Mani kövek

Spectator: Előttünk a múlt? (1. rész)

A klímaváltozás kérdése már jó ideje elevenen tartja az érdeklődést úgy tudományos kutatások területén, mint a népszerű tudományos irodalomban. Egyre gyakrabban fogalmazódik meg az a felvetés (de nem állítás), hogy a jelenleg tapasztalt üvegház hatás okozta globális felmelegedés folyamata valamilyen módon nagyon hasonló a Föld élővilágának eddig legdrámaibb változását kiváltó eseményeihez. A Stanford egyetem kutatói a tekintélyes Science folyóiratban felhívják a figyelmet arra, hogy a globális hőmérséklet emelkedés és az óceán felszíni vízének melegedése, oldott oxigén tartalmának radikális csökkenése számos faj kihalását fogja eredményezni a nem is túl távoli jövőben. A Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) általánosan elfogadott klíma modelljének tendenciáit alapul véve a washingtoni egyetem kutatói úgy vélik, hogy 2300-ig az óceánok vizének felmelegedése elérheti annak a kritikus hőmérsékletnek a 35 – 50 %-át, ami a földi életet alapjaiban megrázó esemény kezdetén uralkodott a tengervízben, és ennek következtében az akkori tengeri élővilág becslések szerint 96 %-a  véglegesen kihalt.

A jelenleg tapasztalható és viszonylag rövid távra érvényesnek tekintett környezetváltozási modell egyes elemeinek összevetése egy jóval korábbi, és összemérhetetlenül nagyobb hatású kataklizmával, számos tekintetben elhamarkodottnak vagy vésztjóslónak tűnik, jóllehet, egyes vonatkozások hasonlósága azért elgondolkodtató.

De mi volt a tudományban és a népszerű tudományos irodalomban Nagy Haldoklásként számontartott esemény? Gyakran Nagy Kihalás néven emlegetett időszak azonban valójában nem a biológiai rendszer egészének kihalása (extinction), hanem drámai mértékű lecsökkenése, haldoklása (dying) volt.

Mai tudásunk szerint a Földön valaha élt élőlények mintegy 99 %-a időközben már kihalt. Az élőlények új csoportjai az ökológiailag számukra meghódítható területeket vették birtokba; önmagában tehát nem meglepő az élővilág folyamatos változása, a kihalás és ezt felváltó élőlények evolúciós felbukkanása és a folyamatok körforgása. A kihalás üteme azonban távolról sem volt soha egyenletes, és amikor az élővilág nagy része – a földtani időt tekintve – roppan gyorsan, katasztrófaszerűen eltűnik, azt nevezi a tudomány tömeges kihalási eseménynek. Ilyen volt a Nagy Kihalásként vagy kissé pontosabban fogalmazva a Nagy Haldoklásként emlegetett időszak a Föld történetében.

A földtörténeti ókor perm időszakának vége és a középkor triász időszakának kezdete idején, 250 – 252 millió évvel ezelőtt még nem léteztek a ma már különálló kontinensek, hanem egy őskontinens, a geológiában Pangea-nak nevezett szárazulat létezett. A perm időszak végén gazdag élővilágú szárazföldön, a mai Szibéria hozzávetőlegesen 60 %-át lefedő területen óriási kiterjedésű és intenzitású vulkáni tevékenység kezdődött. Nem ismert ugyan a vulkáni működés területe pontosan, mert a kelet-szibériai területen időközben a kőzetek egy része lepusztult, a Nyugat-szibériai alföldön pedig több ezer méter vastag, fiatalabb üledékek fedték be. A feltörő bazaltláva egyes geológusok becslése szerint 2,5 millió km²-t, mások szerint talán 4 millió km²-t fedett be (összehasonlításul: Európa területe 10 millió km²). A képződmény vastagsága – jelenlegi földtani ismeretek szerint – néhány száz métertől háromezer méterig terjed. A szibériai bazaltkitörés egyik sajátossága, hogy a láva nem nagyszámú vulkáni kúpon keresztül tört a felszínre, hanem kiterjedt hasadékok rendszerén keresztül, és a viszonylag kis viszkozitású, izzó vulkáni kőzet szélesen, nagy területen gyorsan szétterült. A lávával együtt a kitörések óriási mennyiségű (analógián alapuló becslés szerint legalább 250 ezer km³, de ennél akár két-háromszor több) vulkáni port is magasan az atmoszférába lövellt. (A köznapi szóhasználat a kiszórt vulkáni port pontatlanul hamunak nevezi, pedig ez az anyag nem égéstermék, hanem kristály méretű vagy azt kissé meghaladó nagyságú vulkáni kőzetszemcsék tömegéből áll.) A vulkáni porral együtt nagyobb darabokból álló, porózus tufa szintén folyamatosan került a felszínre; mindent egybevéve talán nem túlzott a vulkanológusok vélemény, hogy a szibériai bazaltvulkanizmus mintegy 3 millió km³ kiszórt anyagot produkált, ami nagyjából százmilliószor több, mint az Eyjafjallajökull emlékezetes kitörése 2010-ben, aminek következtében az északi félgömb területén a repülést több napra fel kellett függeszteni. Mára azonban a perm időszak végi, szibériai kiszórt vulkáni por és tufa mennyisége az azóta eltelt hosszú idő során erózió miatt alaposan megcsappant, anyaga a földtörténeti középkor üledékeibe halmozódott át.

