Первые сухопутные растения довели планету до ледникового периода

    Первые растения, заселившие сушу, не просто оживили серый доисторический пейзаж. Они резко ускорили естественный распад обнажённых пород и выкачали столько диоксида углерода из атмосферы, что климату оставалось лишь скатиться в обширный ледниковый период.

    Около 460 млн лет назад атмосферная концентрация СО₂ была в 14–22 раза выше сегодняшней, а среднемировая температура — примерно на 5 ˚С (Солнце в то время светило на 6% слабее, поэтому парниковые газы не имели нынешнего эффекта). Климатические модели показывают, что сильное оледенение в ту эпоху могло произойти только в том случае, если уровень СО₂ снизился где-то в восемь раз. Именно это и обнаружил Тим Лентон из Эксетерского университета (Великобритания).

    Около 455 млн лет назад на Земле начался период, продолжавшийся примерно 10 млн лет, в течение которого планета пережила два больших оледенения. В то время суперконтинент Гондвана находился в районе Южного полюса — там или примерно там, где сейчас Антарктида. В самый разгар оледенения основная часть суперконтинента, в том числе области, которые сейчас составляют Африку и Южную Америку, были покрыты льдом. Это, возможно, сыграло большую роль в массовом вымирании видов, которые перед этим процветали в мелководных морях, омывавших сушу.

    Учёных уже давно удивляют те морозы. Химическое выветривание силикатных пород (то есть реакции, протекающие между обнажениями пород и кислыми дождями или кислородом, а также другими атмосферными газами) чересчур медленно выводило углекислый газ из атмосферы. Нынешние геохимические модели показывают, что этот процесс не объясняет два внезапных оледенения.

    Г-н Лентон и его коллеги предполагают, что причина — в эволюции сухопутных растений, и у них есть тому лабораторное подтверждение. Учёные поместили образцы гранита и андезита — обыкновенных силикатных пород, охлаждённых из расплавленного материала, — в герметичные сосуды вместе с современными видами мха и оставили на 130 дней. Считается, что мхи похожи на первые сухопутные растения, поскольку не имеют так называемых сосудистых тканей, отвечающих за циркуляцию воды по всему организму. Такие бессосудистые растения могли существовать лишь во влажной среде. В другой набор ёмкостей были помещены только породы и вода.

    Наличие мха увеличило выветривание кальция из андезитов в 3,6 раза, а магния — в 5,4. Исследователи ввели эти цифры в модели, которые предполагали, что сухопутные растения покрывали более 15% земной поверхности (приблизительно столько занимают сегодня водно-болотные угодья, которые прекрасно подходят мху). Получилось, что за 15 млн лет (475–460 млн лет назад) уровень CO₂ должен был упасть примерно в 8,4 раза. Этого достаточно для сильного оледенения.

    В лабораторных экспериментах мох также увеличил скорость выветривания железа и фосфора из гранита — в 60 и 170 раз соответственно. Поступление этих питательных веществ должно было привести к усилению роста растений на суше, хотя значительная часть этих веществ, скорее всего, оказалась в морях и была усвоена водорослями в мелкой воде. Это объясняет две другие геологические аномалии той эпохи — большое количество прибрежных сланцевых отложений, богатых органикой, и необычайно высокую долю углерода-13 в горных породах.

    Если первое из оледенений, вероятно, было вызвано бессосудистыми растениями вроде мхов и печёночников, то второй ледниковый период, который начался около 445 млн лет назад, возможно, стал результатом возникновения и распространения сосудистой флоры. Она не была ограничена влажной средой и могла выкачать углекислый газ из атмосферы ещё быстрее, появившись всего около 450 млн лет назад.

    Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.