Dinosaurer overlevede, da CO2 var ekstremt højt. Hvorfor kan mennesker ikke?

Hvordan overlevede planter og dyr for omkring 200 millioner år siden, da kuldioxidkoncentrationen steg til 6.000 ppm? Paul Olsen, en geolog og palæontolog ved Columbia Climate Schools Lamont-Doherty Earth Observatory, ledte os igennem, hvad videnskabsmænd ved om kuldioxidniveauer over tid.

Selvom der ikke var nogen i nærheden for at måle atmosfærens CO₂ koncentration for millioner af år siden, kan palæoklimatologer rekonstruere tidligere temperatur- og kuldioxidniveauer ved hjælp af iskerner, træringe, koraller, gamle pollen og sedimentære bjergarter. Disse naturlige registreringer af klimaudsving kan også afsløre, hvordan forskellige dyr og planter trivedes eller gik til grunde i forskellige geologiske perioder.

Mens de for eksempel studerer dinosaurernes tidsalder, dissekerer nogle forskere blade, der blev fanget i sedimentlag. "De små huller i huden på blade er mere almindelige, når der er lavere kuldioxidniveauer," forklarede Paul Olsen, en geolog og palæontolog ved Columbia Climate Schools Lamont-Doherty Earth Observatory.

Forskere som Olsen har gentagne gange fundet ud af, at organismer i flere perioder af Jordens historie har oplevet radikalt højere koncentrationer af kuldioxid og varmere gennemsnitstemperaturer end i dag. Det betyder dog ikke, at alt vil være i orden, hvis vi bliver ved med at opvarme planeten ved at brænde fossile brændstoffer.

"Problemet i dag er ikke højere globale temperaturer eller kuldioxidniveauer alene. Problemet er forandringshastigheden," forklarede Olsen. "Gennem det meste af Jordens historie har kuldioxidniveauerne generelt ændret sig meget langsomt. Det gav organismer og deres økosystemer tilstrækkelig tid til at tilpasse sig klimaændringer gennem både evolution og migration."

Klimaforskere advarer om, at i løbet af det næste århundrede vil forandringshastigheden være 10 gange hurtigere end noget klimamønster, der udspillede sig i de sidste 65 millioner år. På grund af nutidens hurtige opvarmning kan op til 14 procent af alle planter og dyr på land stå over for udryddelse i de kommende årtier, ifølge en rapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer.

Jordens klimatiske op- og nedture

I den kambriske periode, som varede fra 542 millioner til 485,4 millioner år siden, anslår nogle kilder, at CO₂ niveauerne kan have været omkring 20 gange højere end i dag, og temperaturerne var varmere med 10 grader Celsius.

Levende ting syntes ikke at have noget imod de brændende forhold. I løbet af denne tid førte iltningen af ​​havene til et udbrud af liv kendt som "den kambriske eksplosion." Der var en bred vifte af havdyr som trilobitter, inklusive større gamle rovdyr kaldet Anomalocaris og snegleformede dyr med skaller. I mellemtiden, på land, begyndte de tidligste planter at slå rod for omkring 500 millioner år siden, og de nyder muligvis høje niveauer af atmosfærisk kuldioxid, sagde Olsen.

"Men fuldmagterne fra 500 til 400 millioner år siden er ikke så godt udarbejdet på nuværende tidspunkt," advarede han. "De fleste af dataene og graferne for kuldioxidniveauer i Jordens historie starter for omkring 350 millioner år siden."

