Коралловые рифы стабилизировали углеродный цикл Земли на протяжении 250 миллионов лет

Коралловые рифы, известные как очаги биоразнообразия, играли гораздо более глубокую роль в истории планеты. Новое исследование показывает, что они в течение последних 250 миллионов лет регулировали ритм углеродного и климатического циклов Земли.

Режим с ограниченной щёлочностью (слева) приводит к медленному восстановлению климата. Коллапс рифовых пространств (справа) стимулирует продуктивность нанопланктона и восстановление климата. Автор: Тристан Саллес/PNAS/USYD

Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences», раскрывает, что рост и сокращение мелководных рифовых экосистем определяли скорость восстановления планеты после крупных выбросов углекислого газа (CO₂).

Учёные из Сиднейского университета и Университета Гренобль-Альп объединили реконструкции тектоники плит, модели глобальных поверхностных процессов, климатические симуляции и экологическое моделирование, чтобы восстановить картину карбонатообразования на мелководье вплоть до триасового периода. Они обнаружили, что система Земли переключается между двумя различными режимами, которые определяют темпы климатического восстановления.

«Рифы не просто реагировали на изменение климата — они помогали задавать темп восстановления», — сказал ведущий автор работы, доцент Тристан Саллес из Школы геонаук Сиднейского университета.

Два режима углеродного цикла Земли

В первом режиме, когда обширные тропические шельфы процветают и рифы разрастаются, карбонаты накапливаются в мелких морях, уменьшая химический обмен с глубоким океаном. Это ослабляет «биологический насос» — процесс, посредством которого морские организмы поглощают углерод, — и замедляет восстановление планеты после углеродных потрясений.

Во втором режиме, когда рифовые пространства разрушаются из-за тектонических изменений или колебаний уровня моря, кальций и щёлочность накапливаются в океане. Захоронение карбонатов затем смещается в глубоководные районы, стимулируя продуктивность нанопланктона и ускоряя восстановление климата.

Рифы как регуляторы климата

Результаты переосмысливают роль рифов и других мелководных карбонатных систем, представляя их активными модуляторами буферной способности Земли, а не пассивными регистраторами изменений окружающей среды. Этот изменяющийся баланс между мелководным и глубоководным захоронением карбонатов также повлиял на эволюцию морского планктона и долгосрочную химию океана.

«Эти переключения кардинально меняют биогеохимическое равновесие», — сказал соавтор исследования доктор Лоран Юссон.

«Крупное расширение планктонной жизни произошло именно тогда, когда мелководные рифы были "отключены" земной системой», — добавил он. Такие изменения модифицировали биологический насос океана и, как следствие, климат и скорость его восстановления после глобальных возмущений.

Исследование предполагает, что рифы были центральными не только для морского биоразнообразия, но и для способности планеты стабилизировать климат.

Значение для современности

Хотя исследование фокусируется на глубоком прошлом Земли, оно предлагает важные уроки для будущего. Современные рифовые системы быстро деградируют из-за потепления и закисления океана. Если эта траектория повторит древние эпизоды коллапса рифов, захоронение карбонатов может сместиться с мелководных рифов в глубокий океан. В принципе, это могло бы помочь снизить уровень атмосферного углерода.

Однако сами организмы, которые обеспечивают глубоководное захоронение карбонатов — планктон и другие кальцифицирующие виды, — сами находятся под всё большей угрозой из-за закисления океанов и продолжающихся выбросов CO₂. Любой потенциальный стабилизирующий эффект, таким образом, проявится только после серьёзных и необратимых экологических потерь.

«С точки зрения последних 250 миллионов лет мы знаем, что земная система в конечном итоге восстановится от масштабного углеродного нарушения, в которое мы сейчас вступаем. Но это восстановление не произойдёт в человеческих временных масштабах. Наше исследование показывает, что геологическое восстановление требует от тысяч до сотен тысяч лет», — заключил доцент Тристан Саллес.

Больше информации: Tristan Salles et al, Carbonate burial regimes, the Meso-Cenozoic climate, and nannoplankton expansion, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2516468122

Источник: University of Sydney