Jak pojawienie się roślin lądowych wpłynęło na system kontroli klimatu Ziemi?

Naukowcy z University College London i Yale University sugerują, że pojawienie się roślin na Ziemi około 400 milionów lat temu mogło zmienić sposób, w jaki Ziemia naturalnie reguluje swój klimat. Wyniki te zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Cykl węgla, proces, w którym węgiel przemieszcza się między skałami, oceanami, żywymi organizmami i atmosferą, działa jak naturalny termostat Ziemi, regulując jej temperaturę przez długi czas.

Naukowcy przyjrzeli się próbkom skał obejmujących ostatnie trzy miliardy lat i znaleźli dowody na dramatyczną zmianę sposobu, w jaki ten cykl działał około 400 milionów lat temu, kiedy rośliny zaczęły kolonizować Ziemię. W szczególności naukowcy zaobserwowali zmianę składu chemicznego wody morskiej zarejestrowaną w skale, co wskazuje na znaczną zmianę globalnego składu błota – „fabryki błota” – z oceanów na ląd.

Ponieważ błoto powstałe w oceanie (odwrotne wietrzenie) uwalnia dwutlenek węgla do atmosfery, podczas gdy błoto na lądzie jest produktem ubocznym wietrzenia chemicznego, które usuwa dwutlenek węgla z powietrza, zmniejsza to ilość węgla w atmosferze, co skutkuje chłodniejszym planeta i zmienny klimat, z naprzemiennymi okresami lodowcowymi i cieplejszymi. Naukowcy zasugerowali, że zmiana była spowodowana rozprzestrzenianiem się roślin lądowych, które utrzymują glebę i błoto na lądzie, zatrzymaniem dryfu węgla do oceanu oraz rozwojem życia morskiego wykorzystującego krzem do budowy szkieletów i ścian komórkowych, jak gąbki, na zewnątrz. algi komórkowe i radioaktywne (grupa pierwotniaków), co prowadzi do zmniejszenia zawartości krzemu w wodzie morskiej niezbędnej do tworzenia błota.

„Nasze badanie wskazuje, że cykl węglowy działa w zupełnie inny sposób przez większość historii Ziemi niż ma to miejsce obecnie” – powiedział starszy autor dr Philipp Pugh von Strandmann (UCL Earth Sciences). „Transformacja, która nastąpiła stopniowo między 400 a 500 milionami lat temu, wydaje się być związana z dwiema głównymi innowacjami biologicznymi w tamtym czasie: rozprzestrzenianiem się roślin na lądzie i wzrostem organizmów morskich, które wydobywają krzem z wody, aby stworzyć swoje szkielety i ściany komórkowe.”

„Przed tą zmianą atmosferyczny poziom dwutlenku węgla utrzymywał się na wysokim poziomie, co skutkowało stabilnym klimatem i szklarnią. Od tego czasu nasz klimat odbijał się w tę iz powrotem między epokami lodowcowymi a cieplejszymi okresami. Ten rodzaj zmian sprzyja ewolucji i w tym okresie ewolucji życia przyspieszone, z dzikimi zwierzętami formują się po raz pierwszy.” „Atmosfera, która jest mniej bogata w węgiel, jest również bardziej wrażliwa na zmiany, co pozwala ludziom łatwiej wpływać na klimat poprzez spalanie paliw kopalnych”.

„Pomierzając izotopy litu w skałach, które pokrywają większość historii Ziemi, chcieliśmy zbadać, czy coś zmieniło się w funkcjonowaniu obiegu węgla przez znaczny okres czasu” – powiedział pierwszy autor Boriana Calderon Asyl, doktorant z Yale University. Wydaje się również, że zmiana ta jest związana z rozwojem życia roślinnego na lądzie i życia zwierzęcego, które wykorzystuje krzem w morzu”. W ramach badania naukowcy zmierzyli izotopy litu w 600 próbkach skał pobranych z wielu różnych miejsc na całym świecie. Lit ma dwa naturalnie występujące stabilne izotopy – jeden z trzema protonami i trzema neutronami oraz jeden z trzema protonami i czterema neutronami.

Kiedy glina powoli tworzy się na lądzie, silnie faworyzuje lit 6, pozostawiając otaczającą wodę bogatą w cięższy izotop litu 7. Analizując próbki za pomocą spektrometrii mas, naukowcy odkryli podwyższone poziomy litu-7 w wodzie morskiej zarejestrowane w skałach co miało miejsce 400 lat temu i 500 milionów lat, co wskazuje na znaczącą zmianę w produkcji gliny na Ziemi, zbiegającą się z rozprzestrzenianiem się roślin na lądzie i pojawieniem się życia morskiego wykorzystującego krzem. Błoto tworzy się na Ziemi jako pozostałość chemicznego wietrzenia, głównego długoterminowego procesu, w którym dwutlenek węgla jest usuwany z atmosfery.

Dzieje się tak, gdy węgiel w atmosferze łączy się z wodą, tworząc słaby kwas, kwas węglowy, który spada na ziemię w postaci deszczu i rozpuszcza skały, uwalniając jony, w tym jony wapnia, które wpływają do oceanu. Ostatecznie węgiel zostaje uwięziony w skałach na dnie oceanu. W przeciwieństwie do tego, wycofywanie węgla jest niwelowane przez fotosyntezę roślin, gdy roślina rozkłada się i rzadko wpływa na poziom dwutlenku węgla w skali czasu dłuższej niż kilkaset lat.

Kiedy w oceanie tworzy się błoto, węgiel pozostaje w wodzie i ostatecznie jest uwalniany do powietrza w ramach ciągłej wymiany węgla, która zachodzi, gdy powietrze styka się z wodą. (Ani)

(Ta historia nie została edytowana przez pracowników Devdiscourse i jest automatycznie generowana z udostępnionego kanału.)