A szénküszöb átlépése tömeges kihaláshoz vezethet

2019 / 11 / 08 / Justin Viktor
Az MIT egyetem tanulmánya szerint a szén-dioxid-kibocsátás pusztító következményekkel járó válaszreakciót válthat ki a földi életet működtető szénciklusban. Konkrétan minden eddiginél nagyobb fajpusztulás, kihalás jöhet, és az eddigi öt hasonló esemény sem volt aprónak mondható.

Az emberi agy neuronjainak elektromos jel-kibocsátása szomszédaik felé a „minden vagy semmi” válaszreakció útján történik. A kisülés csak akkor következik be, ha a sejt állapota (akció potenciálja) egy adott küszöbértéket túllép, akkor viszont elkerülhetetlen. Az amerikai MIT egyetem kutatója most hasonló jelenséget figyelt meg egy teljesen más rendszerben: a Föld szénciklusában

Daniel Rothman, geofizika professzor az MIT Föld-, légkör- és bolygótudományi tanszéke Lorenz Központjának társigazgatója megállapította, hogy amikor a széndioxid óceánokba jutásának sebessége egy bizonyos küszöbön túllép - akár hirtelen berobbanás vagy lassú, állandó beáramlás folytán - a Föld kémiai válaszreakciók elszabaduló sorozatával reagálhat, ami az óceánok extrém savasodáshoz vezet, mely ezt követően drasztikusan felerősíti az eredeti kiváltó okot. A kutató, ezt megelőzően kapcsolódó kutatásáért 2016-ban már elnyerte az Amerikai Matematikai Társaság Levi L. Conant díját.

A hatodik te magad légy

Erre a globális hatásra, ami óriási változásokat okoz a Föld óceánjainak széntartalmában, a geológusok bizonyítékokat is találtak a több százmillió éves üledékrétegekben. Rothman átnézte ezeket a geológiai feljegyzéseket és megfigyelte, hogy az elmúlt 540 millió évben az óceán széntartalma hirtelen megváltozott, majd több tucatszor helyreállt, hasonló módon egy idegsejt kisülésének tüske karakterisztikájához. 

A szénciklusnak ez a „gerjesztése” legdrámaibb módon a földtörténet öt nagy kihalási hulláma közül négy idején történt.

Ezeket az eseményeket a tudósok különféle kiváltó okoknak tulajdonították, és azt feltételezték, hogy az óceánok széntartalmában utánuk beálló változás arányos volt a kiváltó okokkal - minél kisebb a kiváltó ok, annál kisebb a környezetre gyakorolt hatás.

Rothman felfedezése

De Rothman most azt állítja, hogy nem erről van szó. Nem számít mi váltja ki az eseményeket, környezeti-zavar adatbázisának nagyjából felénél úgy találta, hogy miután az események mozgásba jöttek, a széntartalom növekedésének üteme lényegében azonos volt. A növekedés üteme valószínűleg magának a szénciklusnak a tulajdonsága - nem függ a kiváltó okoktól, hiszen ha azoktól függne, akkor a különböző kezdeti okok különböző növekedés ütemeket okoznának.

Mi köze van ennek mai modern klímánkhoz?

A mai óceánok nagyjából egy nagyságrenddel gyorsabban veszik fel a szenet, mint a földtani nyilvántartásban szereplő legrosszabb esetben - a túlzás nélkül csak nagy Perm-triász kihalási eseménynek keresztelt katasztrófa idején. Erről még ijesztőbb és komorabb tények következnek nemsokára. Az emberek rendkívül hatékony élőlények. Mindössze néhány száz éve pumpálják a légkörbe a szén-dioxidot, míg a földtörténeti múltban év-tízezrekre vagy százezrekre volt szükség vulkánkitörések és egyéb komoly környezeti zavarok segítségével, hogy beinduljon a nagy természeti-környezeti folyamatok felbomlása. Vajon a jelenkori szénmennyiség növekedés kevés ahhoz, hogy beindítson egy jelentősebb, rendszerszintű szétesést?

