Naukowcy często szukają odpowiedzi na najpilniejsze wyzwania ludzkości w naturze. Jeśli chodzi o globalne ocieplenie, historia geologiczna oferuje wyjątkową, długoterminową perspektywę. Historia geologiczna Ziemi jest naznaczona okresami katastrofalnych erupcji wulkanicznych, które uwalniały ogromne ilości węgla do atmosfery i oceanów. Zwiększona ilość węgla wywołała szybkie ocieplenie klimatu, które doprowadziło do masowych wymierań na lądzie i w ekosystemach morskich. Te okresy wulkanizmu mogły również zakłócić systemy regulacji klimatu przez węgiel przez miliony lat.
Nierównowaga ekologiczna
Naukowcy zajmujący się naukami o Ziemi i środowisku z ETH w Zurychu przewodzili międzynarodowemu zespołowi naukowców z University of Arizona, University of Leeds, CNRS w Tuluzie i Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Badań nad Śniegiem Lasów i Krajobrazem (WSL) w badaniu dotyczącym tego, w jaki sposób roślinność reaguje i ewoluuje w odpowiedzi na duże zmiany klimatyczne oraz w jaki sposób takie zmiany wpływają na naturalny system regulacji klimatu opartego na węglu na Ziemi.
Opierając się na analizach geochemicznych izotopów w osadach, zespół badawczy porównał dane ze specjalnie zaprojektowanym modelem, który obejmował reprezentację roślinności i jej rolę w regulacji geologicznego systemu klimatycznego. Wykorzystali model, aby sprawdzić, jak system Ziemi reaguje na intensywne uwalnianie węgla z aktywności wulkanicznej w różnych scenariuszach. Zbadali trzy znaczące zmiany klimatyczne w historii geologicznej, w tym zdarzenie Siberian Traps, które spowodowało masowe wymieranie permsko-triasowe około 252 milionów lat temu. Profesor ETH Zurich, Taras Gerya, wskazuje: „Wydarzenie Siberian Traps uwolniło około 40 000 gigaton (Gt) węgla w ciągu 200 000 lat. Wynikający z tego wzrost średnich globalnych temperatur o 5–10°C spowodował najpoważniejsze wymieranie na Ziemi w historii geologicznej”.
Ruszaj się, dostosuj się lub zgiń
„Odbudowa roślinności po katastrofie Siberian Traps trwała kilka milionów lat, a w tym czasie ziemski system regulacji klimatu oparty na węglu był słaby i nieefektywny, co skutkowało długotrwałym ociepleniem klimatu” – wyjaśnia główny autor, Julian Rogger z ETH w Zurychu.
Naukowcy odkryli, że nasilenie takich zdarzeń zależy od tego, jak szybko emitowany węgiel może zostać zwrócony do wnętrza Ziemi — sekwestrowany przez wietrzenie minerałów krzemianowych lub produkcję węgla organicznego, usuwając węgiel z atmosfery Ziemi. Odkryli również, że czas potrzebny klimatowi do osiągnięcia nowego stanu równowagi zależał od tego, jak szybko roślinność przystosowała się do rosnących temperatur. Niektóre gatunki przystosowały się poprzez ewolucję, a inne poprzez geograficzną migrację do chłodniejszych regionów. Jednak niektóre wydarzenia geologiczne były tak katastrofalne, że gatunki roślin po prostu nie miały wystarczająco dużo czasu, aby migrować lub przystosować się do stałego wzrostu temperatury. Skutki tego pozostawiły geochemiczny ślad na ewolucji klimatu przez tysiące, być może miliony lat.
Dzisiejszy kryzys klimatyczny wywołany przez człowieka
Co to oznacza dla wywołanej przez człowieka zmiany klimatu? Badanie wykazało, że zaburzenie roślinności wydłużyło czas trwania i nasilenie ocieplenia klimatu w przeszłości geologicznej. W niektórych przypadkach osiągnięcie nowej stabilnej równowagi klimatycznej mogło zająć miliony lat ze względu na zmniejszoną zdolność roślinności do regulowania cyklu węglowego Ziemi.
„Dziś znajdujemy się w poważnym globalnym kryzysie bioklimatycznym” — komentuje Loïc Pellissier, profesor ekosystemów i ewolucji krajobrazu na ETH w Zurychu i WSL. „Nasze badanie pokazuje rolę funkcjonowania roślinności w odzyskiwaniu sił po nagłych zmianach klimatycznych. Obecnie uwalniamy gazy cieplarniane szybciej niż jakiekolwiek wcześniejsze wydarzenie wulkaniczne. Jesteśmy również główną przyczyną globalnego wylesiania, które znacznie ogranicza zdolność naturalnych ekosystemów do regulowania klimatu. To badanie, moim zdaniem, jest „sygnałem ostrzegawczym” dla społeczności globalnej”.