számolt be eredményeikről.
Az ősi óceánok biológiai termelékenységének növekedése és csökkenése betekintést enged az éghajlatváltozásba – magyarázza Owen. A biológiai termelékenység az adott idő alatt előállított biomassza (összes élőanyag) mennyiségének mértéke. Az óceánokban a biomasszát főként fotoszintézissel állítják elő: a mikroszkopikus élőlények (planktonok) felfogják a nap energiáját, és felhasználják a szén-dioxid és az oldott tápanyagok, például a foszfor biomasszává alakítására. A folyamat során oxigén kerül a légkörbe melléktermékként.
A biológiai termelékenység mintáinak tanulmányozásával a paleoceanográfusok következtetéseket vonhatnak le az éghajlatra, amelyet a légköri gázok változó szintje befolyásol. Például a magas biológiai termelékenység hosszú időszaka a légkörből származó szén-dioxid nettó veszteségéhez vezethet, ami viszont a Föld lehűlését idézheti elő – ez üvegházhatás-ellenes hatás.
"A földtudomány egyik alapvető paradigmája, hogy a jelen a múlt kulcsa. Valójában azonban sok esetben a múlt a jövő kulcsa is" - mondja Owen. "Az egyik módja annak, ahogyan megpróbáljuk megérteni a jelenlegi éghajlatot és különösen a jövő éghajlatát, az az, hogy visszamegyünk a geológiai feljegyzésekbe, hogy megnézzük, vajon felismerjük-e a történtek okait és hatásait. És minél több betekintést nyerhetünk a múltból, annál jobban tudjuk, hogyan működnek ma a folyamatok - és még fontosabb, hogyan fognak működni a jövőben."
Számos kutató korábbi vizsgálatai arra ut altak, hogy a biológiai termelékenység drámaian megnőtt a világóceán indo-csendes-óceáni régiójában a késő miocén és a korai pliocén idején. Hermoyian és Owen azt akarta kideríteni, hogy ez a biogén virágzás csak helyi szinten fordult-e elő, vagy világméretű jelenség. A válasz kulcsa a foszfor eloszlási mintázatában rejlett a virágzás idején, különösen a viszonylag alacsony biológiai termelékenységű területeken.
„Gondolhat a foszfor és más tápanyagok eloszlására, például a vagyon eloszlására” – mondja Owen. "Az egyik lehetőség, ami a biogén virágzás során történt, az, hogy nem volt általános globális termelékenységnövekedés, hanem a változó óceáni keringési minták miatt a tápanyagok a tápanyagban gazdag Atlanti-óceánról az általában tápanyagban szegény Indiai-óceánba kerültek. laborban ezt a lehetőséget „Robin Hood” hipotézisként kezdtük emlegetni."
A második lehetőség a "gazdag-gazdagabb" vagy "Nottinghami seriff" forgatókönyv, amelyben az óceáni keringés változásai miatt a már tápanyagban gazdag területek még gazdagabbá váltak azáltal, hogy tápanyagot szállítanak át tápanyagban szegény területekről..
Valódi globális léptékű biogén virágzás csak akkor következett volna be, ha a tápanyagok mennyisége megnövekszik a világóceánban, ezt a helyzetet Owen csoportja „Camelot” hipotézisnek nevezte.
A három hipotézis megkülönböztetése érdekében a kutatók megmérték a foszfor felhalmozódási arányát az Indiai- és Atlanti-óceán olyan területeiről származó magmintákban, ahol a termelékenység általában alacsony. Eredményeik azt mutatják, hogy a biológiai termelékenység a háttérszinthez képest 2-30-szorosára nőtt az egész világóceánban a késő miocén és a korai pliocén idején. Ez azért jelentős, mert azt jelenti, hogy a biogén virágzás globális, nem pedig regionális léptékben következett be, és nem a tápanyagok eltolódásához, hanem a tápanyagellátás globális, általános növekedéséhez köthető. Más szavakkal, a biogén virágzás nagyon hasonlított a Camelot-ra.
A kutatók most azt próbálják megérteni, hogy mi okozta a tápanyagok növekedését. Azt gyanítják, hogy a gyorsan emelkedő hegyek fontos szerepet játszottak.
"Tudjuk, hogy a Himalája és az Andok is drámai mértékben emelkedtek ebben az időszakban" - mondja Owen. "Amikor a hegyek magasabbra emelkednek, akadályként működnek.Ahogy a szél megpróbál haladni, eléri a korlátot és felfelé áramlik. Az óceánokat átszelő szél sok nedvességet visz magával, és amikor felmegy, lehűl, kiszárad, és kiüríti a nedvességét." A keletkező csapadék a talajt és a tápanyagokat a folyókba öblíti, amelyek az óceánokba ürülnek.
De az emelkedő hegyek nem mondják el a teljes történetet. A Hermoyian és Owen által megfigyelt termelékenységnövekedés nagy részét két egymással szorosan összefüggő csúcs jellemezte, ami arra utal, hogy egy második tényező függetlenül befolyásolta a növekedést, vagy az első váltotta ki.
"Még nincs végleges válaszunk" - vallja be Owen. "A zsigeremben úgy érzem, hogy a tápanyag-növekedés minden bizonnyal összefügg a Himalája és az Andok felemelkedésével, de folyamatosan keresnünk kell más lehetőségeket, amíg nem tudjuk biztosan."
