Зниження рівня атмосферного вуглекислого газу в період Льодовикового періоду не було спричинене тим, що піонери Нового Світу прорізали водойму американським землеробством, як раніше вважалося.

Натомість наше новий аналіз кліматичних записів, що містяться в антарктичних льодових кернах, свідчить про те, що падіння атмосферного CO? рівні протягом холодного періоду з 1500 по 1750 рр. було зумовлено збільшенням чистого поглинання вуглецю рослинами.

Це, у свою чергу, свідчить про те, що якщо рослини відреагували на зниження температури, поглинаючи більше вуглецю, вони, швидше за все, відреагували б на поточне зростання CO? рівнів, викидаючи ще більше його в атмосферу.

Історичні атмосфери

Атмосферний CO? концентрації були досить стабільними приблизно 2000 років тому до початку промислової революції, з тих пір вони почали різко піднятися. Однак по дорозі відбулися порівняно невеликі зрушення, такі, як це спостерігалося під час Маленького льодового періоду (LIA).

Вуглекислий газ природно циркулює між атмосферою, сушею та океаном. На суші він видаляється з атмосфери шляхом фотосинтезу рослин і повертається, коли рослинний матеріал розкладається. Зазвичай ці процеси врівноважуються, але зміна швидкості одного з цих процесів може змінити атмосферний CO? рівнів до нової рівноваги.

Якщо розкладання збільшується в міру нагрівання, це сповільнить або скасує збалансування поглинання, залишаючи більше атмосфери вуглецю в атмосфері, ще більше прогріваючи клімат тощо, позитивні відгуки.

LIA відповідала початку європейської колонізації Нового Світу. Європейські захворювання спустошили населення в Америках та одна теорія вважав, що це призвело до зменшення місцевого сільського господарства, яке, у свою чергу, дозволило відростати лісам і поглинало значну кількість CO? від атмосфери. Це було запропоновано як перший геологічно впізнаваний підпис впливу людини на земну кулю, і, таким чином, початок епохи антропоцену.

Але чи так це було насправді? Наше дослідження припускає, що ні, тому що, хоча ми можемо бути відносно впевнені, зміна LIA в CO? рівнів було зумовлено відмінностями в поведінці наземних рослин, наші результати свідчать про те, що зміна була реакцією на зміну клімату, а не на зміни рослинного покриву, спричинені людиною.

Шукаєте підказки

Як ми можемо сказати? Ми знаємо, що в процесі брали участь наземні рослини, тому що в атмосфері під час LIA вміст CO? містить ізотоп вуглецю-12, якому віддають перевагу фотосинтезуючі рослини.

Але як ми дізнаємося, чи зміни були спричинені змінами рослинного покриву чи зворотним зв’язком клімату. Щоб відповісти на це, ми розглянули інший газ, карбонілсульфід (COS), який також утримується в бульбашках повітря разом із вуглекислим газом. Ця молекула має майже таку ж структуру, як CO?, за винятком того, що один з атомів кисню замінений на сірку.

Це достатньо, щоб обдурити рослини, які поглинають його під час фотосинтезу. Але на відміну від CO?, COS не виділяється під час розкладання рослинного матеріалу, тому збільшення фотосинтезу призводить до зниження атмосферного COS.

Це означає, що гіпотеза «раннього антропоцену» має випробовуваний наслідок: це мало призвести до помітного зниження концентрації КОС у крижаних ядрах. Однак, переглянувши запис льодового ядра, ми виявили збільшення. Це говорить про те, що фотосинтез фактично зменшився під час LIA, а не збільшувався, як можна було б очікувати, якщо різниця через відростання лісу.

Це означає, що падіння атмосферного CO? під час LIA, швидше за все, була пряма відповідь на низькі температури. Прохолодний клімат LIA зменшував фотосинтез, але також уповільнював дихання та розкладання рослин, внаслідок чого більше CO? був поглинений наземною біосферою в прохолодні періоди.

Як щодо майбутнього?

Зворотний бік цього полягає в тому, що навпаки може статися, коли температура підвищиться, як зараз. Підвищення температури може означати ще більше CO? вивільняючись із земної біосфери. У той час як рослини продовжують збільшувати свій фотосинтез із нагріванням Землі, наші висновки показують, що розкладання рослин посилиться ще більше, тобто менше вуглецю залишається в ґрунті.

Це стосується, оскільки, як ми знаємо, люди відкрили кран на нове джерело вуглецю: викопне паливо, яке раніше було замкнене під землею. Ми швидко повертаємо багато цього накопиченого вуглецю в атмосферу, а земля та океан видаляють лише половину того, що ми додаємо.

Наше відкриття свідчить про те, що кожен градус підвищення температури призведе до збільшення приблизно на 20 частин на мільйон додаткового вуглекислого газу в атмосфері. Це приблизно середина очікувань від кліматичних моделей. Це означає, що якщо ми хочемо утримати глобальне потепління в межах 2? середніх доіндустріальних температур, відповідно до Угода з клімату Париж, нам потрібно врахувати цю позитивну петлю зворотного зв’язку, яка означає, що чим більше підвищується температура, тим більше додаткового CO? буде звільнено від світових ландшафтів.

Про авторів

Пітер Рейнер, професор, Університет Мельбурна

Кеті Трудінгер, старший науковий співробітник, CSIRO

Девід Етерідж, головний науковий співробітник, CSIRO,

Мауро Рубіно,, Другий університет Неаполя

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at

Дякуємо за відвідування InnerSelf.com, де є 20,000 + статті, що змінюють життя, пропагуючи «Нові погляди та нові можливості». Усі статті перекладено на 30+ мов. Підписуватися для журналу InnerSelf, що виходить щотижня, та щоденного натхнення Марі Т. Рассел. Журнал InnerSelf видається з 1985 року.