Huszonhárom óra ötvenkilenc perc

Rothman szerint manapság „a gerjesztés csúcsán állunk”, és ha bekövetkezik az általa kiváltott tüske-impulzus - amint azt az óceán savasodása, a fajok kihalása és egyebek is igazolják - a lefolyás valószínűleg hasonló lesz a korábbi globális katasztrófákhoz.

„Ha egyszer meghaladtuk a küszöb-értéket, az már nem fog számítani, hogyan jutottunk oda.” - mondja Rothman, aki eredményeit az Amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában is közzétette. 

"Ha átléptük ezt a küszöböt, már nem mi, hanem a Föld működése diktál majd, és az a saját útját járja."

A nagy Perm-Triász kihalási esemény

Ez olyasmi volt, amiről még Jurassic World féle paleo-akcióhorrort sem érdemes forgatni kíméletlen végletessége, a sivár, élettelen föld és halott óceánok miatt amit maga után hagyott. A mintegy 252 millió évvel ezelőtt bekövetkezett, a földtörténetben ismert legsúlyosabb kihalási esemény becslések szerint a tengeri fajok 96%-át, a szárazföldi gerinces fajok 70%-át magával ragadta. A vízi életformák közül elsősorban a stressztűrő, oxigénszegény vizet elviselő szervezetek élték túl a kihalást.

Majdnem vége lett mindennek, ami bonyolultabb volt mint egy egysejtű, a természet megnyomta a restart gombot. 

A tömeges kihalások közül kizárólag ez okozott komoly veszteséget a rovarvilágban, a biodiverzitás rendkívül súlyos visszaesése miatt az élővilág talpra állása jóval hosszabb időt vett igénybe a triász elején, mint más jól ismert kihalások után. A kihalás két lépésben, de sok kisebb csúccsal, történhetett, mintegy ötmillió év különbséggel.

Az MIT egyetemen folyó  rendkívül pontos, kormeghatározási-eljárást alkalmazó kutatásokból kiderült, hogy körülbelül hatvanezer év alatt játszódott le. Az eredmény azért is döbbenetes, mert ez nagyon gyorsnak számít, nagyjából 10-szer gyorsabbnak mint ahogy azt korábban feltételezték. A kutatók az üledékes kőzetek vizsgálata során azt is felfedezték, hogy tízezer évvel a tömeges kihalás előtt nagy mennyiségben került szén-dioxid a légkörbe. A megnövekedett légköri CO2 mennyiség  kapcsolatba hozható az egykori óceán, a Panthalassa általános elsavasodásával és közel 10(!) Celsius fokos hőmérséklet emelkedésével.

Szén-visszacsatolás

Rothman, aki már 2017-ben potenciálisan a Föld hatodik nagy kihalási eseményéről beszélt, új cikkében egy egyszerű matematikai modellt alkalmazott, amely bemutatja a Föld felső óceánjának szénciklusát, és levezeti hogyan viselkedhet az a szénküszöb átlépésekor.

A tudósok megfigyelték, hogy amikor a légkörből származó szén-dioxid feloldódik a tengervízben, az nem csak az óceánok teszi savasabbá, de csökkenti a karbonát-ionok koncentrációját is. Amikor a karbonát-ion koncentráció egy küszöbérték alá esik, a kalcium-karbonátból készült héjak feloldódnak és azok az élőlények amelyek ilyen vázzal rendelkeznek, komoly nehézségekkel szembesülnek.

A kagylók a tengeri élet védelme mellett ballaszt-hatást nyújtanak, lehúzva a fenékre más organizmusokat, lehetővé téve számukra, hogy az óceán fenekére süllyedjenek szerves széntartalmukkal egyetemben az óceán felsőbb rétegeiből. De egy növekvő szén-dioxid tartalmú világban kevesebb a meszes vázú szervezet, így kevesebb szén-dioxid kerül vonódik ki a rendszerből.

"Ez egy pozitív visszacsatolás" - mondja Rothman. „A több szén-dioxid még több szén-dioxidhoz vezet. Matematikai szempontból az a kérdés, hogy elegendő-e egy ilyen visszacsatolás ahhoz, hogy a rendszer instabillá váljon?”

