地球在 2.5 億年前變成了溫室，我們終于知道為什么了

大約 2.52 億年前，地球上幾乎所有的生命都消失了。

被稱為二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大滅絕 – 或大死– 這是地球過(guò)去 5.39 億年歷史上公認(rèn)的五次大規(guī)模滅絕事件中最具災(zāi)難性的一次。

高達(dá) 94% 的海洋物種和 70% 的陸生脊椎動(dòng)物科被消滅了.熱帶森林——就像今天一樣，作為幫助調(diào)節(jié)地球溫度的重要碳匯——也經(jīng)歷了大規(guī)模的下降。

科學(xué)家們?cè)缇屯膺@一事件是由溫室氣體的突然激增引發(fā)的，這導(dǎo)致地球強(qiáng)烈而迅速地變暖。但仍然存在一個(gè)謎的是，為什么會(huì)有這些極端炎熱的條件持續(xù)了數(shù)百萬(wàn)年.

相關(guān)：特大厄爾尼諾現(xiàn)象可能引發(fā)地球最具破壞性的滅絕

我們的新論文今日發(fā)布于自然通訊提供了答案。熱帶森林的衰落使地球處于溫室狀態(tài)，這證實(shí)了科學(xué)家的懷疑，即當(dāng)我們星球的氣候越過(guò)某些“臨界點(diǎn)”時(shí)，真正的災(zāi)難性生態(tài)崩潰就會(huì)隨之而來(lái)。

大規(guī)模噴發(fā)

二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大滅絕事件的觸發(fā)因素是大量熔巖噴發(fā)在現(xiàn)代西伯利亞，被命名為西伯利亞陷阱。這種熔融的巖石在沉積盆地中噴發(fā)，富含有機(jī)物。

熔融的巖石足夠熱，可以融化周圍的巖石和向地球大氣層釋放大量二氧化碳短至 50,000 年，但可能長(zhǎng)達(dá) 500,000 年。

地球大氣中二氧化碳的這種快速增加以及由此產(chǎn)生的溫度升高被認(rèn)為是Primary Kill 機(jī)制在當(dāng)時(shí)的大部分時(shí)間里。

在陸地上，人們認(rèn)為表面溫度溫度升高 6°C 至 10°C– 對(duì)于許多生命形式來(lái)說(shuō)太快了，無(wú)法進(jìn)化和適應(yīng)。在其他類似的噴發(fā)中，氣候系統(tǒng)通常會(huì)在 100,000 到 100 萬(wàn)年內(nèi)恢復(fù)到以前的狀態(tài)。

但這些“超級(jí)溫室”條件導(dǎo)致赤道平均地表溫度高達(dá) 34°C （比當(dāng)前溫度高約 8°C赤道平均溫度）持續(xù)了大約 500 萬(wàn)年.在我們的研究中，我們?cè)噲D回答原因。

森林消亡

我們研究了各種陸地植物生物群落的化石記錄，例如干旱、熱帶、亞熱帶、溫帶和灌木叢。我們分析了生物群落從大滅絕事件之前到大約 800 萬(wàn)年后的變化。

我們假設(shè)地球變暖太快，導(dǎo)致中低緯度植被滅絕，尤其是熱帶雨林。結(jié)果，火山噴發(fā)后有機(jī)碳循環(huán)的效率立即大大降低。

植物，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法簡(jiǎn)單地起身和移動(dòng)，所以受到不斷變化的條件的強(qiáng)烈影響。

在事件發(fā)生之前，赤道周圍存在許多泥炭沼澤和熱帶和亞熱帶森林并吸收了碳

然而，當(dāng)我們從實(shí)地考察、記錄和事件周圍的數(shù)據(jù)庫(kù)中重建植物化石時(shí)，我們看到這些生物群落是從熱帶大陸完全消失.這導(dǎo)致了數(shù)百萬(wàn)年的“煤炭缺口”在地質(zhì)記錄中。

這些森林是取而代之的是微小的石松類動(dòng)物，只有 2 到 20 厘米高。

較大的植物飛地仍然朝向兩極、沿海和溫度略低的山區(qū)。大約 500 萬(wàn)年后，他們大部分重新定居了地球。然而，這些類型的植物在有機(jī)碳循環(huán)中固定碳的效率也較低。

這在某種程度上類似于考慮我們可能期望在澳大利亞內(nèi)陸看到的 mallee-scrub 和 spinifex 植物群取代當(dāng)今所有熱帶雨林的影響。

最后，森林又回來(lái)了

利用今天的證據(jù)，我們估計(jì)了植物吸收大氣中的二氧化碳并將其儲(chǔ)存為化石記錄中建議的每個(gè)不同生物群落的有機(jī)物（或其“凈初級(jí)生產(chǎn)力”）的速度。

然后，我們使用了一種最近開發(fā)的名為 SCION 的碳循環(huán)模型來(lái)數(shù)值檢驗(yàn)我們的假設(shè)。當(dāng)我們分析我們的模型結(jié)果時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)由于凈初級(jí)生產(chǎn)力的降低，西伯利亞陷阱最初的溫度升高在事件發(fā)生后保留了 5 到 600 萬(wàn)年。

只有當(dāng)植物重新建立起來(lái)，有機(jī)碳循環(huán)重新開始，地球才慢慢開始擺脫超級(jí)溫室條件。

維持氣候平衡

在過(guò)去之間進(jìn)行類比總是很困難的氣候變化在地質(zhì)記錄和我們今天所經(jīng)歷的事情中。這是因?yàn)檫^(guò)去變化的程度通常是用幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)年來(lái)衡量的，而現(xiàn)在我們正在經(jīng)歷幾十年到幾個(gè)世紀(jì)的變化。

然而，我們工作的一個(gè)關(guān)鍵含義是，地球上的生命雖然具有彈性，但如果不對(duì)生物景觀進(jìn)行劇烈的重新布線，就無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)巨大的變化做出反應(yīng)。

在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大滅絕的情況下，植物無(wú)法在 1,000 到 10,000 年的時(shí)間尺度上做出響應(yīng)。這導(dǎo)致了一場(chǎng)大規(guī)模的滅絕事件。

總體而言，我們的結(jié)果強(qiáng)調(diào)了熱帶和亞熱帶植物群落和環(huán)境對(duì)維持氣候平衡的重要性。反過(guò)來(lái)，它們展示了這些生物群落的消失如何導(dǎo)致進(jìn)一步的氣候變暖，并成為毀滅性的氣候臨界點(diǎn)。

徐振是這項(xiàng)研究的主要作者，這是她博士工作的一部分。

安德魯·默迪斯，DECRA 研究員，地球科學(xué)學(xué)院，阿德萊德大學(xué);本杰明 JW 米爾斯， 地球系統(tǒng)演化教授，利茲大學(xué)和徐震， 研究員， 地球與環(huán)境學(xué)院，利茲大學(xué)

本文轉(zhuǎn)載自對(duì)話根據(jù) Creative Commons 許可。閱讀原創(chuàng)文章.

寶寶起名 起名