两次气候危机的故事为现在提供了线索
KPB大灭绝,PETM和人类世气候变暖的插图。(A)在最近的马斯特里赫特环境破坏中,主要是由于火山作用(火山灰,气溶胶和温室气体),导致快速的气候变化,酸雨和海洋酸化,而Chicxulub冲击加剧了这种情况,从而阻碍了海洋浮游生物在该处的钙化食物链的基础。(B)在古新世至始新世的早期:PEB之前的逐步气候变暖归因于北大西洋火成岩省的火山活动(NAIP),但5°C的快速变暖(PETM)与大陆架释放出的甲烷水合物有关在陆地上发生酸雨和海洋酸化(约170,000年)。(C)在人类世期间大量温室气体(CO2,SO2,与人类活动和化石燃料燃烧相关的N2O)导致快速变暖和海洋酸化,其速率超过PETM和KPB的数量级。LeQuéré等人的人类世的全球碳预算数据。(2013年)。插图改编自Glikson(2014)。
弄清楚我们的物种和我们的星球未来是气候科学家面临的最紧迫和最具挑战性的任务之一。尽管模型非常有用,但没有什么比地球的历史更能揭示有关海洋,动物和植物如何响应和从变暖的世界中恢复的细节。
科学家在周三的美国地质学会年会上提出了新的研究成果,他们说,最近的两次全球变暖事件特别具有启发性,令人担忧。
古代类似物
过去的两次气候危机可与今天的56和6600万年前发生的危机相提并论。较早的白垩纪-古生物界(KPB)大灭绝,是臭名昭著的结束恐龙统治的时期。后来的事件被称为古新世-始新世最大高温(PETM),相对而言没有那么严重,它为世界如何从这样的困难时期中复苏提供了线索。
加州理工学院的地质学家保拉·马特奥(Paula Mateo)表示:“我们之所以选择这两个,是因为它们是快速变暖的最新例子,并且已经得到广泛研究,因此我们可以获得有关它们的更多信息。”
像今天一样,这两个古老的全球变暖事件都是由于向大气中排放温室气体(也称为碳排放量)引起的。但是,过去的来源不是化石燃料燃烧,而是与非常大和很长的火山喷发有关-与人类生存期间发生的任何喷发不同。
地质证据表明,恐龙灭绝之前的碳排放量平均每年约为0.2至3吉吨。Mateo说,PETM记录的碳排放量每年少于1.1吉吨。她补充说,与人类每年10吉的排放量相比,这些数字相形见war。
恐龙杀手?
KPB大规模灭绝事件通常仅归因于墨西哥的Chicxulub流星影响,但越来越多的证据表明,印度的Deccan Traps大爆发也起了作用。那场大喷发一次又一次地流过印度,持续了大约750,000年。在灭绝事件前整整280,000年,海洋由于喷发而变暖了3至4摄氏度,而在陆地上,变暖了6至8摄氏度。马特奥说,在大灭绝之前的最近25,000年中,火山活动加速了,并不断向大气中释放出更多的二氧化碳。这些脉冲又使整体温度增加了2.5摄氏度。
Mateo说:“这一系列大脉冲并没有使生态系统适应甚至无法生存。”化石证据表明变暖和海洋酸化强调陆地和海洋上的生命,最终促成地球历史上五次大规模灭绝事件之一。海洋有孔虫的微化石是海洋食物链基础的一部分,显示出迹象表明它们在白垩纪末期一直处于挣扎状态,然后有66%在KPB灭绝,33%幸存下来但在此期间迅速消失。在KPB之后的最初100,000年,只有一个物种能够长期生存。在白垩纪最后280,000年中,陆地变暖似乎已导致恐龙以及早期哺乳动物,昆虫和两栖动物的数量下降,而最后一次大规模喷发以KPB灭绝为最终结果。
海洋建设活动
就其本身而言,最近的PETM是北大西洋海盆扩张引起的。这涉及到许多岩浆从地下升起,成为新的洋壳。所有的岩浆释放了大量的二氧化碳,这似乎引起了适度的变暖,进而引发了包合物的融化-海床中冻结的甲烷水合物沉积物。甲烷的排放加剧了温室的状况,并导致5摄氏度的峰值增温。
变暖对陆地和海洋上的生物来说是很难的,但这并不是一系列的打击,就像导致KPB的原因一样。许多动物能够适应或迁移并避免最恶劣的条件。这是一次持续的环境后果,持续了大约20万年,但没有大规模灭绝事件。
最好的模拟
并排列出,令人震惊的是,由于人为变暖,现在在海洋和陆地上实时发挥了KPB和PETM的相同的生态系统作用。
Mateo说:“与今天不同的是,即使脉冲很短,变化速度也非常非常快。”“它发生得如此之快,以至于生态系统无法赶上。没有时间进行适应。”
因此,尽管今天的温室变暖是一个单一的脉冲,例如在PETM中,但它发生的速度快了几个数量级,这可能产生的效果更像KPB。
过去的事件都不是完美的模拟,但它们具有启发性。Mateo解释说,PETM可能是我们最佳情况的类比。人类可能会生存下去。另一方面,KPB将是我们最坏情况下的类比。如果我们走这条路,它将有资格成为地球历史上第六次大规模灭绝。