Андинский вулканизм, удобрение океана, перестройка морских экосистем и глобальное похолодание в позднем миоцене

Вулканы, океаны и древнее похолодание

Поздний миоцен, примерно 7–5 миллионов лет назад, был временем, когда климат Земли охлаждался, морская жизнь перестраивалась, а усатые киты начали путь к гигантским размерам. В этом исследовании ставится неожиданный вопрос: могли ли вулканы вдоль Анд, рассыпающие богатый питательными веществами пепел над океаном, подпитывать морскую биоту, оттягивать углекислый газ из атмосферы и подталкивать планету к более холодным условиям? Объединив данные окаменелостей, геохимические записи и сложные компьютерные модели, авторы изучают, как извержения на суше могли изменить жизнь и климат в море.

Горы, которые кормят море

Анды образуют самую протяжённую действующую вулканическую цепь в мире, возвышающуюся над Южной Америкой и соседствующую с одними из наиболее продуктивных океанских районов, включая Гумбольдтово течение и Южный океан. При взрывных извержениях вулканы выбрасывают пепел высоко в атмосферу, где ветры могут нести его далеко над морем. Этот пепел — не просто пыль: он содержит ключевые питательные вещества, такие как железо, фосфор и кремний, которые часто дефицитны в поверхностных водах. В работе внимание сосредоточено на позднем миоцене, когда андский вулканизм был особенно интенсивен. Одновременно глобальные записи фиксируют рост океанской продуктивности, широкие изменения в морских экосистемах, падение атмосферйного углекислого газа и общее похолодание. Авторы предполагают, что повторяющиеся осадки пепла с Анд способствовали удобрению океана, усиливая связь между биотой и климатом.

Улики в окаменелостях и океаническом иле

Чтобы проверить эту идею, исследователи сначала проанализировали множество независимых записей со всего мира. Морские осадки вдоль побережья Перу и Чили сохраняют слои, богатые пеплом, переполненные микроскопическими водорослями (диатомами), остатками губок и разнообразными ископаемыми позвоночными, что указывает на высокопродуктивные прибрежные моря и сложные пищевые сети. Глобальные сборники остатков диатом, глубинного фосфата и кремнистых отложений все показывают заметный рост продуктивности в позднем миоцене. Одновременно записи о китах и других крупных морских животных раскрывают впечатляющую картину: усатые киты быстро увеличивались в размерах, тогда как уровни вымирания среди морской мегафауны росли, особенно в плейстоценовую эпоху. Эти закономерности указывают на то, что длительные изменения продуктивности и местообитаний океана — по крайней мере частично обусловленные доставкой питательных веществ с суши — оказывали сильное давление на морскую биоту.

Следы пепла в ветре и в воде

Затем команда перешла к моделям, чтобы выяснить, мог ли андский пепел действительно доставлять достаточно питательных веществ, чтобы иметь значение. С помощью модели переноса в атмосфере они смоделировали, как пепел из высоких Центральных Анд распространялся бы при ветровых режимах, схожих с современными. Большая часть шлейфов пепла уносилась на восток над Южной Атлантикой и далее в южную часть Индийского океана, в то время как часть выпадала непосредственно в Тихий океан у берегов северного Чили. Далее они ввели этот поток питательных веществ, полученных из пепла, в модель системы Земли, отслеживающую океанскую физику, биологию и обмен углеродом. В коротких всплесках, соответствующих отдельным извержениям, модель показала резкие вспышки цветения диатом и дополнительное поглощение углекислого газа Южным океаном. Повторяясь каждые несколько десятков—сотен лет, эти импульсы накапливали устойчивый прирост выноса углерода в глубокие воды и осадки.

Долгие «памяти» глубинного океана

Поскольку глубокое море реагирует медленно, авторы также использовали вторую, более идеализированную модель, способную работать десятки тысяч лет. Эта модель отслеживала круговорот питательных веществ и углерода по океану и их захоронение в осадках. Одинарные всплески пепла вызывали лишь временные падения атмосферного углекислого газа, поскольку глубокий океан со временем возвращал накопленный углерод на поверхность. Но когда извержения повторялись часто — особенно в сочетании с ростом фонового пылевого поступления из расширяющихся засушливых районов — модель показала устойчивое снижение примерно на 10–15 частей на миллион CO2 в течение нескольких тысяч лет. Хотя по отдельности такие изменения были умеренными, они могли стать важными в сумме с другими процессами, активными в позднем миоцене, такими как горообразование, изменения океанской циркуляции и рост ледяных щитов.

Как древний пепел мог помочь охладить Землю

В итоге исследование приходит к выводу, что повторяющиеся андские извержения, вероятно, сделали больше, чем просто затемнили древнее небо. Постоянно поставляя в бедные питательными веществами воды Южного океана пепел, богатый железом и фосфором, они способствовали цветению диатом, укреплению биологического насоса, переносящего углерод в глубокий океан, и слегка снизили атмосферный углекислый газ. Это удобрение, в сочетании с растущими пылевыми поступлениями, сдвигами океанских течений и обратными связями от растущих популяций китов, могло способствовать глобальному похолоданию позднего миоцена и перестройке морских экосистем. Работа подчёркивает, насколько тесно переплетены твёрдая, жидкая и живая части Земли — и как «удобрение» от вулканов в горах может отдаваться эхом в океанах и атмосфере на протяжении тысячелетий.

Цитирование: Carrapa, B., Clementz, M.T., Cosentino, N.J. et al. Andean volcanism, ocean fertilization, marine ecosystem turnover, and global cooling in the Late Miocene. Commun Earth Environ 7, 335 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03457-4

Ключевые слова: Андинский вулканизм, удобрение океана, похолодание в позднем миоцене, продуктивность Южного океана, изменение морских экосистем