环境与能源

海洋可能已经达到碳阈值

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-11-02 16:30

在过去的5亿年中,至少有75%的物种消失了,这五个物种大灭绝都伴随着进入海洋的碳激增。但是碳脉冲比较普遍,通常是良性的。在同一时期内大约有30个。那么,什么使大规模灭绝事件与众不同呢? 一项研究表明,地球海洋在可处理的碳量方面有一个明确的门槛。超过阈值时会发生大规模灭绝事件。人为

  

海洋可能已经达到碳阈值

 

  在过去的5亿年中,至少有75%的物种消失了,这五个物种大灭绝都伴随着进入海洋的碳激增。但是碳脉冲比较普遍,通常是良性的。在同一时期内大约有30个。那么,什么使大规模灭绝事件与众不同呢?

  一项研究表明,地球海洋在可处理的碳量方面有一个明确的门槛。超过阈值时会发生大规模灭绝事件。人为造成的二氧化碳排放量可与先前的灭绝事件相关的碳排放量相提并论,这表明我们现在很可能会触发第六次大规模灭绝事件。

  碳在我们的星球上不断循环。光合作用将二氧化碳转化为有机碳;呼吸将有机碳转换回二氧化碳。有时碳会长期保存下来,例如,当像球形石珊瑚这样的小型海洋生物沉入海底并将碳锁定在沉积物中时,但最终碳会返回环路,因为在这种情况下,地质过程会上升岩石和风化将碳释放到大气中。

  许多外部触发因素都可能破坏碳循环,包括轨道运动的变化,甲烷水合物的释放,陨石撞击,演化变化和火山喷发。海洋沉积物记录了这些破坏,当大气中二氧化碳水平高时,形成了富含碳的岩石。到目前为止,人们一直认为,海洋对所泵入的碳量的反应是成比例的:触发因素越大,海洋沉积物变得越富碳。

  但是,来自美国麻省理工学院的Daniel Rothman感到困惑的事实是,无论碳原子的大小如何,大多数碳脉冲都会导致海洋碳储量的特征变化率,但是灭绝事件似乎要大得多。变化率。为了理解此异常,Rothman用数学方法对海洋碳循环进行了建模,探讨了对传入碳通量的破坏如何可能影响碳的存储方式。

  该模型表明,在一定限度内,地球的海洋可以吸收和处理二氧化碳的脉冲并返回到其稳态。但是,超过一定阈值,海洋便被推离其稳定状态,从而导致表层酸化。

  罗斯曼说:“我建议破坏的程度不取决于外部压力源的强度,而取决于碳循环的内在动力。”他的发现发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。。他的研究结果表明,这个海洋阈值又是另一个“临界点”,超出这个阈值就会出现非线性响应。

  通过查看过去的5.42亿年中31次对全球碳循环的破坏的规模和持续时间,Rothman表明大多数变化具有特征性的变化,但五次大规模灭绝事件中有四次的增长速度超过了这一速度。

  该模型表明,海洋阈值还取决于碳通量增加的持续时间。相对较弱但寿命长的扰动(例如,数百万年来发生的大规模火山喷发)可能会超过阈值。但是短暂的剧烈干扰(例如当前人为排放产生的强烈二氧化碳脉冲)也可以超过阈值。

  罗斯曼(Rothman)表明,今天的人为排放物和过去与大规模火山活动相关的二氧化碳在通过海洋阈值方面的潜力大致相当。这表明人类的行为很可能引发大规模灭绝事件。但是由于海洋需要一段时间才能做出反应,因此距离第六次大规模灭绝事件在岩石记录中可见还需要一段时间。

  罗斯曼说:“如果碳循环超过阈值,其影响将持续一万年甚至更长的时间。”

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