56 miljoen jaar geleden kwam er plots een enorme berg koolstof in de atmosfeer terecht. Dat had grote gevolgen voor de bossen in die tijd, blijkt uit fossiele bladcellen in het Amerikaanse Wyoming. De parallellen met de huidige opwarming zijn weinig geruststellend.
Het PETM, voluit het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum (PETM) geldt als de meest recente periode waarin de aarde een vergelijkbare sterke opwarming doormaakte. Voor het eerst is met versteende bladcellen het bladerdak uit die periode gereconstrueerd.
“We brengen CO2 sneller in de atmosfeer dan welk bekend natuurlijk proces dan ook”, legt paleobotanicus Regan Dunn uit. “De aarde heeft nog nooit een koolstofuitstoot meegemaakt in een dusdanig tempo. Het PETM biedt ons het beste venster op hoe het klimaat en de ecosystemen van de aarde reageren op een enorme koolstofinjectie voordat mensen de planeet begonnen te hervormen.”
Zo’n 56 miljoen jaar geleden warmde de aarde in relatief korte tijd 5 tot 8 graden op. Vulkanische activiteit zorgde ervoor dat grote hoeveelheden koolstof en methaan vrijkwamen uit de diepzee en de permafrost. De effecten hielden 150.000 tot 200.000 jaar aan. Zelfs de Noord- en de Zuidpool waren ijsvrij in die tijd. De oceanen verzuurden waardoor veel zeeleven uitstierf. De periode geldt als de belangrijkste historische vergelijking met de huidige opwarming.
Bruine aarde
Tijdens het PETM werd het landschap op grote schaal bruiner. Door de CO2 in de lucht, veroorzaakt door vulkanen, werd het warmer en droger. Plantensoorten trokken noordwaarts en het bladerdak werd minder dicht. Daardoor versnelde erosie en raakte de waterkringloop op het land verstoord. De vergelijking met nu is opvallend: door menselijke activiteit komt CO2 nog sneller in de atmosfeer terecht dan tijdens het PETM.
“Er vinden momenteel overal op aarde aanzienlijke sterftegolven onder bomen plaats”, zegt Dunn. “Bossen gaan achteruit door stijgende temperaturen, droogtestress, ziekteverwekkers, insectenplagen en bosbranden. En als je de bomen begint te verliezen, onze kanaries in de kolenmijn, zit je in de problemen.”
Bladcellen als tijdmachine
Maar hoe meet je de dichtheid van een bos dat 56 miljoen jaar geleden verdween? Daarvoor zijn minuscule fossiele fragmenten van de beschermende buitenlaag van bladeren gebruikt. Daarmee kon voor het eerst de zogeheten leaf area index (LAI) worden berekend. Die maat beschrijft hoeveel van de lucht door bladeren wordt bedekt en geeft daarmee een cijfer voor de dichtheid van het bladerdak.
Om de methode te ontwikkelen, werd de LAI van moderne bossen in Zuid- en Midden-Amerika gemeten. De onderzoekers richtten een camera met fisheye-lens omhoog en verzamelden direct daaronder bladfragmenten uit de bodem. De sleutel zit in de vorm van de opperhuidcellen. Bladeren die in dichte, schaduwrijke bossen groeien, hebben langgerektere en smallere cellen dan bladeren die veel zon krijgen.
“Dit is de schaduwreactie van planten: ze verlengen het blad door elke cel langer te maken”, legt Dunn uit. “Zodra de bladeren van de boom vallen en in de bodem afbreken, kan de celvorm die in de fragmenten bewaard blijft ons vertellen hoe dicht het bladerdak was waar het blad oorspronkelijk groeide.”
Duizenden cellen uit moderne bossen werden gemeten en gekoppeld aan de LAI. Vervolgens kon dit worden toegepast op fossiele bladfragmenten uit Wyoming.
Minder grote bomen
Het Wyoming van 56 miljoen jaar geleden zag er totaal anders uit dan tegenwoordig. Reusachtige Metasequoia-bomen torenden uit boven platanen, elzen, palmen en andere subtropische en tropische planten.
Gedurende meer dan tien jaar werden honderden monsters uit het Hanna Basin verzameld. Daaruit blijkt dat de bossen tijdens het PETM opener werden en minder grote bomen hadden. Dat had gevolgen voor onder meer het klimaat, de voedingsstoffenkringloop, verwering en dieren die in de bossen leefden.
Het laat een verontrustende parallel zien met het heden. Volgens satellietmetingen sinds de jaren tachtig vergroende de aarde aanvankelijk doordat extra CO2 plantengroei stimuleerde. Inmiddels is dat veranderd: onze planeet verdort. “Nu de aarde door de extra uitstoot is opgewarmd, draait deze vergroeningstrend om en worden veel delen van de aarde bruiner”, zegt Dunn. “Dit laat zien dat we een kritieke drempel zijn gepasseerd waarbij hogere temperaturen bossen nu nadelig beïnvloeden.”
Daarmee dreigt tevens een belangrijke natuurlijke buffer tegen klimaatverandering te verzwakken. “Als je bossen begint te verliezen, raak je cruciale koolstofputten kwijt”, zegt Dunn. “Het PETM herinnert ons eraan dat wanneer bossen achteruitgaan, de gevolgen in het hele klimaatsysteem merkbaar zijn.”
Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