I den ordoviciske periode (omkring 488,3 til 443,8 millioner år siden) var havniveauet så meget som 220 meter højere end i dag; regionerne nord for det tropiske bælte lå under havet. Primitive fisk, røde alger, koraller og et par andre havdyr som blæksprutter og snegle var en del af blomstrende økosystemer – indtil de blev ramt af en hidtil uset tragedie, som kan være blevet udløst af pludselige ændringer i CO_{2 niveauer.}

Det var Jordens første store masseudryddelse. Fra omkring 443 millioner år siden udslettede den cirka 85 procent af alle marine arter i op til to millioner år. Årsagen er stadig ukendt, men nogle videnskabsmænd spekulerer i, at det kan have været forbundet med dannelsen af ​​massive gletsjere og et drastisk fald i havniveauet, efter at superkontinentet Gondwana drev mod Sydpolen. En undersøgelse fra 2012 antydede, at de første landplanter kunne have fået globale temperaturer til at falde ved at absorbere CO₂ , der udløser en istid. Omvendt, i en undersøgelse fra 2020, antog Canada-baserede forskere, at udbredte vulkanudbrud frigav enorme mængder kuldioxid, der brat opvarmede planeten og satte gang i to pulser af masseudryddelse inden for to millioner år.

Hvordan overlevede dinosaurer på trods af usædvanlig høj CO₂ niveauer?

Triasperioden (252 til 201 millioner år siden) startede dinosaurernes tidsalder.

"Dengang var det ekstremt varmt, fordi koncentrationerne af atmosfærisk kuldioxid var fem gange højere end nutidens niveauer," forklarede Olsen. "Og alligevel trivedes livet i havet og på land."

I begyndelsen af ​​triasperioden omfattede superkontinentet Pangea landmassen på alle syv nutidige kontinenter. Pattedyrlignende krybdyr eller synapsider dominerede verden. Frøer og salamandere var lige begyndt at udvikle sig. Efter dette overtog en bredere række af arkosaurer – en gruppe af krybdyr, der omfatter krokodiller, fugle og dinosaurer – over.

De første dinosaurer dukkede op for omkring 232 millioner år siden. De var så små som hunde.

For det sene trias og tidligere jura (ca. 237-174 millioner år siden) fandt videnskabsmænd ingen beviser for polære glacialiskapper i fossile optegnelser - sandsynligvis et resultat af kuldioxidniveauer, der kan have nået så højt som 6.000 ppm. Under denne drivhustilstand dækkede tætte nåle- og løvskove det meste af Pangea fra Nordpolen og Sydpolen til de subtropiske breddegrader.

Men for omkring 230 millioner år siden begyndte Pangea at bryde op. Mens Nordamerika drev væk fra Eurasien og Afrika, trængte magma ind i jordskorpen over et enormt område og forårsagede et af de mest betydningsfulde vulkanudbrud i jordens historie. Det udløste en masseudryddelsesbegivenhed for 202 millioner år siden, der eliminerede 80 procent af alle organismer, inklusive mange tidligere dominerende typer af store tropiske krybdyr fra Trias, såsom de krokodillelignende phytosaurer.

De fleste forskere mener, at ende-trias-masseudryddelsen er direkte forbundet med de udbredte vulkanudbrud, sagde Olsen. Hvert udbrud kan have varet uafbrudt i ti eller endda hundreder af år, og der var mange udbrud. De var forbundet med en brat fordobling til tredobling af atmosfærisk kuldioxid inden for kort tid.

"Det er ret sammenligneligt med, hvad mennesker gør ved planeten nu," sagde han. En undersøgelse fra 2019 afslørede, at menneskelige aktiviteter årligt frigiver op til 100 gange mere kulstof i atmosfæren end vulkaner.

De usædvanligt høje kuldioxidniveauer for 202 millioner år siden resulterede i havforsuring og anoxi eller tab af ilt under vandet. Olsen og hans kolleger identificerede disse faktorer som de største drivkræfter bag denne store masseudryddelse, der udslettede marine hvirvelløse dyr og koraller.

I en nylig undersøgelse fandt de ud af, at enorme mængder svovldioxid også blev pumpet ud i atmosfæren under de forskellige pulser af vulkanudbrud. Det forårsagede intense, omend korte, kolde perioder, da svovlaerosoler reflekterede sollys ud i det ydre rum.

