За останні 539 мільйонів років клімат Землі змінювався не хаотично. Нове масштабне дослідження показало, що за цей час планета пережила лише п’ять тривалих кліматичних станів, а найбільші потрясіння для життя часто припадали саме на періоди переходу між ними.
Вчені проаналізували дані про температуру океанів і кругообіг вуглецю, а потім зіставили їх із викопними рештками морських організмів. Результат виявився несподіваним: коли кліматична система Землі наближалася до переходу в новий стан, біосфера ставала помітно вразливішою.
Клімат Землі змінювався стрибками
Дослідники вивчили хімічні сліди, збережені в карбонатних породах, які формувалися на давньому морському дні. Один показник допоміг оцінити температуру океану, інший — простежити зміни в глобальному вуглецевому циклі.
Загалом команда розглянула 1140 точок, що охоплюють період від приблизно 538,5 мільйона років тому до сучасності. Аналіз показав кілька чітких меж — приблизно 447, 358, 239 і 57 мільйонів років тому. За ними можна побачити великі етапи історії планети: теплий світ раннього палеозою, тривалий льодовиковий період пізнього палеозою, теплий клімат епохи динозаврів і значно прохолодніший сучасний стан.
Цікаво, що кожен із цих періодів мав власне поєднання температури та рівня вуглекислого газу. Це означає, що однакова зміна концентрації CO₂ могла мати різний ефект залежно від того, у якому кліматичному стані перебувала планета.
Найнебезпечнішими були переходи
Особливу увагу вчені приділили моментам, коли Земля наближалася до зміни кліматичного режиму. У стабільній системі невелике відхилення зазвичай швидко згасає. Але перед великим переходом відновлення сповільнюється: система довше повертається до попереднього стану, а коливання стають дедалі помітнішими.
Саме такі ознаки дослідники виявили перед кількома масштабними кризами в історії життя. Сигнали з’являлися перед вимиранням наприкінці ордовику, під час пізньопалеозойської кризи, перед тріасовою катастрофою та під час різкого потепління на межі палеоцену й еоцену. Іншими словами, масові вимирання могли відбуватися не просто через конкретний катастрофічний фактор, а й на тлі вже нестабільної планетарної системи.
Пермська катастрофа — не єдиний приклад
Щоб перевірити зв’язок із життям, науковці проаналізували дані про морських безхребетних із палеонтологічних баз. Вони порівнювали швидкість появи та зникнення родів із загальним біорізноманіттям.
Найвища вразливість біосфери спостерігалася в ранньому та середньому палеозої, а ще один різкий пік припав на межу пермі й тріасу. Саме тоді відбулося найбільше відоме масове вимирання в історії Землі, під час якого зникло до 95% видів.
Не менш цікаво, що ранній кембрійський період також виявився дуже нестабільним. Тоді життя активно змінювалося: нові роди швидко з’являлися і зникали, а загальна різноманітність залишалася відносно невисокою. На думку дослідників, це може пояснювати, чому біосфера того часу була особливо вразливою.
А сучасна Земля?
Тут результати виглядають парадоксально. За останні 57 мільйонів років показник вразливості біосфери постійно залишається низьким і наприкінці досліджуваного періоду досягає найнижчих значень за всю історію аналізу.
Це не означає, що сучасна природа перебуває поза небезпекою. Дослідження охоплює величезні геологічні проміжки часу, а найдрібніший часовий крок становить близько пів мільйона років. Тому ці результати не можна безпосередньо переносити на зміни клімату протягом одного людського життя чи навіть кількох століть.
Водночас робота показує важливу річ: стабільність кліматичної системи може бути не менш важливою для життя, ніж сам рівень температури.
Катастрофа могла бути останньою краплею
Дослідники не стверджують, що перехід між кліматичними станами безпосередньо спричиняв кожне масове вимирання. Швидше, він міг створювати певне «тло» — стан планети, у якому біосфера ставала менш здатною пережити додатковий удар.
Так, астероїд наприкінці крейдового періоду або масштабний вулканізм наприкінці пермі могли стати безпосередньою причиною катастроф. Але стійкість клімату й вуглецевого циклу могла визначати, наскільки сильною виявиться реакція живого світу.
Це відкриває цікаву перспективу для науки про минуле Землі. Можливо, майбутні дослідження зможуть не лише встановлювати причини давніх вимирань, а й визначати, наскільки вразливою була планета ще до того, як відбувалася сама катастрофа. Дослідження опубліковане в журналі Nature Communications.