Non siamo più nell'Olocene: un mondo senza ghiaccio permanente.

Il post che segue è riprodotto dal mio blog " Gli Olobionti Orgogliosi ", ma penso che l'argomento sia compatibile con la visione del blog "Effetto Seneca". In effetti, tutto è correlato su questo pianeta e il concetto di "olobionte" può essere visto come strettamente connesso al concetto di "Dirupo di Seneca". I sistemi complessi, sia virtuali che reali, sono reti che possono essere quasi sempre viste come olobionti nella loro struttura. Un collasso, quindi, si verifica quando la rete subisce una rottura della catena di collegamento in un processo noto come "meccanismo di frattura di Griffith" in ingegneria (invero, tutto è correlato!)

Questo post fa anche parte del materiale che io e Chuck Pezeshki stiamo assemblando per un nuovo libro che si intitolerà (provvisoriamente) "Olobionte: la nuova scienza della collaborazione", in cui abbiamo in programma di esplorare come i nuovi concetti in biologia e scienza delle reti possono unirsi per darci la chiave per la gestione di sistemi altamente complessi: società umane, grandi e piccole. Il concetto dominante che lega tutto questo è uno: l' empatia.

 

Quando il ghiaccio se ne sarà andato: il più grande cambiamento visto sulla Terra in 30 milioni di anni.

Da: "The Proud Holobionts", 27 luglio 2021

 

Un'immagine dal film del 2006 "The Meltdown", il secondo della serie "L'era glaciale". Questi film hanno tentato di presentare un'immagine della Terra durante il Pleistocene. Ovviamente non erano intesi come lezioni di paleontologia, ma mostravano la megafauna dell'epoca (mammut, tigri dai denti a sciabola e altri) e il ghiaccio persistente, come si vede nella figura. La trama di "The Meltdown" si basava su un evento reale: la rottura della diga di ghiaccio che teneva chiuso il lago Agassiz all'interno dei grandi ghiacciai della Laurentide, nel continente nordamericano. Quando la diga si è rotta, circa 15.000 anni fa, il lago è sfociato nel mare in una gigantesca inondazione che ha cambiato il clima della Terra per più di mille anni. Quindi, il concetto di ere glaciali in relazione al cambiamento climatico sta penetrando nella memesfera umana. È strano che accada proprio quando l'attività umana sta riportando l'ecosistema a un periodo pre-glaciale. Se accadrà, sarà il più grande cambiamento visto sulla Terra in 30 milioni di anni. E non saremo più nell'Olocene.

 

Sappiamo tutti che ai poli della Terra c'è ghiaccio permanente: forma ghiacciai e copre vaste aree di mare. Ma è lì per caso o è in qualche modo funzionale all'ecosfera terrestre? 

Forse il primo a fare questa domanda è stato James Lovelock, il proponente (insieme a Lynn Margulis) del concetto di "Gaia", il nome del grande olobionte che regola l'ecosistema planetario. Lovelock è sempre stato una persona creativa e nel suo libro " Gaia: A New Look at Life on Earth " (1979) ha ribaltato la visione convenzionale del ghiaccio come entità negativa. Invece, ha proposto che il ghiaccio permanente ai poli facesse parte dell'omeostasi planetaria, ottimizzando di fatto il funzionamento dell'ecosfera. 

Lovelock è stato forse influenzato dall'idea che l'efficienza di un motore termico è direttamente proporzionale alle differenze di temperatura che incontra un fluido circolante. Potrebbe essere sensato: il ghiaccio permanente crea una grande differenza di temperatura tra i poli e l'equatore e, di conseguenza, i venti e le correnti oceaniche sono più forti e le "pompe" che portano i nutrienti ovunque sostengono più vita. Sfortunatamente, questa idea è probabilmente sbagliata, ma Lovelock ha il merito di aver aperto il coperchio su una serie di profonde domande sul ruolo del ghiaccio permanente nell'ecosistema. Cosa sappiamo di questa faccenda?

Ci volle del tempo perché i nostri antenati si rendessero conto che il ghiaccio permanente esisteva. Il primo che vide la calotta glaciale della Groenlandia fu probabilmente Eric il Rosso, l'avventuriero norvegese, quando vi viaggiò intorno all'anno 1000. Ma non aveva modo di conoscere la vera estensione del ghiaccio interno, e non ne parlò nei suoi rapporti.

Il primo rapporto che ho trovato sulla calotta glaciale della Groenlandia è la " Storia della Groenlandia " del 1820 , una traduzione di un precedente rapporto (1757) in tedesco di David Crantz. All'inizio del XX secolo, le mappe mostravano chiaramente la Groenlandia completamente ricoperta di ghiaccio. Per quanto riguarda l'Antartide, alla fine del XIX secolo, già si sapeva che era completamente ricoperta da uno spesso strato di ghiaccio. 

Ancora prima, a metà del XIX secolo, Louis Agassiz aveva proposto un'idea davvero rivoluzionaria: quella dell'era glaciale. Secondo Agassiz, nei tempi antichi, gran parte del Nord Europa e del Nord America era ricoperta da spesse lastre di ghiaccio. Gradualmente, divenne chiaro che non c'era stata una sola era glaciale, ma diverse, che andavano e venivano a cicli. Nel 1930, Milutin Milankovich propose che questi cicli fossero legati a variazioni periodiche nell'insolazione dell'emisfero settentrionale, a loro volta causate da cicli nel moto della Terra. Per quasi un milione di anni, la Terra è stata una sorta di pendolo gigante in termini di estensione della calotta glaciale. 

Il film del 2006 " Una scomoda verità " è stata la prima volta in cui queste scoperte sono state presentate al grande pubblico. Qui vediamo Al Gore che mostra i dati delle temperature dell'ultimo mezzo milione di anni.

Un'idea ancora più radicale sulle ere glaciali è apparsa nel 1992, quando Joseph Kirkschvink ha proposto il concetto di "Terra palla di neve". L'idea è che la Terra fosse completamente ricoperta di ghiaccio in qualche momento, circa 600-700 milioni di anni fa, il periodo giustamente chiamato "Criogeniano".

