MIT研究预测第六批物质灭绝阈值

一项新的研究表明,如果将临界量碳加入海洋,可能发生第六批大规模灭绝,估计2100年前会因人类活动而发生。

显示新发布研究麻省理工学院地球海洋可能拥有足够量的碳启动大规模灭绝树类未来千百年

5亿4千万年中地球经历了五大灭绝事件每一事件都涉及过程通过大气和海洋提升碳循环数万至数万年间,这些全球致命碳扰动与世界各地海洋物种大规模灭绝同时并发

令许多科学家感到疑惑的是,碳循环是否正经历一场巨大的震荡,可能使地球向第六批大规模灭绝倾斜。现代,自19世纪以来二氧化碳排放量稳步上升,但解析最近碳增量是否可能导致大规模灭绝一直是挑战性工作主要是因为很难把古代碳异常化成千上百万年发生和今天的中断相关联即刚刚超过一个多世纪

Daniel Rothman是麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授兼麻省理工学院Lorenz中心联合主管,他分析过去5亿4千0万年间碳循环的重大变化,包括五大灭绝事件并发现碳循环中“灾难阈值”如果超出,将导致环境不稳定并最终大规模消亡

上报今日发布科学进步表示大规模灭绝发生于两个阈值之一跨行 : 对于长时尺度中发生的碳循环变化,如果这些变化以比全球生态系统适应速度快的速度发生,则会随之而来碳扰动短时标碳循环变化节奏无关紧要大小变化将决定灭绝事件的可能性

Rothman预测,鉴于最近二氧化碳排放量在相对较短时间尺度内上升,第六次灭绝取决于是否向海洋添加临界量碳估计约310千兆吨大致相当于2100年前人类活动增加到世界海洋的碳量

是否意味着大规模灭绝很快本世纪交接Rothman表示需要时间-约一万年-来应付生态灾难至2100年世界可能已渗透到未知领域

Rothman表示:「这不是说灾难次日发生,表示如果左转不受约束碳循环会进入一个不再稳定的领域行为方式难以预测地质学过去这种行为与大规模灭绝相关

Rothman曾研究过终结Permian灭绝问题,这是地球史上最严重的灭绝问题,其中通过地球系统大规模碳脉冲参与消除世界范围95%以上海洋物种自那以后, 与同事对话启发他考虑第六次灭绝的可能性, 提出一个基本问题:

如何真正比较过去地质学大事件, 发生于如此之广的时间尺度上, 与今天发生的事情比较, 几世纪最长吗?Rothman说于是,我坐了个夏日并试图思考如何系统化地处理

最终他推导出简单数学公式基础基本物理原理,将碳循环关键速率和幅度与快速与慢变分时标相联假设公式预测大规模灭绝或某种全球灾难应否发生

Rothman后问历史是否遵循他的假设国外欧洲杯足球彩票通过搜索数以百计发表的地球化学论文, 他识别了过去5.42亿年中31项事件地球碳循环发生重大变化包括五大灭绝事件在内的每一事件 Rothman都指出碳变化,地球化学记录表示碳变化是碳-12和碳-13两种同位素相对丰度变化他还注意到变化持续时间

并设计数学变换法将这些量转换成总量碳在每个事件期间加入海洋最后,他同时绘制事件质量和时间尺度

Rothman表示, “很明显有特征率变化系统基本并不喜欢过去”。

换句话说,他观察到一个常见阈值,即31项事件大都似乎保持不变。这些事件涉及碳的重大变化,但它们相对良性-不足以破坏系统走向灾难的稳定对比之下,五大灭绝事件中的四大置入阈值以上,而最严重的末端Permian灭绝最远

之后它变成了一个问题弄明白它的意思 Rothman说

深入分析 Rothman发现灾难临界速率与地球自然碳循环内隐藏过程相关循环本质上循环光合作用并重吸气循环中通常有“疏漏 ” 微量有机碳汇深入海底并随时间推移,沉入沉淀物并隔离碳循环其余部分

Rothman发现临界速率等量二氧化碳超产率循环本身无法描述向循环注入的任何额外的二氧化碳一个或多个进程反倒会把碳循环带入不稳定领域

关键速率仅在时间尺度以外应用,海洋碳循环在扰动后恢复平衡今日,这个时标约一万年极短事件临界阈值不再与碳加到海洋的速度相关联,而是与碳总质量相关联两种假想都留下过量碳流出海洋和大气,可能导致全球变暖和海洋酸化

Rothman从临界速率和均衡时标计算现代碳临界量约310千兆

并比较预测到2100年地球海洋加碳总量,政府间气候变化问题小组最新报告预测气专委预测考虑了四种可能的二氧化碳排放路径,从一种与限制二氧化碳排放的严格政策相关路径到另一种与无限制高范围假想相关路径不等。

最优假设假设人类到2100年会向海洋增加300兆吨碳,而在最优假设下会增加500兆吨以上,远远超过临界阈值在所有假想中 Rothman显示2100前碳循环或近或远超灾难阈值

Rothman说,“应该有方法推回[二氧化碳排放 ”。并提供更多理由研究过去向当前报告

这项研究部分得到支持" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]" tabindex="0" role="link">NASA和National科学基金会

引用 : Daniel H.Rothman 2017年9月20日科学进步.
DOI:10.126/ssiadv1700906