Переход от позднего перми к раннему триасу, около 252 миллионов лет назад, сопровождается одним из самых катастрофических кризисов в истории жизни на Земле — массвыми вымираниями, затронувшими до 90% морских и наземных видов. При этом глобальный климат переживал резкое потепление, связанное с интенсивной вулканической активностью в районе Сибирских траппов. Однако удивительным остается факт, что сверхпарниковые условия сохранялись не сотни тысяч лет, а на протяжении почти пяти миллионов лет после окончания основной фазы вулканизма. Главным драйвером таких длительных экстремальных температурных условий стал коллапс растительности, что подтверждается последними исследованиями и новым анализом окаменелостей. Значительное разрушение экосистем растительного мира происходило преимущественно в низких и средних широтах — тропических и субтропических регионах Земли, где до массового вымирания процветали густые леса и сложные биомы с высоким уровнем продуктивности.
В частности, исчезновение обширных и богатых углеродом экосистем, таких как болотистые тропические угольные образования, в совокупности с резким падением разнообразия растений, привело к снижению масштабов фотосинтеза и, как следствие, уменьшению захвата атмосферного углекислого газа. Фоссильные данные, включая макро- и микрофоссилии растений, позволяют реконструировать географическое распространение и продуктивность флоры через переходный период. Эти данные показывают обширное сокращение растительной биомассы, особенно в низких широтах, где выживание растений ограничивалось высокогорными и высокоширотными территориями. Вследствие изменений климата, включая экстремальные тепловые волны и увеличение сезонной засушливости, ранее плодородные территории превратились в зоны с ослабленной растительностью и низким уровнем органического углерода в почвах и осадках. Потеря растений имела двойной негативный эффект на климатическую систему.
Помимо прямого снижения лесной биомассы и уменьшения поглощения CO2, исчезновение растительности снижало биогеохимическое выветривание силикатных пород — важнейший геохимический процесс, удаляющий углекислый газ из атмосферы за счет химических реакций с горными породами. Поскольку выветривание зависит от активности корневой системы и биологических процессов в почве, сокращение растительности резко ослабляло этот естественный климатический регулятор. Моделирование климатической и биогеохимической системы с учётом этих факторов подтверждает, что снижение растительной продуктивности могло привести к стабилизации очень высоких концентраций CO2 — порядка семи тысяч частей на миллион, что почти в пять раз превышает современные уровни — и к экстремальному увеличению средней температуры поверхностного воздуха в экваториальных регионах до 33-34 градусов Цельсия. Эти результаты соответствуют независимым прокси-данным и интепретациям из геохимических изотопных исследований, которые фиксируют характерные изменения углеродного цикла в тот период. Важным аспектом является то, что эффект прекращения активности главного источника вулканических выбросов — Сибирских траппов — не сразу приводил к охлаждению, поскольку углеродный цикл и климатическая система стабилизировались в состоянии высокого тепла и углекислого газа из-за коллапса биологического углеродного поглотителя.
Только по мере постепенного восстановления растительного покрова, начавшегося уже в Olenekian (поздний ранний триас), произошёл постепенный спад CO2 и заметное снижение температуры, что позволило экосистемам возобновиться и развиться вновь. Коллапс растительности раннего триаса ярко демонстрирует существование критических климатических порогов и обратных связей в системе Земли. Вымирание и спад растений снижают способность планеты к регуляции углеродного цикла, что ведёт к усилению парникового эффекта и дальнейшему разрушению экосистем — замкнутый цикл, который может удерживать планету в неблагоприятном состоянии миллионы лет. Такие феномены сегодня приобретают особую значимость в контексте современного антропогенного изменения климата и вырубки лесов, поскольку они показывают, насколько важна растительность для стабилизации климата и предотвращения опасных экологических сценариев. Данные по изменению растительных сообществ демонстрируют не только количественное падение биомассы, но и существенную трансформацию флоры, где доминирование высоких и продуктивных древовидных форм сменилось преимущественно травяными и кустарниковыми, с меньшей структурной сложностью.
Размер листьев снижался, сокращалась краевая плотность вен, что указывает на уменьшение общей биопродуктивности и биомассы растительных сообществ. Дополнительные данные пыльцевых и спороносных растений демонстрируют повышение роли более холодолюбивых и устойчивых видов в высоких широтах, в то время как в экваториальной зоне наблюдалось почти полное исчезновение аборигенной флоры. Реконструкция биом и продуктивности в рамках путешествия по прошлому Земли основана на сравнении палеофлоры с современными растительными сообществами, обладающими схожей структурой, функциональностью и экологической нишей, что позволяет приблизительно оценить уровень фотосинтетической активности растений в те эпохи. Использование таких аналогий подтверждает масштабный дефицит связанного с растительностью органического углерода на планете в первые миллионы лет после кризиса. Климатические модели, основанные на трехмерных климатических симуляциях и биогеохимических циклах, показывают, насколько тесно связаны растительный покров, углеродный цикл и силу поглощения атмосферного CO2 через химическое выветривание горных пород.
Модель SCION, использованная в исследованиях, учитывает влияние углеродного цикла, динамику атмосферы и гидросферы и позволяет сопоставить данные о вымираниях с прокси-индикаторами температуры и концентрации CO2. Важно отметить, что, хотя вулканизм сыграл катализирующую роль, создание условий для массового вымирания, главную роль в поддержании сверхтеплого климата играло именно повреждение биосферы. Изменения в земной оповещённости углерода отразились и в изотопном составе углеродного и стронциевого циклов, который согласуется с гипотезой об изменении зон выветривания с низких на более высокие широты. Таким образом, изучение раннетриасового суперпарникового климата на основе анализа коллапса растительности помогает глубже понять сложные взаимосвязи экосистем и климата. Оно объясняет, почему экстремальные климатические условия могли сохраняться миллионы лет после первоначального катаклизма и как экологические пороги и обратные связи могут формировать долгосрочные изменения климата.
Эти знания имеют важное значение для оценки современных рисков, связанных с глобальным потеплением и деградацией экосистем. В итоге, история раннего триаса подтверждает, что жизнедеятельность растительности — неотъемлемый регулятор климата на нашей планете. Потеря биомассы и продуктивности, даже в масштабах континентов, способна существенно влиять на глобальный углеродный цикл, способствуя усилению парникового эффекта и поддержанию экстремальных климатических условий. Понимание этих процессов необходимо для прогнозирования будущего климата и разработки стратегий по смягчению последствий экологических кризисов.