Questa super era glaciale è ancora controversa: non sarà mai possibile dimostrare che ogni chilometro quadrato del pianeta fosse sotto il ghiaccio e ci sono alcune prove che non era così. Ma, sicuramente, abbiamo a che fare con una fase di raffreddamento molto più pesante di qualsiasi cosa vista durante tempi geologici relativamente recenti.

Mentre sono state scoperte altre ere glaciali, è anche diventato chiaro che la Terra è stata priva di ghiaccio per la maggior parte della sua lunga esistenza. I nostri tempi, con ghiaccio permanente ai poli, sono piuttosto eccezionali. Diamo uno sguardo alle temperature degli ultimi 65 milioni di anni (il "Cenozoico"). Date un'occhiata a questa straordinaria immagine (cliccate per vederla in alta risoluzione)

All'inizio del Cenozoico, la Terra èra ancora sotto l'effetto del grande disastro della fine del Mesozoico, quello che portò alla scomparsa dei dinosauri (incidentalmente, quasi certamente non causato da un impatto asteroidale ). Ma, da 50 milioni di anni fa in poi, la tendenza è stata costante: raffreddamento. 

La Terra è ora circa 12 gradi centigradi più fredda di quanto non fosse durante il periodo caldo dell'Eocene. A partire da circa 35 milioni di anni fa, il ghiaccio permanente ha iniziato ad accumularsi, prima nell'emisfero australe, poi in quello settentrionale. Durante il Cenozoico, la Terra non è mai stata così fredda come lo è ora.

Le ragioni del graduale raffreddamento sono oggetto di dibattito, ma la spiegazione più semplice è che sia dovuto al graduale calo delle concentrazioni di CO2 nell'atmosfera durante l'intero periodo. Questo, a sua volta, potrebbe essere causato da un rallentamento del degassamento del carbonio dall'interno della Terra. Forse la Terra sta solo diventando un po' più vecchia e più fredda, e quindi meno attiva in termini di vulcani e fenomeni simili. Ci sono altre spiegazioni, tra cui la collisione dell'India con l'Asia centrale e l'ascesa dell'Himalaya che ha causato un prelievo di CO2 generato dall'erosione dei silicati. Ma è una storia estremamente complicata e non entriamo nei dettagli.

Torniamo ai nostri tempi. Probabilmenteavete sentito dire che, solo pochi decenni fa, quegli allocchi degli scienziati avevano predetto che saremmo tornati a un'era glaciale. È un'esagerazione: non c'è mai stata una simile affermazione nella letteratura scientifica. Ma è vero che l'idea di una nuova era glaciale galleggiava nella memesfera, e per buoni motivi: se la Terra aveva visto ere glaciali in passato, perché non una nuova? Guardiamo questi dati:

Queste sono le temperature e le concentrazioni di CO2 delle carote di ghiaccio di Vostok, in Antartide (potreste aver visto questi dati nel film di Al Gore). Descrivono i cicli glaciali degli ultimi 400.000 anni. Senza entrare nei dettagli di ciò che provoca le oscillazioni (i cicli di irraggiamento solare le attivano, ma non le causano), si può notare quanto le temperature si sono abbassate insieme alle concentrazioni di CO2 nei momenti più freddi delle passate ere glaciali. L'ultima era glaciale è stata particolarmente fredda e associata a concentrazioni di CO2 molto basse. 

La Terra era pronta a scivolare in un'altra condizione di "palla di neve"? Non si può escludere. Quello che sappiamo per certo è che, durante l'ultimo milione di anni, la Terra si è avvicinata alla catastrofe della palla di neve ogni 100.000 anni circa. Cosa la ha salvata dallo scivolare fino in fondo in una morte gelida?

Ci sono diversi fattori che potrebbero aver impedito al ghiaccio di espandersi fino all'equatore. Per prima cosa, l'irradiazione solare è oggi circa il 7% maggiore di quella che era al momento dell'ultimo episodio di palla di neve terra, durante il criogeniano. Ma potrebbe non essere abbastanza. Un altro fattore è che il freddo e le basse concentrazioni di CO2 possono aver portato ad un indebolimento - o addirittura ad un arresto - della pompa biologica negli oceani e della pompa biotica sulla terra. Entrambe queste pompe fanno circolare l'acqua e le sostanze nutritive, mantenendo la biosfera viva e vegeta. La loro quasi scomparsa potrebbe aver causato una generale perdita di attività della biosfera e, quindi, la perdita di uno dei meccanismi che eliminano la CO2 dall'atmosfera. Di conseguenza, le concentrazioni di CO2 sono aumentate a causa delle emissioni geologiche. Si noti come, in figura, la concentrazione di CO2 e le temperature siano perfettamente sovrapponibili nella fase di riscaldamento: la reazione della temperatura all'aumento di CO2 è stata istantanea su scala temporale geologica. Un altro fattore potrebbe essere stata la desertificazione del territorio che ha portato a un aumento della polvere atmosferica che si è depositata sulla superficie dei ghiacciai. Questo ha ridotto l'albedo (la frazione di luce riflessa) del sistema e ha portato a una nuova fase di riscaldamento. Una storia molto complicata che deve ancora essere svelata.  

Ma quanto era vicina la biosfera al disastro totale? Non lo sapremo mai.

Quello che sappiamo è che, 20mila anni fa, l'atmosfera conteneva appena 180 parti per milione (ppm) di CO2 (oggi siamo a 410 ppm). Questo era vicino al limite di sopravvivenza delle piante verdi e ci sono prove di un'estesa desertificazione durante questi periodi. La vita è stata dura per la biosfera durante le recenti ere glaciali, anche se le cose non erano così difficili come nel criogeniano. L'idea di Lovelock che il ghiaccio permanente ai poli faccia bene alla vita non sembra essere giusta .

Naturalmente, l'idea che nel prossimo futuro si potesse tornare a una nuova era glaciale era legittima negli anni '50, non più oggi poiché comprendiamo il ruolo delle attività umane sul clima. Alcuni sostengono che sia stata una buona cosa che gli umani abbiano iniziato a bruciare idrocarburi fossili poiché questo "ci ha salvato da una nuova era glaciale". Forse, ma questo è un classico caso di troppa grazia, Sant'Antonio. Stiamo pompando così tanta CO2 nell'atmosfera che il nostro problema ora è l'opposto: non siamo di fronte a una possibile nuova era glaciale, ma a una "warmhouse" (Terra serra) o addirittura una "hothouse" ("bagno turco planetario"). 

