Около 7 миллионов лет назад ландшафты и экосистемы по всему миру начали резко меняться. Субтропические районы высохли, и в Африке образовалась пустыня Сахара. Тропические леса отступили и были заменены обширными саваннами и лугами, которые сохранились сегодня в Северной и Южной Америке, Африке и Азии.
До сих пор эти события в основном объяснялись отдельными тектоническими событиями - поднятием горных хребтов или изменением океанических бассейнов - вызывающими дискретные и локальные изменения климата. Но в новом исследовании группа исследователей показала, что эти экологические изменения совпали с ранее незадокументированным периодом глобального похолодания, которое, вероятно, было вызвано резким сокращением содержания углекислого газа в атмосфере.
Исследование, проведенное под руководством геолога из Университета Брауна и опубликованное в журнале Nature Geoscience, основано на недавно разработанных данных о глобальной температуре поверхности моря за последние 12 миллионов лет. Запись показывает отчетливый период более низких температур поверхности моря, охватывающий от 7 до 5,4 миллионов лет назад, конец эпохи миоцена. Известно, что глобальный климат в миоцене был намного теплее, чем в настоящее время. Во время прохладного периода, обнаруженного в этом исследовании, температура поверхности моря упала почти до современного уровня.
«Это первый раз, когда поздний миоцен рассматривается в контексте глобальной температуры поверхности моря, и мы были удивлены, увидев степень похолодания, которую мы обнаружили», - сказал Тимоти Герберт, профессор Департамента Земли., экологические и планетарные науки в Брауне, который руководил исследованием. «В свете этого изменения температуры палеобиологические наблюдения того периода приобретают гораздо больший смысл."
Новый рекорд температуры поверхности моря был получен из океанических отложений, отобранных в 17 различных местах по всему миру. В осадке сохранились остатки видов планктона, клеточный химический состав которых меняется в зависимости от температуры. Измеряя количество этих чувствительных к температуре молекул, ученые могут воссоздать температуру во времени.
Похолодание позднего миоцена было обнаружено на каждом взятом участке, в обоих полушариях и в каждом океаническом бассейне на планете. Похолодание было наиболее сильным к полюсам и более умеренным к экватору. Эта закономерность, по словам Герберта, предполагает глобальную атмосферную причину снижения температуры. Наиболее вероятным подозреваемым является углекислый газ (CO2)..
«Симметрия полушария и тот факт, что охлаждение намного сильнее в высоких широтах, - это следы изменения температуры, связанного с CO2», - сказал Герберт. «Мы не доказали, что это было снижение CO2, потому что мы не измеряем его напрямую, но мы приводим косвенные доказательства снижения CO. 2
Исследователи говорят, что более низкие температуры, вероятно, сыграли роль в высыхании субтропиков в позднем миоцене. «Более прохладный мир - особенно более прохладный океан - уменьшил бы влажность атмосферы», - сказал Герберт. «Гидрологический цикл в основном замедляется с похолоданием».
И если похолодание действительно было вызвано сокращением атмосферного CO2, это могло бы объяснить критический сдвиг в глобальной растительности, произошедший в позднем миоцене: переход от лесов на пастбища и саванны в субтропических регионах Северной и Южной Америки, Азии и Африки. Эти экосистемы существуют и сегодня. В Африке это места обитания, связанные с эволюцией наших ранних предков человека.
Многие виды травянистых растений, которые начали процветать в этот период, относятся к категории «C4». Эти виды используют несколько иной путь фотосинтеза, чем деревья и другие растения. Путь C4 более эффективен в средах с низким содержанием CO2. «Может случиться так, что если CO2 откажется, предпочтение отдается этим видам C4», - сказал Герберт. «Таким образом, мы можем связать этот сдвиг в растительности с тем же фактором, который, как мы подозреваем, вызвал похолодание в позднем миоцене».
На данный момент неясно, что могло привести к снижению CO2 в этот период, говорит Герберт. Возможно, в это время происходили крупномасштабные геологические изменения, которые повлияли на круговорот углерода. Сейчас лаборатория Герберта изучает такую возможность.
Но ясно, что в конце миоцена произошел значительный глобальный сдвиг глобальных температур.
«Существовало мнение, что это было не особенно захватывающее время с точки зрения глобального климата», - сказал Герберт. «Оказывается, это интереснее, чем люди думали».