Азолла событие - Azolla event

Современный папоротник Azolla filiculoides. Цветение родственных видов могло потянуть земной шар в текущий мир ледника.

В Азолла событие Предполагается, что сценарий произошел в середине эоцен эпоха[1] вокруг 49 миллион лет назад, когда цветет пресной воды папоротник Азолла считается, что это произошло в Арктический океан. Когда они опустились на застоявшееся морское дно, они были включены в осадок; результирующий просадка из углекислый газ предполагалось, что он помог преобразовать планету из "теплица Земля "штат, достаточно жаркий, чтобы черепахи и пальмы процветали на полюсах, к течению ледник Земля известный как Поздний кайнозойский ледниковый период.

Геологические свидетельства события

δ18О - косвенный показатель температуры - за последние 65 миллионов лет. Событие Азолла знаменует конец оптимума эоцена и начало длительного снижения глобальных температур.[нужна цитата ].

В осадочных слоях по всему Арктическому бассейну толща достигает не менее 8 м (дно самого длинного керна не вскрыто, но, возможно, достигло 20 м +[нужна цитата ]) различимо. Этот блок состоит из чередующихся слоев; кремнистый обломочный слои, представляющие фоновое осаждение планктонный организмы, обычные для морских отложений, переходят в прослои толщиной в миллиметр, состоящие из окаменелый Азолла иметь значение.[2] Это органическое вещество также можно обнаружить в виде всплеск гамма-излучения, что было отмечено по всему Арктическому бассейну, что сделало это мероприятие полезным подспорьем в выстраивании кернов, пробуренных в разных местах. Палинологический управление и калибровка с высоким разрешением геомагнитная инверсия Запись позволяет оценить продолжительность события в 800 000 лет.[1] Событие точно совпадает с катастрофическим падением углекислый газ уровней, упавших с 3500промилле рано эоцен до 650 частей на миллион во время этого мероприятия.[3]

Азолла

Азолла считается «супер-заводом», так как может потреблять до тонны азота с акра в год[4] (0,25 кг / м2/ год); это соответствует 6 тоннам просадки углерода на акр (1,5 кг / м2/ год). Его способность использовать атмосферный азот для роста означает, что основным ограничением его роста обычно является доступность фосфора: углерод, азот и сера являются тремя ключевыми элементами белков, а фосфор необходим для ДНК, РНК и энергетического обмена. Растение может расти с большой скоростью в благоприятных условиях - умеренное тепло и 20 часов солнечного света, оба из которых были очевидны на полюсах в раннем эоцене - и может удвоить свою биомассу за два-три дня в таком климате.[1]

Условия проведения мероприятия

Континентальная конфигурация в раннем эоцене привела к изолированному Арктическому бассейну.

В раннем эоцене континентальная конфигурация было таково, что арктическое море было почти полностью отрезано от более обширных океанов. Это означало, что перемешивание, обеспечиваемое сегодня глубоководными течениями, такими как Гольфстрим, не происходило, что привело к слоистому слою воды, напоминающему сегодняшнюю. Черное море.[5]Высокие температуры и ветры привели к сильному испарению, увеличению плотности океана и - из-за увеличения количества осадков.[6] - высокий сток из рек, питающих бассейн. Эта пресная вода низкой плотности сформировала нефелоидный слой, плавающие на поверхности плотного моря.[7]Даже нескольких сантиметров пресной воды будет достаточно для колонизации Азолла; кроме того, эта речная вода будет богата минералами, такими как фосфор, который она будет накапливать из ила и горных пород, с которыми она взаимодействует, когда пересекает континенты. Известно, что для дальнейшего содействия росту растений концентрация углерода (в форме диоксида углерода) в атмосфере в это время была высокой.[3]

Одного цветения недостаточно для геологического воздействия; постоянно сокращать CO2 и причина изменение климата, углерод должен быть изолирован из-за того, что растения были захоронены, а останки стали недоступными для разлагающихся организмов. Бескислородное дно арктического бассейна, являющееся результатом многослойной водной толщи, позволило именно это: бескислородная среда подавляет активность разлагающихся организмов и позволяет растениям сидеть без гниения до тех пор, пока они не будут погребены отложениями.

Глобальные эффекты

С 800000 лет Азолла эпизоды цветения и 4 000 000 км2 (1500000 квадратных миль) бассейн, который нужно покрыть, даже по очень консервативным оценкам, более чем достаточно углерода может быть поглощено захоронением растений, чтобы объяснить наблюдаемое 80% падение CO2 одним только этим явлением.[нужна цитата ] Другие факторы почти наверняка сыграли свою роль. Это падение инициировало переключение с теплица к нынешнему леднику Земли; Арктика остыла со средней температуры поверхности моря 13 ° C до сегодняшних −9 ° C,[1] и остальная часть земного шара претерпела аналогичные изменения. Возможно, впервые в своей истории,[8] у планеты были ледяные шапки на обе полюсов. Геологически быстрое понижение температуры между 49 и 47 миллион лет назад, вокруг Азолла событие, очевидно: камни (которые рассматриваются как свидетельство наличия ледников) впоследствии стали обычным явлением в арктических отложениях. Это происходит на фоне постепенного, длительного охлаждения: 15 миллион лет назад это свидетельство широко распространенного северного полярного замерзания - обычное дело.[9]