Un bagno turco planetario sarebbe un vero disastro poiché è stato la causa principale delle estinzioni di massa avvenute nel remoto passato del nostro pianeta. Principalmente, gli episodi di bagno turco sono stati il ​​risultato di esplosioni di CO2 generate dalle enormi eruzioni vulcaniche chiamate "grandi province ignee". In linea di principio, le emissioni umane non possono nemmeno lontanamente eguagliare questi eventi. Secondo alcuni calcoli, bisognerebbe continuare a bruciare combustibili fossili per 500 anni ai ritmi attuali per creare una concentrazione di CO2 simile a quella che ha sterminato i dinosauri (ma c'è sempre quel dettaglio che i sistemi non lineari ti sorprendono sempre... )

Tuttavia, considerando effetti di feedback come il rilascio di metano sepolto nel permafrost, è perfettamente possibile che le emissioni umane possano portare concentrazioni di CO2 nell'atmosfera a livelli dell'ordine di 600-800 ppm, o anche più, paragonabili a quelli del Eocene, quando le temperature erano 12 gradi più alte di adesso. Potremmo raggiungere la condizione chiamata, a volte, "Terra Serra".

Dal punto di vista umano, sarebbe un disastro. Se il cambiamento dovesse avvenire in un tempo relativamente breve, diciamo, dell'ordine di pochi secoli, la civiltà umana non sopravviverebbe. Non siamo attrezzati per far fronte a questo tipo di cambiamento. Basti pensare a cosa accadde circa 14.500 anni fa, quando la grande calotta glaciale Laurentide in Nord America si frammentò e collassò. ( fonte immagine ) (il film del 2006 "Meltdown" è stato ispirato proprio da questo evento).

 

Le preoccupazioni per la sopravvivenza umana sono legittime, ma probabilmente irrilevanti nel più ampio schema delle cose. Se torniamo all'Eocene, l'ecosistema subirebbe un duro colpo durante la transizione, ma sopravvivrebbe e poi si adatterebbe alle nuove condizioni. In termini di vita, l'Eocene è stato descritto come "lussureggiante". Con molta CO2 nell'atmosfera, le foreste erano fiorenti e, probabilmente, la pompa biotica forniva acqua abbondante ovunque nell'entroterra, anche se le temperature erano relativamente uniformi a diverse latitudini. Un possibile modello mentale per quel periodo sono le moderne foreste tropicali dell'Africa centrale o dell'Indonesia. Non abbiamo dati che ci permettano di confrontare la produttività della Terra oggi con quella dell'Eocene, ma non possiamo escludere che l'Eocene sia stato più produttivo. 

Di nuovo, sembra che Lovelock si sia sbagliato quando ha detto che le ere glaciali ottimizzano il funzionamento della biosfera. Ma forse c'è di più in questa idea. Almeno per una cosa, le ere glaciali hanno un buon effetto sulla vita. Date un'occhiata a questa immagine che riassume le principali ere glaciali della lunga storia della Terra

 ( fonte immagine )

Il punto interessante è che le ere glaciali sembrano verificarsi appena prima delle principali transizioni nella storia evolutiva della Terra. Non sappiamo molto dell'era glaciale dell'Uroniano, ma avvenne proprio al confine dell'Archeano e del Proterozoico, al tempo della comparsa degli eucarioti. Poi, il criogeniano ha preceduto il periodo ediacarano e la comparsa della vita multicellulare che ha colonizzato la Terra. Infine, anche l'evoluzione della specie Homo Sapiens può essere messa in relazione con il più recente ciclo glaciale. Con il raffreddamento del pianeta e la riduzione dell'estensione delle aree di foresta, i nostri antenati furono costretti a lasciare le foreste confortevoli dove avevano vissuto fino ad allora e ad adottare uno stile di vita più pericoloso nelle savane. E sapete a cosa ha portato!

Quindi, forse c'è qualcosa di buono nelle ere glaciali e, dopo tutto, James Lovelock potrebbe aver suggerito un'importante intuizione su come funziona l'evoluzione. Rimane la domanda su come esattamente le ere glaciali guidino l'evoluzione. Forse hanno un ruolo attivo, o forse sono semplicemente un effetto parallelo della vera causa che guida l'evoluzione. Molto probabilmente tutto è dovuto alla crescente concentrazione di ossigeno atmosferico che ha accompagnato la biosfera negli ultimi 2,7 miliardi di anni. L'ossigeno è la pillola magica che aumenta il ritmo metabolico delle creature aerobiche, è quello che rende possibili creature come noi. 

In ogni caso, è probabile che le ere glaciali saranno presto un ricordo sul pianeta Terra. L'effetto della perturbazione umana potrebbe essere modesto e, quando gli umani smetteranno di bruciare idrocarburi fossili (devono, un giorno o l'altro), il sistema potrebbe riassorbire la CO2 in eccesso e tornare gradualmente ai cicli dell'era glaciale del passato. Questo si potrebbe verificare in tempi dell'ordine di almeno diverse migliaia di anni , forse diverse decine di migliaia, forse anche di più. Ma, alla fine, il pianeta potrebbe semplicemente dimenticarsi di aver ospitato una particolare specie di primati che ha quasi distrutto l'ecosistema prima di sparire. 

Ma il clima è un sistema non lineare e potrebbe reagire rafforzando la perturbazione: i risultati sono impossibili da valutare. Non possiamo nemmeno escludere di andare incontro a una nuova megaestinzione, come quella che fece scomparire i dinosauri, 65 milioni di anni fa.

Quello che sappiamo per certo è che il ciclo dell'ecosistema terrestre (Gaia) ha una durata limitata. Abbiamo ancora circa 600 milioni di anni prima che la crescente luminosità del sole porti la Terra in una condizione diversa: quella di "serra umida" che porterà gli oceani a bollire ed estinguerà tutta la vita sul pianeta. E così sarà quello che dovrà essere. Gaia è longeva, ma non eterna.