"Den kolde periode har måske kun varet i nogle få år eller højst 100 år," forklarede Olsen. På landjorden eliminerede vulkanske vintre dyr, der ikke havde isolering såsom fjer, fedt eller tykke lag af pels. Dinosaurer, der havde tilstrækkelig isolering, overlevede og tog over.

Efter hver korte kuldeperiode oplevede Jorden titusinder til hundredtusinder af år med global opvarmning på grund af de bratte stigninger i atmosfæriske kuldioxidniveauer fra udbruddene.

Hvordan gik de globale temperaturer og CO₂ stabiliseres niveauerne, før folk kom?

Ekstremt høje koncentrationer af kuldioxid forsvinder fra atmosfæren gennem tre store mekanismer. Den første er, at havet absorberer store mængder af det for at skabe en ligevægt i atmosfæren.

Jordens anden mekanisme til at suge CO₂ ud af luften er gennem forvitring af sten. Produkterne af denne type naturlig kulstofbinding ender i havene som kalksten.

Den tredje mekanisme er fotosyntese. Planter absorberer kuldioxid, og hvis de bliver begravet i sedimenter, før de nedbrydes, bliver kulstoffet i deres væv lagret under jorden. Disse tre mekanismer opstår langsomt over flere tusinde år.

"Men når Jorden oplever hurtige ændringer i koncentrationerne af atmosfærisk CO₂ - ligesom det, vi oplever i dag på grund af menneskelige aktiviteter - reagerer disse tre mekanismer ikke hurtigt nok til at kompensere for de svimlende ændringer," forklarede Olsen.

I løbet af de sidste 60 år er den årlige stigningstakt i atmosfærisk CO₂ har været 100 gange hurtigere end de relativt nylige naturlige stigninger, der fandt sted for omkring 17.000 år siden i slutningen af ​​sidste istid. I 2021 er den globale gennemsnitlige koncentration af CO₂ ramte sit højeste registrerede niveau på 414,72 ppm.

"Dette svarer til ændringshastigheden, der fandt sted for omkring 202 millioner år siden, efter gigantiske vulkanudbrud og også efter asteroide-nedslag, der udløste den femte masseudryddelse for omkring 66 millioner år siden," tilføjede Olsen.

Kunne mennesker overleve fjendtlige klimatiske forhold som dem i dinosaurernes tidsalder?

Selvom Jorden tidligere har set utallige udsving i kuldioxidniveauer, har de fleste af dem været med hastigheder, hvormed organismer har været i stand til at tilpasse sig og udvikle sig til klimaændringer. Dette er mindre sandsynligt i dagens hurtige opvarmningstempo.

"Den forandringshastighed, som vi oplever i dag på grund af menneskedrevne drivhusgasemissioner er blandt de allerhøjeste, som Jorden nogensinde har set," sagde Olsen. "Højere niveauer af kuldioxid i atmosfæren er normale tilstande for vores planet. Vores nuværende lavere tilstand er usædvanlig. Alligevel er det denne forandringshastighed, der er den vigtigste."

Olsen antog, at selv med ekstrem høj atmosfærisk CO₂ niveauer på 6.000 ppm, der blev registreret under dinosaurernes tidsalder og den efterfølgende globale opvarmning, kunne mennesker potentielt overleve – takket være teknologiske fremskridt snarere end evolution.

Og selvom de indre regioner på kontinenter ville være ulidelige varme, kan steder på højere breddegrader stadig være kølige og beboelige.

Men med høje rater af klimaændringer over korte perioder advarede Olsen om, at der vil være betydelige sociale forstyrrelser på grund af begrænsede fødevare- og vandressourcer – hvilket resulterer i krige og konflikter.

Med andre ord kunne vores art teoretisk overleve, men vi ville nok ikke leve vores bedste liv. + Udforsk yderligere

Dinosaurer tog over midt i is, ikke varme, siger en ny undersøgelse af gammel masseudryddelse

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.