Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете

Одновременно с этим планктон создал новые пласты известняка глубоко на дне океана, что стабилизировало химический состав океана в то непростое время. На протяжении всей истории Земли вулканы в процессе свой деятельности периодически выбрасывали в атмосферу огромное количество углекислого газа, который затем растворялся в океане, резко окислял воду и способствовал чудовищным массовым вымираниям организмов на Земле. Известняковые отложения, образовавшиеся из мертвого планктона, в определенной степени противодействовали этому процессу: они растворялись в подкисленной воде и, высвобождая карбонатные ионы, повышали ее кислотность, тем самым защищая жизнь в океане.

Однако та беспрецедентная скорость, с которой люди наполнили атмосферу углеродом за последние несколько столетий, может серьезно подорвать этот природный буфер. Уже сейчас кислотность океанов в среднем на 30 % выше, чем в 1850 году. К концу века этот показатель может удвоиться, что приведет к разрушительным последствиям для экологии всей планеты.

Окисление океана нарушает огромное количество биологических процессов у многих видов: в этот список можно включить метаболические и репродуктивные процессы, эмбриональное развитие и способность обнаруживать хищников. Похоже, что окисление даже изменяет акустические свойства морской воды, мешая эхолокации дельфинов и китов. Больше всего страдают те существа, которые составляют основу пищевых цепей океана. В результате химических реакций между углекислым газом и морской водой уровень карбоната кальция снижается, что значительно затрудняет формирование раковин и скелетов планктона и других кальцифицирующих организмов. Когда уровень кислотности (pH) падает слишком низко, эти организмы буквально начинают растворяться.

Планктон питает всю остальную жизнь в морях – одни только кораллы поддерживают 25 % морского биоразнообразия. Если глобальное потепление и окисление океана будут развиваться нынешними темпами, то популяции кальцифицирующего планктона по всему миру сократятся и исчезнут, а тропические коралловые рифы, какими мы их знаем, скорее всего, разрушатся еще до начала XXII века. В некоторых регионах их заменят слизистые покрытия из водорослей и губок, а по всему миру популяции лосося, тунца, скумбрии, трески, сельди, крабов, омаров, креветок, устриц, мидий, гребешков и других двустворчатых моллюсков сократятся. Экосистема Мирового океана превратится в умирающую версию себя – пустынные просторы, которых наша планета не видела ни разу за последние 60 миллионов лет. Даже если к 2100 году все выбросы углекислого газа прекратятся, для восстановления химического состава океана и возрождения жизни, вероятно, потребуется от десятков до сотен тысяч лет.

Планктон меняет и «море» над нашими головами. Некоторые виды фитопланктона содержат в своих клетках сернистое соединение под названием диметилсульфониопропионат: оно защищает их от низких температур, ультрафиолетового излучения и колебаний солености воды. Когда планктон погибает, диметилсульфониопропионат попадает в море, где микробы, расщепляя его, производят газ диметилсульфид. Поднимаясь в атмосферу, диметилсульфид вступает в реакцию с кислородом и образует сульфатные аэрозоли, из которых формируются дождевые облака. Такое взаимодействие особенно важно на удаленных от суши участках океана, где сажи, пыли и других наземных частиц, засевающих облака, не очень много.

В 1987 году Джеймс Лавлок и его коллеги-ученые опубликовали работу, в которой утверждали, что связь между планктоном в океане и облаками может влиять на климат планеты. Гипотеза CLAW, названная по именам ее создателей (Роберта Чарльсона, Джеймса Лавлока, Мейнрата Андреа и Стивена Уоррена[51]), предполагает следующую цепочку. Когда температура поверхности моря или количество попадающего на нее солнечного света увеличивается, планктон процветает и выделяет больше диметилсульфида. Это стимулирует образование облаков: они отражают большее количество солнечного света, охлаждают планету и замедляют рост планктона.

Спустя годы Лавлок развил эту теорию, приняв во внимание еще одну вероятность. Если температура океана станет слишком высокой, физические процессы, которые должны выводить на поверхность глубинные, богатые питательными веществами воды, могут дать сбой. В результате рост популяции планктона замедлится, облачный покров уменьшится, а глобальное потепление усугубится. Хотя эта модель сильно упрощает реальную ситуацию и упускает из виду многие нюансы описываемой ею экологической системы, относительно недавно исследования подтвердили, что эта гипотеза, по крайней мере частично, верна. Более полное объяснение взаимосвязи между планктоном, облаками и температурой, а также степени важности этой взаимосвязи для климата планеты все еще остается важным предметом исследований.