La Terra si trova sull'orlo della sua sesta estinzione di massa ed è colpa nostra

Da “The Guardian”. Traduzione di MR

Il tasso al quale le specie vertebrate stanno morendo ora supera di molto quello normale

Il Tilosauro marino e il Pteranodonte volante si sono estinti nell'estinzione del Cretaceo-Terziario. Foto: Arthur Dorety/Corbis

Di Jan Zalasiewizc

La vita sulla Terra è in pericolo. Lo sappiamo bene. Ma quanto siano diventate gravi le cose e quanto velocemente si stanno sviluppando gli eventi? Quanto, di fatto, prima che i tesori biologici della Terra vengano devastati, in quella che sarà il sesto grande evento di estinzione di massa? E' questo che Gerardo Caballos ed i suoi colleghi dell'Università Autonoma del Messico hanno valutato in un saggio uscito venerdì.

Queste sono domande straordinariamente difficili. Ci sono diversi milioni di specie, molte elusive e rare, che abitano luoghi remoti e pericolosi. Ci sono troppo pochi biologi esperti nel campo per tracciarle tutte. Dimostrare oltre ogni ragionevole dubbio che ogni singola specie sia estinta è un lavoro arduo e certosino (pensate a quanto c'è voluto per mostrare – alla maggior parte della gente, perlomeno – che Loch Ness probabilmente non ospita un grande mostro). E non si tratta soltanto di fare l'appello delle estinzioni moderne. Ciò deve essere confrontato con un “riferimento” a lungo termine del tasso di estinzioni durante la lunga storia geologica nel nostro pianeta. Ciò può soltanto essere estratto dal lavoro ugualmente certosino e difficile di scavare ed identificare milioni di fossili dagli strati di roccia quasi infiniti. Senza sorpresa, diversi studi fatti finora sui diversi fossili hanno ottenuto tassi di riferimento diversi.

Caballos e i suoi colleghi hanno ponderato queste difficoltà ed hanno elaborato probabilmente la stima finora più robusta di quanto sia grave la crisi moderna. Sono stati deliberatamente prudenti – sono ben consapevoli dei pericoli di gridare al lupo al lupo su un argomento di tale importanza e sul quale la passione si infiamma. Per cominciare, si sono limitati ai gruppi di organismi meglio studiati: i vertebrati. Poi hanno fatto una stima per eccesso delle estinzioni di fondo con cui confrontarsi, per rendere le cifre moderne meno drammatiche possibili. Poi, hanno aggiunto quelle estinzioni naturali che è probabile che siano avvenute, ma che non sono state ancora verificate. Anche con questo cautela, le cifre sono comunque scioccanti. Piuttosto che le nove estinzioni fra i vertebrati che ci si aspettava che fossero avvenute in circostanze geologiche normali dal 1900, la loro stima prudente aggiunge altre 468 estinzioni, distribuite fra mammiferi, uccelli, rettili, anfibi e pesci.

Esempi di specie perdute includevano il delfino dello Yangtze e il Rospo dorato del Costa Rica. A seconda del gruppo, i tassi di estinzione sono da 10 a 100 volte più alti del normale. Una sesta estinzione di massa sta quindi cominciando. Caballos e i suoi colleghi stimano che crescerà fino a rivaleggiare con l'ultima grande catastrofe del passato, quando i dinosauri e gran parte del resto sono scomparsi 65 milioni di anni fa, in un tempo corrispondente a tre tempi di vita umani. Ancora una volta, si tratta di una stima prudente . Considera semplicemente i meccanismi di uccisione, di perdita di habitat, di predazione, di inquinamento e così via in funzione oggi. La proiezione di Caballos non tenta nemmeno di considerare, per esempio, gli effetti del riscaldamento globale o dell'acidificazione dell'oceano. Una volta che questi entrano in gioco sul serio, faranno sparire molte specie dalle loro zone di abitabilità e farà aumentare il tasso di estinzioni ancora di più.

In termini di scala, ora stiamo vivendo all'interno di uno di quei brevi e rari episodi nella storia della Terra in cui il contesto biologico della vita viene smantellato. Si tratta di una tragedia in tutti i sensi – ma, in sé, potrebbe essere vista come un ulteriore episodio di distruzione biologica nella storia del nostro pianeta. La Terra c'è già passata in precedenza – e ci passerà ancora, prima che la sua vita venga completamente estinta fra più o meno un miliardo di anni in futuro. Questa particolare perturbazione della biosfera, però, ha alcune caratteristiche molto speciali. Di fatto, non c'è stato niente di lontanamente simile nella storia del nostro pianeta. Per coincidenza, uno degli autori dello studio di Caballos, Anthony Barnosky dell'Università della California a Berkeley, è stato impegnato in un altro studio pubblicato la stessa settimana, uno studio che ha cercato di mettere il dito esattamente su cosa c'è di così diverso – e così strano, in termini planetari, da non indugiarci sopra – su cosa sta succedendo alla biosfera proprio in questo momento.

Questo secondo studio, condotto da Mark Williams, un paleontologo dell'Università di leicester, ha identificato alcune novità piuttosto straordinarie al centro degli eventi attuali. Primo, le estinzioni passate sono state alimentate da quelli ora che stanno diventando i molto famigliari cavalieri dell'apocalisse planetaria: enormi eruzioni vulcaniche che soffocano l'atmosfera ed avvelenano i mari; il caos causato dall'impatto di un grande asteroide e gli effetti strazianti di un rapido cambiamento climatico. Nessuno di questi figura realmente nell'attuale crisi biologica – nemmeno il cambiamento climatico, che è ancora soltanto nelle sua fasi iniziali.

Piuttosto, le estinzioni sono state alimentate dagli effetti di una sola specie, l'Homo Sapiens. Una tale estinzione di massa non è mai avvenuta prima (con la probabile eccezione di 2,5 miliardi di anni fa, quando un tipo di microbo ha sviluppato la fotosintesi per diffondere l'ossigeno, un gas che sarebbe stato altamente tossico per gli altri microbi che vivevano allora e che sarebbero stati spinti ai margini della vita sulla Terra – dove sono ancora). Ancora più straordinario, quest'unica specie vive sulla terraferma, ma è riuscita a diventare il predatore apicale anche degli oceani, causando il collasso delle popolazioni di balene e pesci.