A légkör legmagasabb rétegeit elért szilárd szemcsékkel együtt nagy mennyiségű kén, számos halogén elem (fluor, jód, bróm) és mindenek felett széndioxid került a légkörbe, ahol a vízcseppekkel roppant káros vegyületeket alkottak. A halogén vegyületek az ózonréteget károsították, a széndioxid (metánnal együtt) az üvegház hatás létrejöttét gyorsították. Újabb kutatások igazolták, hogy a légnemű anyagok mellett számottevő területre kiterjedően higany is került a légkörbe. Vulkanológusok becslése szerint a szibériai bazalt képződése során 1400-szor több széndioxid került a Föld légkörébe, mint ami az emberi tevékenység nyomán légkörszennyezésként keletkezett. (Mielőtt a klímaváltozást tagadók megnyugodnának tegyük hozzá, hogy tevékenység intenzitása és főleg időtartama roppant különböző.) A vulkáni kőzetek egyes ásványainak (pl. a cirkon) izotópvizsgálati eredményei szerint a szibériai bazalttakaró képződése legalább 60 000 évig, más mérési eredmények szerint lehet, hogy 300 000 évig  tartott, azonban nagy intenzitása ellenére önmagában nem okozhatta az élővilág majdnem végzetes pusztulását. Több, egymással összefüggő és egymásból következő folyamat eredményezte a drámai változásokat.

Önmagában a vulkáni por jelenléte azonban egyértelműen a globális hőmérséklet bizonyított csökkenését eredményezi. Az írott történelem során számos adat bizonyítja ezt. A Pinatubo 1991 évi kitörése során  két hét alatt 2 km³ vulkáni por került az atmoszférába, ezt követően két éven keresztül 0,5°C-kal csökkent a hőmérséklet a NASA Goddard Intézetének mérései szerint.  A Tambora vulkán 1815-ben hat hónapig tartó kitörésével mintegy 170 km³ finomszemű vulkáni por keringett a Föld légkörében és egy  „nyár nélküli év” következett be. Az izlandi Laki vulkán kitörését (1783) követően az északi féltekén közel 1°C hőmérsékletcsökkenést jegyeztek fel, egy éven keresztül. A Krakatau kitörése során 40 km magasra emelkedett 18 km³ vulkáni por, és a robbanást követően ugyancsak a  globális hőmérséklet enyhe csökkenése volt tapasztalható.

Nagy valószínűséggel – bizonyos időszakban – a Pangea területén is átmenetinek bizonyult lehülés történhetett a perm végi vulkanizmus kezdetén, azonban egy idő után a – napsugárzás áttörésével és az ózonréteg elvékonyodásával az üvegházhatás eredményeként – felmelegedés kezdődött a nagy mennyiségű széndioxid és metán légköri jelenléte miatt.  A metán a tengerfenéken szerves anyag bomlása útján keletkezett és a lehülés időszakában metánhidrát formájában csapdázódott. A tenger vizének későbbi felmelegedése miatt azonban a metán egy része a vízből megszökött, és a légkörbe került. Ez a vegyület azonban négyszer jobban felerősíti az üvegházhatást, mint a széndioxid. A metán másik része még a vízben széndioxiddá alakult és növelte a víz savasságát és az oxidációs folyamatokat.

