ششمین انقراض دسته جمعی و بزرگ روی زمین چه زمانی اتفاق می‌افتد؟

یک دانشمند آب و هوا به نام «Kunyo Kaiho» می‌گوید که او انتظار ندارد انقراض بزرگ بعدی تا سال ۲۵۰۰ اتفاق بیفتد. اگر این تجزیه و تحلیل درست باشد، ساکنان زمین هنوز زمان دارند تا آن را نجات دهند و آن‌ها باید سریعاً برای به تعویق انداختن انقراض دسته جمعی بعدی اقدام کنند. .

زمین طی ۵۴۰ میلیون سال گذشته پنج انقراض دسته جمعی را تجربه کرده است. آخرین و بزرگترین آن به ۲۵۰ میلیون سال پیش برمی گردد، زمانی که ۹۵ درصد از گونه‌های این سیاره ناپدید شدند. اما سوال اینجاست که انقراض بعدی زمین چه زمانی رخ خواهد داد؟

پیش بینی انقراض بعدی زمین

دانشمندان در تلاش برای پیش بینی انقراض بعدی هستند. تغییرات اقلیمی و گرمایش زمین موضوعاتی هستند که این روزها توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند.

دانشمند ژاپنی با محاسبه وضعیت آب و هوا و همچنین بررسی برخی پارامترها، تخمینی از انقراض بزرگ بعدی ارائه می‌دهد که در آن گونه‌های بیشتری از بین می‌روند. لازم به ذکر است که میانگین دمای سطح زمین و از بین رفتن تنوع زیستی رابطه خطی با یکدیگر دارند. بزرگترین انقراض دسته جمعی ۲۵۰ میلیون سال پیش رخ داد.

موج گرما ناشی از تغییرات آب و هوایی، نزدیک شدن به انقراض بعدی را تسریع کرده است. سیاره زمین چرخه‌های گرما و سرمای شدید را طی می‌کند. همانطور که چرخه از سرمای شدید به گرمای شدید پیش می‌رود، باعث از بین رفتن برخی از گونه‌ها می‌شود و در نهایت این رویدادها می‌تواند منجر به انقراض دسته جمعی شود.

مطالعات قبلی نشان می‌دهد که انقراض دسته جمعی معمولاً به دنبال تغییرات آب و هوایی رخ می‌دهد. کونیو کایهو، دانشمند ژاپنی آب و هوا، با بررسی میانگین دمای سطح زمین، زمان تقریبی انقراض بزرگ بعدی را پیش بینی کرده است.

کایهو می‌گوید: انقراض زمانی که زمین سرد می‌شود به احتمال زیاد رخ می‌دهد و زمانی که دما به حدود ۷ درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد، احتمال آن افزایش می‌یابد. همین احتمال در زمانی که زمین در حال گرم شدن است به وجود می‌آید و زمانی که دمای زمین به ۹ درجه سانتیگراد می‌رسد، احتمال بزرگترین انقراض دسته جمعی به وجود می‌آید.

از آنجایی که زمین در حال حاضر در حال گرم شدن است، می‌توان انقراض بعدی زمین را طبق محاسبات کیهو تخمین زد. در مطالعات قبلی گفته شده بود که افزایش ۵.۲ درجه سانتی گرادی زمین باعث انقراض دسته جمعی می‌شود. دانشمندان علوم آب و هوا هشدار می‌دهند که با نرخ فعلی انتشار گازهای گلخانه ای، زمین تا پایان قرن ۴.۴ درجه سانتیگراد گرم خواهد شد و تلاش‌های فعلی بر جلوگیری از وقوع آن متمرکز شده است.

کایهو پیش بینی می‌کند که در بدترین سناریو، تغییر دمای ۹ درجه سانتیگراد برای زمین تا سال ۲۵۰۰ رخ نخواهد داد.

چرخه کربن زمین

در ۵۴۰ میلیون سال گذشته، زمین پنج رویداد انقراض دسته جمعی را متحمل شده است که هر کدام شامل فرآیندهایی است که چرخه طبیعی کربن را در اتمسفر و اقیانوس‌ها به هم زده است.  این آشفتگی‌های مرگبار جهانی در کربن، هرکدام طی هزاران تا میلیون‌ها سال آشکار شدند و همزمان با نابودی گسترده گونه‌های دریایی در سراسر جهان هستند.

سوال بسیاری از دانشمندان این است که آیا چرخه کربن اکنون در حال تجربه یک تکان قابل توجه است که می‌تواند سیاره را به سمت ششمین انقراض دسته جمعی سوق دهد.  در عصر مدرن، انتشار دی اکسید کربن به طور پیوسته از قرن نوزدهم افزایش یافته است، اما رمزگشایی اینکه آیا این افزایش اخیر در کربن می‌تواند منجر به انقراض دسته جمعی شود، چالش برانگیز بوده است.  این عمدتاً به این دلیل است که ارتباط ناهنجاری‌های کربن باستانی، که در طی هزاران تا میلیون‌ها سال رخ می‌دهند، با اختلالات امروزی که تنها در مدت کمی بیش از یک قرن رخ داده، دشوار است.