In tutto, la nostra sola specie ora si è impadronita di qualcosa fra il 25 e il 40% della produttività primaria della Terra. E' una produttività che su grandi aree di terra è “iper fertilizzata” dall'estrazione di milioni di tonnellate di azoto dall'aria, col processo Haber-Bosch, e scavando quantità analoghe di fosfati dalla terra. Le colture super nutrite vengono nutrite, in modo altamente efficiente, per allevare animali che a nostra volta mangiamo. La scala di questa operazione è un grande motivo della scala dell'estinzione di massa in corso di altri organismi. Lo scienziato Vaclav Smil, dell'Università di Manitoba, ha calcolato che misurati semplicemente in massa, gli esseri umani ora costituiscono un terzo dei vertebrati terrestri e gli animali che alleviamo per mangiare – mucche, maiali, pecore e così via – costituiscono gran parte degli altri due terzi. Tutti gli animali selvatici – elefanti, giraffe, tigri e così via – ora sono meno del 5% in massa. E' un indicatore di quanto siano stati spinti ai margini dagli esseri umani.

Gli esseri umani cambiano le cose in altri modi – ora dirigono l'evoluzione degli animali che sono utili a loro attraverso la riproduzione e l'ingegneria genetica: ancora una volta, si tratta di una novità planetaria. L'energia che la nostra specie ottiene dalla fotosintesi non è sufficiente e quindi estraiamo energia fotosintetica immagazzinata dal sottosuolo, come gli idrocarburi, in enormi quantità e la usiamo per alimentare le nostre macchine. Queste macchine – auto, aerei, computer e molto altro – sono state definite, insieme ai loro software umani, la tecnosfera dal geologo Peter Haff dell'Università di Duke. Haff lo vede come un sistema emergente con le sue proprie dinamiche interne (e che gli esseri umani attualmente alimentano, ma che non controllano realmente) – di fatto un'emanazione della biosfera. Qualsiasi cosa sia, si evolve alla velocità della luce in confronto all'evoluzione biologica.

I cambiamenti della biologia della terra comprendono, pertanto, un evento di estinzione di massa che si sviluppa rapidamente, come reso su grafico da Gerardo Caballos e dai suoi colleghi. Ma ciò potrebbe essere visto come parte di una trasformazione molto più radicale. Stanno emergendo nuovi schemi fondamentali che potrebbero essere paragonati, diciamo, col cambiamento di mezzo miliardo di anni fa, quando una biosfera che consisteva di soli microbi ha lasciato spazio ad una dominata da animali multicellulari. Questo nuovo schema planetario potrebbe svilupparsi forse abbastanza bene da aiutare ad evitare un'estinzione di massa? Attualmente, la tecnosfera è più un parassita che un partner della biosfera . Per esempio, è terribile nel riciclare.

Ma alcuni aspetti potrebbero aiutare ad alleviare gli effetti peggiori del riscaldamento globale. Per esempio, gli esseri umani hanno causato la più grande trasmigrazione della storia. Alcune di queste specie invasive potrebbero adattarsi bene alle nuove temperature più alte. E un miglior uso dell'energia e dei materiali può ridurre la pressione sul restante ecosistema naturale. Scongiurare un'estinzione di massa è ancora possibile, ma non abbiamo molto tempo.

L'autore è professore di paleobiologia all'Università di Leicester

Non è la prima volta - Estinzioni di massa precedenti

La storia geologica comprende molti periodo in cui le specie sono scomparse in gran numero. In ognuna di quelle seguenti, più di metà delle specie della Terra è scomparsa:

1 Fine dell'Ordoviciano, 443 milioni di anni fa.
Questa coincide con una glaciazione molto rapida; il livello del mare è crollato di più di 100 metri, devastando gli ecosistemi marini di bassa profondità; meno di un milioni di anni dopo, c'è stata una seconda ondata di estinzioni quando si è fuso il ghiaccio, il livello del mare è aumentato rapidamente e gli oceani sono diventati privi di ossigeno.

2 Tardo Devoniano, circa 360 milioni di anni fa.
Un evento prolungato e caotico, che ha colpito ancora una volta molto duramente la vita nei bassi fondali ed un'estinzione che è stata probabilmente dovuta al cambiamento climatico.

3 Estinzione di massa del Permiano-Triassico, circa 250 milioni di anni fa.
La più grande di tutte, “La grande Moria” di più del 95% delle specie, è fortemente collegata a enormi eruzioni vulcaniche in Siberia che hanno causato, fra gli altri effetti, un episodio breve e cruento di riscaldamento globale.

4 Estinzione di massa del Triassico-Giurassico, circa 200 milioni di anni fa.
Questa è stata collegata ad un'altra enorme esplosione di attività vulcanica.

5 Estinzione di massa del Cretaceo-Terziario, 65 milioni di anni fa.
Questa ha sterminato i dinosauri e molto altro; è stato probabilmente un impatto di un asteroide in Messico a fare il danno, ma l'ecosistema mondiale potrebbe essere stato indebolito da eruzioni vulcaniche in quella che ora è l'India.

Estinzioni: addio ai rinoceronti

da "Desdemona Despair" - traduzione di Massimiliano Rupalti



Gli ultimi 3 rinoceronti più rari al mondo sono incapaci di riprodursi – 'L'avidità e l'ego umani hanno massacrato questa specie fino alla catastrofe irreversibile'

Sudan, l'ultimo maschio di rinoceronte bianco del nord sul pianeta. Foto: Ed Barthrop / Ol Pejeta Conservancy

Di Tisha Wardlow

Il Piano A era di rendere le condizione di procreazione il più perfette possibile per gli ultimi rinoceronti bianchi settentrionali rimasti. Ol Pejeta ha fatto tutto ciò che poteva per renderlo possibile.

Il Piano B era di incrociare i rinoceronti bianchi settentrionali con quelli del sud per perpetuare almeno questo prezioso pool genetico. In qualche modo, avrebbero continuato a vivere come parte dei geni delle popolazioni di rinoceronti a venire.

Ma per l'ultimo esemplare maschio, Sudan, e per le due femmine rimaste, Najin e la figlia Fatu, non ci sarà questa possibilità. Tutti e tre sono avanti con l'età. Najin (25 anni) ha le ginocchia deboli e non può sostenere i tentativi di fecondazione. In un crudele scherzo del destino, Fatu (14 anni) è sterile e Sudan (38 anni) ha lo sperma debole.