A légkörben levő, hosszú ideig és nagy területen szétterjedt vulkáni por – átmenetileg – a napsugárzás jó részét elnyelte, még mielőtt az a földfelszínt elérte volna. A légkörbe került kén és szulfát vegyületek, vízpára egyaránt akadályt jelentett a sugárzás számára és a felszín lehülését eredményezte. A lehülés a poláris régióban jegesedéshez, ennek következtében az óceán vízszintjének csökkenéséhez, majd a sekélytengeri élővilág leépüléséhez vezethetett számos ökológus szerint. Az óceánból a felszabadult metán, és a nagy mennyiségű vulkáni tevékenység nyomán képződött széndioxid pedig rohamos ütemben felgyorsította a légköri hőcsapda, az üvegházhatás kialakulását, ami azután évmilliós időtartamra állandósult.

Legnagyobb mennyiségben széndioxid képződött; ennek több forrása is volt. A földtudományi szakemberek számításai szerint összesen 14,5 trillió tonna  széndioxid-gáz keletkezett; ennek egy része a szárazföldi növényzet nagy területen történt felperzselődése nyomán képződött, azonban jelentős  mennyiség a feltörő láva útjába került, korábban (a karbon korban) kialakult kőszéntelepek kiégése, és mindenek előtt a lávakitörés útjába került, nagy vastagságú, a földtörténeti ókorban lerakódott mészkőrétegek termikus bomlásából származhatott. (A Cambridge-i egyetem kutatócsoportjának egy évtizedes tanulmányok alapján az a meglepő állítása, hogy bolygó elemi szén készletének mindössze kéttized százaléka található a felszínen, a többi a kéregben, a köpenyben és esetleg a magban van. Ez a – még további bizonyítékokat igénylő – hipotézis magyarázat lehet arra, hogy a földtörténet során a vulkanizmus hogyan termelt ki olyan óriási mennyiségű széndioxidot, mint amit a tudomány jelenleg feltételez.)

Az üvegházhatású környezet a szárazulat felszínének és a tenger vizének felmelegedését eredményezte. A permvégi klímamodell szerint a tengervíz hőmérséklete 11°C -kal növekedett, és ennek következtében az oldott oxigén mennyisége 76 %-kal csökkent. A tengervíz hőmérséklete – egyes számítások szerint – a perm időszak végén 21°C-ról 36°C-ra növekedett az egyenlítői övezetben, és mintegy 800 000 évig hasonló lehetett a víz hőmérséklete. (Ma 17°C itt a tengervíz átlagos hőmérséklete.)  Néhány adat szerint kissé később, a triász időszak elején a vízhőmérséklet elérhette a 40°C-ot az egyenlítői zónában, azonban újabb vizsgálatok szerint mérés-módszerbeli hibák miatt ez az érték erősen megkérdőjelezhető; nincs tengeri élőlény, ami 35°C-t meghaladó vízben életképes lenne.

Az oxigéntartalom változása legsúlyosabban a tengerfenék élővilágát sújtotta, itt 40 % is lehetett az oxigénhiány. Számos helyen anoxikus környezet jött létre; általánosságban a trópusi övezetben az élővilág könnyebben alkalmazkodott a hőmérséklet emelkedéséhez, az oxigéntartalom változásához, míg a magasabb szélességi fokon, hidegebb vízben az élőlények jóval kevésbé voltak alkalmazkodóképesek.  A tengerfenék zónájában, a permvégi üledékekben vastag, oxigénhiányt bizonyító lerakódások vannak, míg a felette elhelyezkedő, felszín közeli vízben oxigénnel jobban ellátott zóna helyezkedett el. Ez a rétegződés azt eredményezte, hogy a felszínhez közeli, tápanyagban és oxigénben viszonylag gazdagabb zónában létezett élővilág, azonban az élőlények – pusztulásuk után – a tengerfenéken a maradék oxigént is elvonták, és növelték az oxigénszegény zóna vastagságát. Tovább bonyolította a tengeri életkörülményeket, hogy a savas oldottanyag-tartalmú esővíz fokozatosan csökkentette az óceánvíz kémhatását, ami viszont a vázépítő élőlények számára teremtett kedvezőtlen környezetet.

A szélsőséges globális felmelegedés és annak hatására bekövetkező környezeti változások tehát együttesen vezettek a földi élővilág haldoklási időszakához, és az élővilág olyan mértékű pusztulásához, ami a bolygó történetének elmúlt félmilliárd évében példátlan volt. A környezet átalakulásának és a változások okainak áttekintése után – a következőkben – az élővilágra gyakorolt hatásokat igyekszünk áttekinteni.

2019. 10. 16.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább