Гляциальная дисоксия в глубокой субполярной части Северной Атлантики во время среднего плейстоценового перехода

Почему важны древние океаны

Задолго до того, как люди начали сжигать ископаемое топливо, климат Земли внезапно изменил свой ритм. Примерно миллион лет назад планета перешла от частых, более мелких ледниковых периодов к более редким, но гораздо более продолжительным — примерно по 100 000 лет каждый. В этом исследовании задают на первый взгляд простой, но важный вопрос: что изменилось в океанах, чтобы перевести Землю в этот новый климатический режим, и что эта история может сказать о том, как океаны будут запасать углерод и терять кислород в будущем?

Тихая революция в циклах ледниковых эпох

Во время Средне-плейстоценового перехода, примерно между 1,25 и 0,7 миллионами лет назад, смена времени наступления льдников изменилась, хотя узор солнечного излучения, обусловленный орбитальными циклами, остался примерно прежним. Одновременно концентрация углекислого газа в атмосфере снизилась примерно на 30 частей на миллион, и климатические записи указывают на то, что глубокий океан стал более важным резервуаром углерода. Многие ранее проведённые исследования выделяли Южный океан вокруг Антарктиды как главный драйвер этих изменений. Там более толстый морской лёд, усиленная стратификация и сдвиги ветров, по-видимому, способствовали задержке более богатых углеродом и бедных кислородом вод в глубине.

Слушая ил на дне Северной Атлантики

Новое исследование сосредоточено на другом конце глобального конвейера: субполярной Северной Атлантике, где сегодня формируются глубокие воды. Авторы изучали осадки с буровой площадки на Гардарском дрейфе к югу от Исландии — ключевый путь следования недавно образовавшейся глубокой воды. В этих слоях ила они измеряли химические маркеры, связанные с уровнями кислорода, такие как марганец и разные формы фосфора, а также подсчитывали виды крошечных донных организмов — бентосных фораминифер, которые выживают лишь при хорошем насыщении кислородом. В совокупности эти независимые линии доказательств позволили реконструировать, сколько кислорода доходило до глубокого морского дна в разные эпохи.

Пресная талая вода, вялые течения и затхлые глубины

Штоки кернов показывают, что примерно между 940 000 и 870 000 лет назад, а также в некоторые соседние ледниковые периоды, глубокая субполярная Северная Атлантика неоднократно переходила в «дисоксические» условия — с уровнями кислорода достаточно низкими, чтобы вызывать стресс у многих донных организмов. Минералы, обычно накапливающиеся при богатых кислородом условиях, сократились более чем наполовину, а виды, предпочитающие хорошо вентилируемые воды, почти исчезли. Эти интервалы пониженного кислорода совпадают с периодами интенсивного ледникового талого материала, когда флотилии айсбергов доставляли в регион большие объёмы пресной воды. Такое опреснение поверхностного слоя уменьшало его плотность, ослабляло глубокое зимнее перемешивание и прерывало подачу вновь образующейся глубокой воды, позволяя старым, богатым углеродом и лишённым кислорода водам накапливаться в глубокой котловине.

Север–южное партнёрство в хранении углерода

При сравнении записей из Северной Атлантики с аналогичными химическими признаками из Южной Атлантики и вод у Антарктики вырисовывается согласованная картина. В обоих полярных регионах наблюдалось более сильное опреснение поверхности, расширение морского льда и снижение содержания кислорода в глубоком океане в ключевые ледниковые стадии Средне-плейстоценового перехода. В Северной части опрокидывающая циркуляция, которая сегодня выносит хорошо насыщенную кислородом глубокую воду, по-видимому, ослабла и стала мельче. В Южной части плотные антарктические придонные воды распространились шире, заполняя глубочайшие части океана бедной на кислород, богатой питательными веществами водой. Такое сочетание эффективно увеличивало глобальный объём глубокого океанического резервуара, где респирированный углерод мог храниться вдали от атмосферы, помогая поддерживать пониженные уровни атмосферного CO2 и способствовать переходу к более крупным, длительным ледниковым периодам.

Уроки из прошлого с низким содержанием кислорода

Для неспециалиста основной вывод ясен: когда большие ледяные щиты сбрасывали пресную воду в Северную Атлантику, это нарушало формирование глубокой воды, приводило к дефициту кислорода в глубоком океане и способствовало изъятию большего объёма углерода в бездну. Этот процесс, действовавший совместно с похожими изменениями вокруг Антарктиды, вероятно, сыграл важную роль в перестройке цикла ледниковых эпох Земли. Современные климатические модели предсказывают, что дальнейшее потепление и таяние льдов снова могут ослабить атлантическую опрокидывающую циркуляцию и уменьшить содержание кислорода в глубоком океане. Показав чувствительность прошлых глубоких вод к пресной талой воде и изменениям циркуляции, это исследование подчёркивает, что роль океана как хранилища углерода и его способность поставлять кислород в глубокое море являются тесно связанными — и уязвимыми — компонентами климатической системы.

Цитирование: Hernández-Almeida, I., Sierro, F.J., Filippelli, G.M. et al. Glacial dysoxia in the deep subpolar North Atlantic during the Mid-Pleistocene Transition. Nat Commun 17, 3748 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71268-4

Ключевые слова: Средне-плейстоценовый переход, атлантическая опрокидывающая циркуляция, кислород в океане, хранение углерода в глубоком океане, таяние ледников и пресная вода