De atmosfeer in de tijd van de allereerste bossen bevatte veel minder CO2 dan gedacht. Dit heeft grote gevolgen voor hoe het klimaat eruitzag in de tijd ver voor reptielen en dinosaurussen de dienst uitmaakten op onze planeet.

Ons begrip van het klimaat 400 miljoen jaar geleden, de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer en het effect van de eerste bossen op aarde wordt volledig op z’n kop gezet door een nieuwe Deens-Britse studie. Landplanten blijken een veel grotere invloed op het klimaat te hebben gehad dan eerder werd aangenomen. Tot nu toe dachten wetenschappers dat er erg veel CO2 in de atmosfeer zat in het vroege Devoon circa 400 miljoen jaar geleden en dat met de opkomst van de eerste bomen en bossen het CO2-niveau enorm afnam. Tegelijkertijd zou het klimaat op aarde flink zijn afgekoeld. Maar dat blijkt allemaal niet te kloppen.

Nieuw paleoklimaatmodel
“In de studie hebben we uitgelegd hoe we tot nauwkeurige schattingen van de CO2-niveaus zijn gekomen en hoe we deze data hebben gebruikt om een paleoklimaatmodel te ontwikkelen. De uitkomsten maken duidelijk dat de gemiddelde temperatuur en de temperatuurverdeling van het vroege en midden-Devoon (410 tot 380 miljoen jaar geleden) vergelijkbaar zijn met die van tegenwoordig”, zegt professor Barry Lomax van de University of Nottingham tegen Scientias.nl.

Uit onderzoek van fossielen van landplanten en soortgelijke moderne planten blijkt dat de klimatologische omstandigheden en CO2-concentraties vroeger heel anders waren dan gedacht. Het maakt dat we anders moeten kijken naar de invloed van landplanten en bomen op het klimaat.

De tijd voor bomen en tetrapoden
Lomax legt uit: “In het tijdvak waar wij ons op richten, liepen er nog geen tetrapoden (viervoeters), zoals reptielachtigen of dinosaurussen rond op aarde. Er waren alleen geleedpotigen die verwant zijn aan de moderne miljoenpoten, duizendpoten en spinachtigen. Voor ons onderzoek zijn planten dus veel interessanter. Wij hebben onze conclusies kunnen halen uit koolstofdatering van fossielen en de analyse van stomata (huidmondjes) aan het oppervlak van landplanten.”

Ongeveer 385 miljoen jaar geleden begon het land op aarde vol te groeien met hoge bomen en bossen. Voor die tijd waren er alleen groene struikachtige planten met ondiepe wortels, die geen bloemen hadden. De aarde was bezaaid met deze landplanten. We hebben altijd geleerd dat de atmosfeer in die tijd veel meer CO2 bevatte dan nu en dat er een veel warmer en vochtiger klimaat heerste door het intense broeikaseffect. Pas na de opkomst van bomen zou het CO2-niveau omlaag zijn gegaan, met een koeler klimaat en ijzige polen tot gevolg. Deze hypothese blijkt niet te kloppen. “De onderzoeksresultaten waren een grote verrassing voor ons. Ik denk niet dat iemand van het team had gedacht dat de CO2-concentratie in het Devoon zo laag zou zijn.”

Huidmondjes vertellen het verhaal
“Om schattingen te kunnen doen van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer in de periode 410 tot 380 miljoen jaar geleden, hebben we nieuwe technologie gebruikt. De nieuwe methode maakt nauwkeurige schattingen van paleo-CO2 mogelijk, op basis van de stabiele isotopensamenstelling van een plant. Hieruit kunnen we informatie halen over de functie, grootte en aantallen stomata (huidmondjes) op landplanten”, legt Lomax uit.

De studie bouwt voort op het baanbrekende werk van professor Ian Woodward van de Sheffield University die ontdekte dat er een negatieve relatie bestaat tussen het aantal huidmondjes op een bladoppervlak en de concentratie van CO2 in de atmosfeer. “Dit stelt ons in staat om plantenfossielen te gebruiken als ‘geheugenopslag’ van klimatologische omstandigheden in ver vervlogen tijden en maakt het mogelijk om te achterhalen wat de CO2-concentraties zijn geweest honderden miljoenen jaren geleden op aarde”, vertelt Lomax.

Fluctuaties in CO2-niveau 
Klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat CO2 een cruciale rol speelt bij de ontwikkeling van het klimaat op aarde, zowel nu als in het verleden. Daarom is het een grote uitdaging voor aardwetenschappers om te doorgronden welke variabelen zorgen voor fluctuaties in CO2-niveaus in de atmosfeer door de jaren heen. Nieuwe technologie maakt steeds nauwkeuriger onderzoek mogelijk, met steeds minder schade aan de fossiele bodemschatten. “De monsters waaraan we hebben gewerkt zijn schaars en kostbaar. Het proces van isotopenanalyse is destructief, je kunt een monster maar één keer gebruiken. De technologische vooruitgang stelde ons nu in staat om zeer kleine hoeveelheden plantaardig materiaal te gebruiken om onze metingen te doen”, besluit Lomax.