Kérlelhetetlen növekedés

Rothman megfigyelte, hogyan reagál a modell, miközben további szén-dioxidot pumpál a rendszerbe, különböző sebességgel és mennyiséggel. Megállapította, hogy függetlenül attól, milyen mennyiségben adagolta a szén-dioxidot egy már stabil rendszerhez, a szénciklus a felső vízrétegekben stabil maradt. A szénciklus zavara maximum átmenetileg okozna rövid ideig tartó enyhe óceánsavasodást, ám hamar visszatérne eredeti állapotába.

Amikor azonban nagyobb sebességgel vezette be a szén-dioxidot, úgy találta, hogy amint a szintek meghaladták a kritikus küszöböt, a szénciklus pozitív visszacsatolások sorozatával reagált, amelyek az eredeti kiváltó okot nagyították tovább, az egész rendszert jellemző érték kilőtt, súlyos óceánsavasodás formájában. 

A mai óceánokat modellező rendszer végül visszatért az egyensúlyi állapotba: néhány tízezer év után - ami azt jelzi, hogy a heves reakció ellenére a változás nem végleges. Rothman úgy találta, ez a minta egybevág a geológiai feljegyzésekkel. 

„Ha átlépi a szénküszöböt: automatikusan és megállíthatatlanul szabadrúgást kap a rendszer” - magyarázza Rothman. „Az emelkedés kérlelhetetlen. Ez a gerjesztés természete, és épp így működik egy idegsejt is az agyunkban. "

Noha a szén ma soha nem látott sebességgel jut az óceánokba, geológiailag elenyésző ideje történik mindez. Rothman modellje szerint a két hatás kioltja egymást.: A gyorsabb emelkedés közelebb hoznak minket a szénküszöbhöz, de a rövidebb időtartamok el távolítanak minket tőle. Ami a küszöb átlépését illeti: a modern világ ma nagyjából ugyanabban az állapotban van, mint a hatalmas földtörténeti vulkanizmus hosszabb időszakai alatt, melyek egy idő után a nagy kihalásokat előidézték.

Más szavakkal: ha a mai ember által kiváltott kibocsátás átlépi a küszöböt, és folytatódik - Rothman jóslata szerint ez hamarosan megtörténhet - a következmények ugyanolyan súlyosak lehetnek, mint amit a Föld korábbi tömeges fajpusztulásainál tapasztaltunk.

„Azt már tudjuk, hogy a szén-dioxid-kibocsátásunk évezredekre előre következményekkel járnak majd” - mondta Timothy Lenton, az Exeteri Egyetem éghajlatváltozás és földünk rendszereivel foglalkozó tudományok professzora. „Ez a tanulmány arra utal, hogy ezek a következmények a várakozásoknál is sokkal drámaiabbak lehetnek. Ha túl agresszíven bánunk a földi rendszerrel, akkor átveszi az irányítást és meghatározza a saját válaszát - túl ezen a ponton már vajmi keveset tehetünk.”

(Forrás: MIT, Pangea.blog.hu Fotó: Unsplash.com, Freeimages.com, Wikimedia Commons, MIT)


Itt tart ma a szexipar, nézz körül a Vágyaim.hu-nál, milyenek 2024-ben az okos-szexeszközök!
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
Az internetes kereskedelem széles termékpalettájával és az egyre kedvezőbb ajánlatok térnyerésével egyre csak nő az online vásárlások száma. Ezzel párhuzamosan a vásárlásokat érintő csalások és visszaélések száma is egyre gyakoribbnak bizonyul. A megoldás a megfelelő körültekintés és a tájékozódás. Nagyban növeli a vásárlás biztonságát a piactereken az adásvételi szerződés készítése, amelyet a Szerzivel ma már könnyen és egyszerűen elkészíthet otthonról.
Gombafonalak ölelésében élhetünk az első gombaházban, ami már növekszik Cseh Köztársaság területén
Gombafonalak ölelésében élhetünk az első gombaházban, ami már növekszik Cseh Köztársaság területén
A micéliumból álló házakat első körben glamping kabinoknak szánják turisták számára.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.