اکنون دانیل روتمن، استاد ژئوفیزیک در بخش زمین، جو و علوم سیاره‌ای MIT و یکی از مدیران مرکز لورنز MIT، تغییرات قابل توجهی را در چرخه کربن طی ۵۴۰ میلیون سال گذشته، از جمله پنج رویداد انقراض دسته جمعی، تجزیه و تحلیل کرده است.  او «آستانه‌های فاجعه» را در چرخه کربن شناسایی کرده است که اگر از آن‌ها فراتر رود، به یک محیط ناپایدار و در نهایت انقراض دسته جمعی منجر می‌شود.

در مقاله‌ای که Science Advances منتشر شد، او پیشنهاد می‌کند که انقراض دسته جمعی در صورت عبور از یکی از دو آستانه رخ می‌دهد: برای تغییرات در چرخه کربن که در بازه‌های زمانی طولانی رخ می‌دهد، اگر این تغییرات با سرعتی سریع‌تر از اکوسیستم‌های جهانی سازگار شوند، انقراض‌ها به دنبال خواهد آمد. . برای اغتشاشات کربنی که در بازه‌های زمانی کوتاه‌تر اتفاق می‌افتند، سرعت تغییرات چرخه کربن اهمیتی نخواهد داشت.  در عوض، اندازه یا بزرگی تغییر، احتمال وقوع یک رویداد انقراض را تعیین خواهد کرد.

با پیشبرد این استدلال در زمان، روتمن پیش بینی می‌کند که با توجه به افزایش اخیر انتشار دی اکسید کربن در یک مقیاس زمانی نسبتاً کوتاه، ششمین انقراض بستگی به این دارد که آیا مقدار حیاتی کربن به اقیانوس‌ها اضافه شود یا خیر.  او محاسبه می‌کند که این مقدار حدود ۳۱۰ گیگاتن است که تخمین می‌زند تقریباً معادل مقدار کربنی است که فعالیت‌های انسانی تا سال ۲۱۰۰ به اقیانوس‌های جهان اضافه خواهد کرد.

آیا این بدان معناست که انقراض دسته جمعی به زودی در پایان قرن به دنبال خواهد داشت؟  روتمن می‌گوید که وقوع چنین بلایای اکولوژیکی مدتی طول می‌کشد – حدود ۱۰۰۰۰ سال.  با این حال، او می‌گوید که تا سال ۲۱۰۰ جهان ممکن است به «قلمرو ناشناخته» منحرف شده باشد.

روتمن می‌گوید: «این به این معنا نیست که روز بعد فاجعه رخ می‌دهد.  این می‌گوید که اگر کنترل نشود، چرخه کربن به قلمرویی منتقل می‌شود که دیگر پایدار نیست و به گونه‌ای رفتار می‌کند که پیش بینی آن دشوار است.  در گذشته زمین شناسی، این نوع رفتار با انقراض دسته جمعی همراه است.

تاریخ از نظریه پیروی می‌کند

روتمن قبلاً روی انقراض پایان پرمین کار کرده بود، شدیدترین انقراض در تاریخ زمین، که در آن پالس عظیم کربن از طریق سیستم زمین در از بین بردن بیش از ۹۵ درصد از گونه‌های دریایی در سراسر جهان نقش داشت.  از آن زمان، مکالمه با همکاران او را تشویق کرد تا احتمال ششمین انقراض را در نظر بگیرد و یک سوال اساسی را مطرح کرد:

واقعاً چگونه می‌توانید این رویدادهای بزرگ در گذشته زمین‌شناسی را که در چنین بازه‌های زمانی وسیعی اتفاق می‌افتند، با آنچه که امروز در حال وقوع است، که در طولانی‌ترین قرن طول می‌کشد، مقایسه کنید؟»  روتمن می‌گوید.   «بنابراین یک روز تابستانی نشستم و سعی کردم به این فکر کنم که چگونه می‌توان به طور سیستماتیک این کار را انجام داد.»

او در نهایت یک فرمول ریاضی ساده بر اساس اصول فیزیکی اولیه بدست آورد که نرخ بحرانی و بزرگی تغییر در چرخه کربن را به مقیاس زمانی که تغییرات سریع را از آهسته جدا می‌کند، مرتبط می‌کند.  او فرض کرد که این فرمول باید پیش بینی کند که آیا انقراض دسته جمعی، یا نوعی دیگر از فاجعه جهانی، باید رخ دهد یا خیر.

روتمن سپس پرسید که آیا تاریخ از فرضیه او پیروی می‌کند؟  او با جستجو در میان صدها مقاله منتشر شده ژئوشیمی، ۳۱ رویداد را در ۵۴۲ میلیون سال گذشته شناسایی کرد که در آن‌ها تغییر قابل توجهی در چرخه کربن زمین رخ داده است.  برای هر رویداد، از جمله پنج انقراض دسته جمعی، روتمن به تغییر کربن اشاره کرد که در رکورد ژئوشیمیایی به صورت تغییر در فراوانی نسبی دو ایزوتوپ کربن-۱۲ و کربن-۱۳ بیان می‌شود.  او همچنین به مدت زمانی که تغییرات در آن رخ داده است اشاره کرد.