E adesso? Non c'è superuomo, né miracolo dell'undicesima ora, non ci rimane nessuna opzione conosciuta. Questa è l'estinzione. Guardateli, apprezzateli ed ammirateli finché respirano.

L'avidità  e l'ego umani hanno massacrato questa specie fino alla catastrofe irreversibile. Stiamo vedendo gli ultimi rinoceronti bianchi settentrionali. E' inevitabile.

Ma la grande domanda è: impareremo da questo? Permetteremo che accada ancora? I rinoceronti di Sumatra, quelli di Java, anche loro sono pericolosamente vicini allo stesso destino. I rinoceronti bianche e neri con un solo corno non sono troppo lontani.

Non dobbiamo permettere che i rinoceronti bianchi settentrionali muoiano invano. E' nostra responsabilità imparare da loro e impedire la futura decimazione dei rinoceronti e di altre specie sul nostro pianeta. Il futuro dei rinoceronti non è condannato, è in bilico, in attesa che noi ne determiniamo il risultato. Vigilanza, impegno e determinazione possono preservare il destino dei rinoceronti e, alla fine, anche il nostro.

Cambiamento climatico brusco ed estinzioni di massa

Da “Skeptical science”. Traduzione di MR. 

 

Il collegamento fra rapidi cambiamenti climatici ed estinzioni di massa è stato rafforzato in un saggio recente di Jourdan et al su “Geology". Gli autori dimostrano che le eruzioni vulcaniche straordinariamente grandi della Grande Provincia Ignea del Kalkarindi (GPI) in Australia sono state sincrone con un grande evento di estinzioni a metà del Periodo Cambriano e mostrano anche che le estinzioni più gravi nel Fanerozoico (il tempo dall'inizio del Periodo Cambriano) sono coincise con rapidi cambiamenti climatici provocati da gas serra ed emissioni di zolfo da PGI come Kalkarindji, Trappole Siberiane ed altre.

“L'Esplosione del Cambriano”, 541 milioni di anni fa è stata l'alba del tipo di vita complessa animale sulla Terra che riconosceremmo oggi – comprese creature con conchiglie e scheletri – che proprompe nei ritrovamenti fossili di quel tempo. Eppure, questa prima proliferazione di vita animale è stata tagliata 510 milioni di anni fa dall'estinzione di metà Cambriano in cui circa il 45% dei generi si è estinto. Lo hanno fatto esattamente allo stesso tempo in cui le violente eruzioni di Kalkarindji si sono scatenate su un'area di circa un terzo della dimensione dell'Australia, un un istante geologico (meno di 3 milioni di anni, probabilmente anche meno, ma questo è il limite della risoluzione della datazione). Non è stato che 25 milioni di anni dopo, nel Periodo Ordoviciano, che la vita ha ripreso il suo impulso nella Grande Evento di Biodiversificazione Ordoviciana (GEBO).

Jourdan et al dichiarano che: “Anche se cambiamenti climatici rapidi e oscillazioni climatiche è probabile che siano la causa ultima delle estinzioni di massa, lo stesso meccanismo di innesco che emerge dalle postazioni del GPI che sono responsabili di questi spostamenti climatici sono meno chiari”. Osservano che le grandi quantità di magma di per sé risulterebbero in enormi rilasci di CO2 e SO2 e la straordinaria violenza delle eruzioni avrebbe rilasciato questi gas nella stratosfera. Inoltre, strati di magma iniettate nel sottosuolo avrebbero cotto sedimenti ricchi di petrolio, rilasciando m etano ed altro CO2. Infatti, si possono vedere grumi di asfalto nella lava australiana. Queste caratteristiche sono notevolmente simili alle circostanze che circondano l'Estinzione di Massa del Permiano, in cui la vita più complessa sulla Terra si è estinta, come descritto in un post precedente su questo blog.

Una Grande Provincia Ignea (GPI) durante l'eruzione, liberamente tratto da Svensen et al EPSL 2009, Howarth et al Lithos 2014, Elkins-Tanton GSA Spec Pub 2005, Keller et al J Geol Soc India 2011, Li et al Nature Geoscience 2014.

Le eruzioni GPI sono molto diverse dalle eruzioni vulcaniche che sono avvenute nel corso della storia umana. L'ultima GPI è stata l'eruzione dei Basalti del Fiume Columbia nel nordest degli Stati Uniti, 16 milioni di anni fa, molto prima dell'evoluzione degli ominidi dalle scimmie. Gran parte delle eruzioni vulcaniche hanno un effetto raffreddante temporaneo a causa delle loro emissioni di zolfo e collettivamente per molti milioni di anni le loro emissioni di CO2 hanno evitato che il pianeta diventasse un blocco di ghiaccio. I GPI, al contrario, tendono a generare un forte riscaldamento globale attraverso enormi quantità di gas serra che emettono in un tempo relativamente breve. Il lavoro di Jourdan et al si aggiunge all'elenco degli eventi estintivi che sono coincisi coi fenomeni GPI e con le gravi fluttuazioni climatiche che li hanno accompagnati. Anche alla fine del Cretaceo, quando gran parte degli scienziati sono d'accordo sul fatto che un grande impatto di un asteroide ha spazzato via i dinosauri, un episodio di riscaldamento globale aveva già innescato un grande evento di estinzione di massa poco prima dell'impatto. Gli autori osservano che la correlazione fra GPI e gravi estinzioni ora è così forte che c'è un “trascurabile 6×10–9% di probabilità che tale correlazione sia dovuta solo al caso”, il che “sostiene fortemente una relazione causale fra i GPI e le gravi estinzioni dorante il Fanerozoico”.

L'estinzione di metà Cambriano, avvenuta prima della colonizzazione della terra da parte di piante ed animali, a sua volta suggerisce che il meccanismo killer del GPI è improbabile che si stato associato col collasso dello strato di ozono, come è stato recentemente suggerito per l'Estinzione di Massa del Permiano. Così gli oceani devono essere cruciali per il meccanismo di estinzione (vedi questo post), che punta il dito anche più chiaramente verso fluttuazioni climatiche generate da gas serra e aerosol di zolfo come causa delle più grandi estinzioni di massa della Terra.