Альтернативные объяснения

Хотя зеленый Северный Ледовитый океан - жизнеспособная рабочая модель, скептически настроенные ученые отмечают, что это возможно для Азолла колонии в речные дельты или пресноводный лагуны быть унесенным в Северный Ледовитый океан сильными течениями, что устраняет необходимость в пресноводном слое.[9][10]

Экономические соображения

Большая часть нынешнего интереса к разведке нефти в арктических регионах направлена ​​на Азолла депозиты[нужна цитата ]. Захоронение большого количества органического материала обеспечивает материнская порода для масла, поэтому при правильной термической истории Азолла цветение могло быть преобразовано в нефть или газ.[11] В Нидерландах создана исследовательская группа, занимающаяся Азолла.[12]

↓Азолла событие
Неопротерозойский
Пальозойский
Мезозойский
Кайнозойский
│
−600
│
−480
│
−360
│
−240
│
−120
│
0
Миллионы лет назад
Возраст Земли = 4540 миллионов лет (слева). Сложная жизнь началась с Пальозойский.
«Эпоха динозавров» была Мезозойский. Люди, использующие инструменты были только последние несколько миллионов лет в крайне правом.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Brinkhuis H, Schouten S, Collinson ME, Sluijs A, Sinninghe Damsté JS, Dickens GR, Huber M, Cronin TM, Onodera J, Takahashi K, Bujak JP, Stein R, van der Burgh J, Eldrett JS, Harding IC, Lotter AF , Sangiorgi F, ван Конейнбург-ван Cittert H, de Leeuw JW, Matthiessen J, Backman J, Moran K (2006). «Эпизодические пресные поверхностные воды в эоцене Северного Ледовитого океана». Природа. 441 (7093): 606–609. Bibcode:2006Натура.441..606Б. Дои:10.1038 / природа04692. HDL:11250/174278. PMID  16752440.
  2. ^ Waddell, L.M .; Мур, Т. (2008). «Соленость эоцена Северного Ледовитого океана по изотопному анализу кислорода карбоната костей рыб» (PDF). Палеоокеанография. 23 (1): н / д. Bibcode:2008PalOc..23.1S12W. Дои:10.1029 / 2007PA001451.
  3. ^ а б Pearson, P.N .; Палмер, М.Р. (2000). «Концентрация двуокиси углерода в атмосфере за последние 60 миллионов лет». Природа. 406 (6797): 695–699. Bibcode:2000Натура.406..695П. Дои:10.1038/35021000. PMID  10963587.
  4. ^ Белнап, Дж. (2002). «Фиксация азота в биологических корках почвы на юго-востоке штата Юта, США». Биология и плодородие почв. 35 (2): 128–135. Дои:10.1007 / s00374-002-0452-x.
  5. ^ Стейн, Р. (2006). «Палеоцен-эоцен (« оранжерея ») палеосреды Северного Ледовитого океана: выводы из данных об органическом углероде и биомаркерах (экспедиция IODP-ACEX 302)» (Абстрактные). Рефераты по геофизическим исследованиям. 8: 06718. Получено 2007-10-16.
  6. ^ Гринвуд, Д. Р., Бейсингер, Дж. Ф., Смит, Р. Ю. 2010. Насколько влажными были тропические леса арктического эоцена? Оценки осадков палеогеновой арктической макрофлорой. Геология, 38 (1): 15 - 18.[постоянная мертвая ссылка ]. Дои:10.1130 / G30218.1
  7. ^ Gleason, J.D .; Thomas, D.T .; Moore, T.C .; Blum, J.D .; Оуэн, Р. (2007). «Структура водной толщи эоцена Северного Ледовитого океана на основе прокси изотопов Nd-Sr в остатках ископаемых рыб» (PDF). Получено 2007-11-03. В Sr -Nd изотопная запись [...] свидетельствует о плохо перемешанном океане и сильно стратифицированной водной толще с бескислородными придонными водами. Стабильный верхний слой «пресной» воды, вероятно, был характерной чертой эоценового Северного Ледовитого океана.[постоянная мертвая ссылка ] (полный текст аналогичной статьи на DOI: 10.1029 / 2008PA001685 )
  8. ^ Почти наверняка это первый раз, когда на планете было биполярное оледенение во время Фанерозой; присутствовал ли он в неопротерозое »Земля снежка "является предметом обсуждения.
  9. ^ а б Тим Аппенцеллер (май 2005 г.). «Великий зеленый север». Национальная география.
  10. ^ Невилл, Л.А., Грасби, С.Э., Макнил, Д.Х., 2019, Ограниченная пресноводная шапка в эоцене Северного Ледовитого океана. Научные отчеты (2019) 9: 4226. Дои:10.1038 / s41598-019-40591-w
  11. ^ АНДРЕЙ РЕВКИН (20 ноября 2004 г.). «Под всем этим льдом, может быть, нефть». Нью-Йорк Таймс. Получено 2007-10-17.
  12. ^ Исследовательская группа Azolla