او سپس یک تبدیل ریاضی ابداع کرد تا این مقادیر را به کل جرم کربنی که در طول هر رویداد به اقیانوس‌ها اضافه می‌شد تبدیل کند.  در نهایت، او حجم و مقیاس زمانی هر رویداد را ترسیم کرد.

روتمن می‌گوید: «مشخص شد که نرخ مشخصی از تغییر وجود دارد که سیستم اساساً دوست نداشت از آن عبور کند.

به عبارت دیگر، او آستانه مشترکی را مشاهده کرد که به نظر می‌رسید بیشتر ۳۱ رویداد زیر آن باقی می‌مانند.  در حالی که این رویدادها شامل تغییرات قابل توجهی در کربن بود، آن‌ها نسبتاً خوش خیم بودند – برای بی‌ثبات کردن سیستم به سمت فاجعه کافی نبودند.  در مقابل، چهار رویداد از پنج رویداد انقراض انبوه بر روی آستانه قرار داشتند که شدیدترین انقراض پایان پرمین دورترین آن‌ها در بالای خط است.

روتمن می‌گوید: «سپس فهمیدن معنای آن مسئله شد.

نشتی پنهان

پس از تجزیه و تحلیل بیشتر، روتمن دریافت که نرخ بحرانی برای فاجعه مربوط به یک فرآیند پنهان در چرخه کربن طبیعی زمین است.  این چرخه در اصل حلقه‌ای بین فتوسنتز و تنفس است.  به طور معمول، یک «نشت» در چرخه وجود دارد که در آن مقدار کمی کربن آلی به کف اقیانوس فرو می‌رود و به مرور زمان به عنوان رسوب مدفون می‌شود و از بقیه چرخه کربن جدا می‌شود.

روتمن دریافت که نرخ بحرانی معادل میزان تولید بیش از حد دی اکسید کربن است که از مسدود کردن نشت حاصل می‌شود.  هر دی اکسید کربن اضافی تزریق شده به چرخه توسط خود حلقه قابل توصیف نیست.  در عوض یک یا چند فرآیند دیگر چرخه کربن را به قلمروی ناپایدار می‌برد.

او سپس تعیین کرد که نرخ بحرانی فقط فراتر از مقیاس زمانی اعمال می‌شود که در آن چرخه کربن دریایی می‌تواند پس از برهم خوردن تعادل خود را دوباره برقرار کند.  امروزه این مقیاس زمانی حدود ۱۰۰۰۰ سال است.  برای رویدادهای بسیار کوتاه‌تر، آستانه بحرانی دیگر به سرعت اضافه شدن کربن به اقیانوس‌ها وابسته نیست، بلکه به جرم کل کربن بستگی دارد.  هر دو سناریو باعث می‌شود کربن اضافی در اقیانوس‌ها و جو در گردش باشد که احتمالاً منجر به گرم شدن کره زمین و اسیدی شدن اقیانوس‌ها می‌شود.

حد قرن است

از روی نرخ بحرانی و مقیاس زمانی تعادل، روتمن جرم بحرانی کربن را برای امروزی حدود ۳۱۰ گیگاتن محاسبه کرد.

او سپس پیش بینی خود را با مقدار کل کربن اضافه شده به اقیانوس‌های زمین تا سال ۲۱۰۰ مقایسه کرد، همانطور که در جدیدترین گزارش هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی پیش بینی شده است.  پیش‌بینی‌های IPCC چهار مسیر ممکن را برای انتشار دی‌اکسید کربن در نظر می‌گیرند، از یکی مرتبط با سیاست‌های سختگیرانه برای محدود کردن انتشار دی‌اکسید کربن تا دیگری مربوط به دامنه بالای سناریوها بدون محدودیت.

بهترین سناریو پیش‌بینی می‌کند که انسان‌ها تا سال ۲۱۰.۳۰۰ گیگاتن کربن به اقیانوس‌ها اضافه خواهند کرد، در حالی که در بدترین سناریو، بیش از ۵۰۰ گیگاتن کربن به اقیانوس‌ها اضافه خواهد شد که بسیار فراتر از آستانه بحرانی است.  در تمام سناریوها، روتمن نشان می‌دهد که تا سال ۲۱۰۰، چرخه کربن یا نزدیک به آستانه فاجعه خواهد بود یا بسیار فراتر از آن.

روتمن می‌گوید: «باید راه‌هایی برای عقب نشینی [انتشار دی اکسید کربن] وجود داشته باشد.  اما این کار به دلایلی اشاره می‌کند که چرا باید مراقب باشیم، و دلایل بیشتری برای مطالعه گذشته برای اطلاع از زمان حال ارائه می‌دهد.

این تحقیق تا حدی توسط ناسا و بنیاد ملی علوم پشتیبانی شد.

برای یادگیریِ بی حد و مرز همراه learndaily باشید!