Gli impatti di asteroidi, al contrario, hanno costellato il nostro pianeta relativamente spesso durante lo stesso periodo di tempo, ma la sola estinzione di massa che ha coinciso con un grande impatto è stata quella della fine del Cretaceo (che è avvenuta in cima ad un cambiamento climatico innescato da un GPI, come detto in precedenza). L'immagine popolare dell'impatto di un asteroide come annientatore finale della vita può essere drammatica ed adatta a film stimolanti, ma la dura realtà è che i cambiamenti climatici rapidi, come quello che gli esseri umani stanno scatenando sul pianeta oggi, sono stati consistentemente più mortali per la vita sulla Terra.

Sincronicità fra eruzioni di Grandi Provincie Ignee (GPI) e grandi eventi estintivi.  Il rosso denota la durata datata, il rosa denota l'incertezza della data . Vedi  Jourdan et al per la spiegazione del GPI di Paranà-Etendeka. Ridisegnato da Jourdan et al, Geology 2014. 

Chi ha ucciso i dinosauri? Risolto il mistero delle grandi estinzioni

 

L'estinzione dei dinosauri, 65 milioni di anni fa, è un evento che ha colpito la fantasia di tutti. L'interesse nella questione è stato anche aumentato dalla scoperta - nel 1980 - dell'impatto di un asteroide contemporaneo all'estinzione.  Ma la questione delle grandi estinzioni, delle quali quella dei dinosauri è solo uno dei casi, non si spiega con impatti di asteroidali. Soltanto negli ultimi anni possiamo dire di aver risolto il problema: le grandi estinzioni sono il risultati dei cambiamenti climatici associati a grandi eruzioni vulcaniche. Questo post riassume quello che sappiamo oggi di questo argomento, soprattutto sulla base di un articolo recente di Kidder e Worsley (1)

Non so quanti di voi abbiano il "pallino" dei dinosauri, ma io ce l'ho da quando ero piccolo. Credo di essermi letto il mio primo libro sui dinosauri quando avevo, forse, otto anni. Sicuramente, non sono il solo con questo pallino e l'idea che la terra sia stata popolata nel passato da animali giganteschi e terribili, i dinosauri, è stata un elemento di grande fascino per tanta gente dal tempo in cui si è scoperto che erano esistiti, verso la metà dell'800.

Ma il fatto che oggi i dinosauri non esistano più è anche quella una cosa affascinante. Dove sono finiti? Cosa gli è successo? E non sono soltanto i dinosauri ad essere spariti. Ci sono tantissime specie animali e vegetali che sono esistite nel remoto passato ma che, a un certo punto, sono scomparse. E' il "problema delle estinzioni" che ha dato da pensare ai paleontologi per un paio di secoli almeno. 

Nei libri che leggevo da piccolo sui dinosauri c'erano già molte diverse ipotesi sulle ragioni della loro estinzione. In un libro recente di Michael Benton ("When life nearly died," 2003) ne ho trovate elencate 100, e lui dice che li' si è fermato perché sarebbero state di più. Solo il fatto che fossero così tante indica la grande confusione che regnava. Insomma, fino agli anni 1980, circa, non c'era un'idea soddisfacente sul perché i dinosauri e tante altre specie si fossero estinte - si andava da cose nebulose come la "senilità razziale" ad altre francamente improbabili, per esempio che i dinosauri fossero morti di AIDS.

Con gli anni, tuttavia, la scienza ha progredito enormemente. Oggi, possiamo dire che il problema è stato risolto: è una vera rivoluzione scientifica del ventunesimo secolo. In sostanza, le estinzioni sono una conseguenza delle emissioni di CO2 da parte di grandi eruzioni vulcaniche. Siccome c'è di mezzo la CO2 e siccome ne stiamo emettendo in gran quantità nell'atmosfera, la faccenda potrebbe riguardarci direttamente. Ovvero, potremmo essere prossimi a una nuova grande estinzione, anche se questa non sarebbe causata dai vulcani ma dall'attività umana. Ma vediamo le cose in dettaglio.

La scienza progredisce per prima cosa per mezzo di misure. Le misure servono a quantificare le cose - quando hai dei buoni dati quantitativi, allora puoi costruire delle buone teorie. Il quadro generale delle estinzioni è venuto fuori piano piano, attraverso il lavoro di generazioni di paleontologi. L'immagine si è fatta chiara nel 1982, quando Raup e Sepkoski hanno pubblicato un famoso articolo (2) che fa vedere tutte le estinzioni nel periodo detto "fanerozoico", quello delle forme di vita complesse: piante ed animali multicellulari. Ecco qua i loro risultati in una forma recente:

Vedete che l'estinzione dei dinosauri (marcata come "Cretaceous-Tertiary boundary") è soltanto uno dei tanti casi e non è nemmeno il più grave. Si parla spesso delle "cinque grandi estinzioni" per identificare quelle principali. Ma il punto è che, a partire dal lavoro di Raup e Sepkoski, sappiamo che le estinzioni non sono cose graduali, ma eventi rapidi (su scala geologica) e disastrosi. Nel caso più grave, quello della fine del Permiano, la vita terrestre ha rischiato seriamente di estinguersi completamente.

Partendo da questi dati, è evidente che la causa delle estinzioni deve essere qualcosa di veramente catastrofico - perlomeno nel caso delle cinque grandi estinzioni. A questo punto, è venuta fuori la scoperta di Luis Alvarez nel 1980 (3): un grande asteroide ha colpito la Terra più o meno al momento dell'estinzione dei dinosauri. Certamente è stata una catastrofe planetaria, ma era quella la causa dell'estinzione?

La storia dell'asteroide ha colpito la fantasia di tutti. Già i dinosauri da soli sono spettacolari, ci mettiamo anche gli effetti speciali di un impatto asteroidale e sono veramente i fuochi artificiali. Ma non solo si sono fatti film e scritto libri sull'argomento. Geologi e paleontologi si sono messi a studiare la faccenda con l'idea che forse impatto asteroidali erano la causa di tutte le estinzioni, non solo di quella dei dinosauri. E qualcuno ha anche trovato qualche traccia che ha interpretato come il risultato di altri impatti; in corrispondenza di altre estinzioni.

