Zdestabilizowanie cyklu obiegu węgla może oznaczać początek masowego wymierania

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Przez ostatnich 540 milionów lat Ziemia doświadczyła 5 okresów masowego wymierania. Z każdym z nich związane było odwrócenie cyklu węglowego, w ramach którego węgiel z atmosfery trafia do oceanów. Proces odwrócenia cyklu węglowego może rozpoczynać się przez tysiące lub miliony lat. Ale za każdym razem zbiegał się on czasowo z masowym wymieraniem gatunków.

Profesor geofizyki Daniel Rothman z MIT-u szczegółowo badał wymieranie permskie, największe wymieranie w dziejach Ziemi, które doprowadziło do zagłady 95% gatunków morskich. W czasie tych i wcześniejszych badań uczony stwierdził, że do masowego wymierania dochodzi, gdy zostaje spełniony jeden z dwóch warunków. Gdy mamy do czynienia z bardzo wolnymi zmianami cyklu obiegu węgla do wymierania dochodzi, gdy zmiany te przebiegają szybciej niż możliwości adaptacyjne ekosystemu. Gdy zaś zaburzenia obiegu węgla zachodzą szybko, nie jest ważne tempo zmian, a ich wielkość.

Podczas dyskusji z innymi specjalistami w tej dziedzinie naukowcowi podsunięto pomysł, by zbadał prawdopodobieństwo wystąpienia szóstego wymierania. Tutaj narodziło się poważne pytanie. Jak można porówna wielkie wydarzenia z geologicznej przeszłości, które miały miejsce w bardzo długich ramach czasowych, z tym, co dzieje się obecnie, a co ma miejsce w ciągu ostatnich kilku wieków, mówi Rothman. Uczony stworzył prostą formułę matematyczną, która brała pod uwagę tempo i wielkość zmian oraz ich ramy czasowe. Za jej pomocą badał, jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia szóstego masowego wymierania.

Na potrzeby swych badań uczony zidentyfikował 31 znaczących wydarzeń, które w ciągu 542 milionów lat wpłynęły na zaburzenia obiegu węgla. Dla każdego z tych wydarzeń, w tym i dla tych które zapoczątkowały masowe wymierania, Rothmans odnotował zmiany stosunku izotopów węgla C-12 i C-13. Na podstawie stworzonego przez siebie wzoru wyliczał ilość węgla, która w badanych okresach trafiała do oceanów. Badał też rozległość czasowa i tempo zmian. W ten sposób dla wszystkich 31 znaczących zmian Rothman znalazł granicę, poza którą rozpoczyna się masowe wymieranie. Aż 26 takich znaczących zmian w obiegu węgla nie miało większego wpływu na życie na Ziemi, cztery z nich przekroczyły wspomnianą granicę i rozpoczęło się masowe wymieranie, w przypadku zaś wymierania permskiego granica została znacząco przekroczona.

Bardziej szczegółowe badania ujawniły, że krytyczną rolę w nadchodzącym wymieraniu odgrywa zakłócenie cyklu fotosyntezy i oddychania. Normalnie w cyklu ten istnieje pewnie 'wyciek', w wyniku którego w atmosferze pojawia się dodatkowy węgiel. Jest on wchłaniany przez oceany i z czasem składowany w nich w formie osadów. Jednak każda dodatkowa ilość węgla pochodząca spoza tego naturalnego procesu może go zaburzyć. Oceany posiadają jednak pewną zdolność do przyjęcia nadmiaru węgla i do katastrofy nie dojdzie, pod warunkiem jednak, że po tego typu zakłóceniu ekosystem morski będzie w stanie powrócić do stanu równowagi po wchłonięciu dodatkowego węgla. Rothman ocenił, że obecnie skala czasowa takiego powrotu wynosi 10 000 lat. Dla krótszych cykli emisji dodatkowego węgla nie jest istotne tempo zmian, a ogólna masa dodanego węgla.

Na podstawie badań, zebranych danych oraz stworzonego wzoru Rothman wyliczył, że obecnie krytyczna masa dodatkowego węgla wynosi około 310 gigaton. Swoje wyliczenia porównał następnie z najnowszym raportem IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change), w którym zarysowano cztery scenariusze rozwoju sytuacji do roku 2100. Najbardziej optymistyczny ze scenariuszy mówi, że do końca wieku ludzkość doda do oceanów 300 gigaton węgla. Według najbardziej pesymistycznego – będzie to ponad 500 gigaton. Wszystko wskazuje więc na to, że do końca wieku albo znajdziemy się o krok od potencjalnego początku zmian prowadzących do szóstego wymierania, albo też znacznie przekroczymy próg bezpieczeństwa.

Rothman mówi, że proces rozpoczynający wymieranie może trwać około 10 000 lat. Nie wiadomo, czy się ono rozpocznie, ale wszystko wskazuje na to, że po roku 2100 ludzkość może wkroczyć na zupełnie nieznane terytorium. To nie oznacza, że następnego dnia rozpocznie się katastrofa. To oznacza jednak, że jeśli nic z tym nie zrobimy, to cykl obiegu węgla może zostać zdestabilizowany i wydarzenia mogą potoczyć się w sposób nieprzewidywalny. W przeszłości zjawiska takie wiązały się z masowymi wymieraniami.

Ta praca pokazuje, dlaczego musimy być ostrożni i dlaczego powinniśmy badać przeszłość, by poznać teraźniejszość, powiedział Rothmans.

« powrót do artykułu