Questa storia ci fa vedere come la scienza si auto-corregge sulla base dei dati sperimentali. Oggi, sappiamo che non si possono spiegare le cinque grandi estinzioni con degli impatti asteroidali. Può essere stato il caso di quella dei dinosauri, ma tutte le altre sono state causate da eventi interni al sistema terrestre: grandi eruzioni vulcaniche.

C'è voluto un po' di tempo per arrivarci e, ancora nel 2001, un articolo di Wignall (4) invitava alla cautela su questa ipotesi dato che i dati erano molto incerti. Ma oggi sembra che il problema si possa definire come risolto. Nuovi dati e nuove scoperte hanno confermato la correlazione fra i grandi eventi vulcanici chiamati "Grandi Province Magmatiche" (Large Igneous Provinces, LIP) e estinzioni.

Queste grandi province magmatiche sono delle aree immense, tipicamente di aree vaste come l'Italia intera, o anche di più, dove grandi masse di basalto fuso vengono gradualmente emesse dal mantello, accumulandosi in tipiche strutture a gradini. Queste che vedete qui sotto sono alcune delle LIP del passato; oggi geologicamente inattive. Ci sono eventi simili in corso, per esempio a Yellowstone negli USA, ma per fortuna molto più deboli di quelli del passato.

Recentemente, Kidder e Worsley (1) hanno dimostrato la correlazione fra le LIP e le grandi estinzioni. Vedete nella figura seguente, dal loro lavoro, come la correlazione sia veramente ottima. Praticamente a ogni estinzione corrisponde una LIP e viceversa

Figura da Kidder e Worsley "Phanerozoic Large Igneous Provinces (LIPs), HEATT (Haline Euxinic Acidic Thermal Transgression) episodes" Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology Volume 295, Issues 1-2, 1 September 2010, Pages 162-191 

La correlazione implica anche causazione se pensiamo agli effetti di queste grandi eruzioni. Le estinzioni sono causate da una cascata di effetti che nascono in primo luogo dall'emissione nell'atmosfera di grandi quantità di biossido di carbonio che origina dalle LIP. Il biossido di carbonio causa riscaldamento globale. Il riscaldamento globale genera ulteriore biossido di carbonio - può darsi che questo causi, a sua volta, il rilascio degli idrati di metano; gas serra ancora più potenti. Il risultato, in ogni caso, è un "runaway greenhouse effect," un effetto serra incontrollato.

Il calore e la desertificazione colpiscono le specie terrestri. Ma c'è di peggio. La CO2 acidifica gli oceani e il riscaldamento globale blocca la circolazione delle correnti termoaline. Questo causa una generale "anossia oceanica" che, accoppiata alla mancanza di nutrienti minerali, causa la moria di una gran quantità di specie marine. Si sviluppano solfobatteri anaerobici che generano acido solfidrico e questo avvelena ancora altre specie. Insomma, un bel disastro dove la Terra si trasforma in una "hothouse" ("bagno turco") caldissima e inospitale per la vita. Queste condizioni hanno generato la maggior parte delle grandi estinzioni del passato.

E l'asteroide che ha ucciso i dinosauri? Beh, quello si, c'è stato, ma probabilmente non è la cosa che ha ucciso i dinosauri. Ha soltanto intensificato gli effetti di una grande provincia magmatica che - a quel tempo - si stava sviluppando in quella che oggi è l'India. Come si dice alle volte, "agli zoppi grucciate," ai dinosauri sono capitati addosso due disastri planetari insieme (potremmo dire "ai dinosauri, asteroidate").

Insomma, forse non ve ne eravate accorti, ma negli ultimi anni c'è stata una grande rivoluzione scientifica. Abbiamo capito la ragione delle grandi estinzioni del passato; un problema che era rimasto insoluto per oltre un secolo, adesso non lo è più.

E questa scoperta ci porta delle lezioni importantissime per quello che sta succedendo oggi. In primo luogo, ci fa vedere come la scienza riesca ad auto-correggersi. Partendo da un'ipotesi sbagliata ("tutte le estinzioni sono causate da impatti asteroidali") siamo arrivati a capire che non è così. Ma, più che altro, ci fa vedere come sia sensibile il sistema climatico terrestre alla presenza di CO2.

Nel passato, ci sono voluti probabilmente decine di migliaia di anni o anche molto di più perchè le grandi province magmatiche potessero emettere abbastanza CO2 da causare le grandi estinzioni. Ma noi lo stiamo facendo in pochi secoli. Gli effetti potrebbero essere veramente disastrosi: possiamo arrivare alla "sesta grande estinzione" della quale potremmo avere l'onore (per così dire) di essere causa e vittime allo stesso tempo.

E dopo le grandi estinzioni, cosa succede? Come fa il pianeta a ritornare alle condizioni di prima? Beh, per fortuna c'è sempre la buona vecchia Gaia che rimette le cose a posto. In pratica, è l'erosione dei silicati che, piano piano, riassorbe il biossido di carbonio dall'atmosfera, lo trasforma in carbonati minerali, lo sedimenta sul fondo degli oceani e, da li', lo riporta nel mantello attraverso la "subduzione"; il grande nastro trasportatore oceanico.

Ma Gaia si prende il suo tempo: dopo un episodio di LIP ci possono volere milioni di anni - anche decine di milioni - per ritornare alla varietà biologica di prima dell'estinzione. Per noi umani, è un tantino troppo lungo per poterci far conto.....

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1. David L. Kidder, Thomas R. Worsley "Phanerozoic Large Igneous Provinces (LIPs), HEATT (Haline Euxinic Acidic Thermal Transgression) episodes, and mass extinctions"  Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, Volume 295, Issues 1-2, 1 September 2010, Pages 162-191

2. Raup, D.; Sepkoski Jr, J. (1982). "Mass extinctions in the marine fossil record". Science 215 (4539): 1501–1503. 

3. Alvarez, LW, Alvarez, W, Asaro, F, and Michel, HV (1980). "Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction". Science 208 (4448): 1095–1108

4. Wignall, P.B., 2001. Large igneous provinces and mass extinctions. Earth Science Reviews 53, 1–33.