Pflanzen brauchen Jahrmillionen, um sich von Klimaschocks zu erholen

Wissenschaftler:innen suchen oft in der Umwelt nach Antworten auf die dr?ngendsten Probleme der Menschheit. In Bezug auf die aktuelle globale Erw?rmung bietet die Geologie Einblicke, die zeitlich weit zur¨¹ckreichen. Denn in der Erdgeschichte gab es mehrere Perioden mit besonders ausgepr?gtem Vulkanismus, bei denen grosse Mengen an Treibhausgasen in die Atmosph?re gelangten. Dies l?ste rasche Klimaerw?rmungen aus, die in Extremf?llen zu Massenaussterben von Arten an Land und in den Ozeanen f¨¹hrten. Diese Phasen extremen Vulkanismus k?nnten den Kohlenstoffkreislauf und damit das Klima f¨¹r Millionen von Jahren gest?rt haben.

?kologisches Ungleichgewicht

Erd- und Umweltwissenschaftler:innen der ETH Z¨¹rich zeigen nun in einer neuen Studie in der Fachzeitschrift Science, wie die Vegetation in der Vergangenheit auf starke Klimaver?nderungen reagierte und sich daran anpasste und wie solche Ver?nderungen das nat¨¹rliche Regulierungssystem von Kohlenstoffkreislauf und Klima beeinflussen.

F¨¹r diese Studie arbeiteten die Forschenden mit Kolleg:innen der Universit?ten von Arizona und Leeds (GB), des CNRS Toulouse und der Eidgen?ssischen Forschungsanstalt f¨¹r Wald, Schnee und Landschaft (WSL) zusammen.

Das Forschungsteam nutzte Isotopenanalysen von Sedimenten und verglich diese Daten mit einem von ihnen erstellten Computermodell. Das Modell bildet die Vegetation und ihre Rolle bei der Regulierung des geologischen Klimasystems ab.

Mit ihrem Modell haben die Forschenden verschiedene Szenarien durchgespielt, wie die Erde und ihre Vegetation auf die starke Freisetzung von Kohlenstoff durch vulkanische Aktivit?ten reagiert. Sie untersuchten insbesondere drei bedeutende Klima?nderungen in der Erdgeschichte, darunter das Sibirische Trapp-Ereignis vor etwa 252 Millionen Jahren, das das Massenaussterben am ?bergang vom Perm zur Trias ausl?ste.

?Das Sibirische Trapp-Ereignis setzte w?hrend 200¡¯000 Jahren rund 40¡¯000 Gigatonnen Kohlenstoff frei. Die Folge war ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um f¨¹nf bis zehn Grad Celsius. Dieser Klimaschock f¨¹hrte zum gr?ssten Artensterben der Erdgeschichte?, erkl?rt Taras Gerya, Professor f¨¹r Geophysik an der ETH Z¨¹rich.

Ausweichen, anpassen oder aussterben

?Es dauerte mehrere Millionen Jahre, bis sich die Vegetation von diesem Ereignis erholt hatte. W?hrend dieser Erholungsperiode  war das Kohlenstoff-Klima-Regulierungssystem der Erde wahrscheinlich schwach und ineffizient, was zu einer langfristigen Klimaerw?rmung f¨¹hrte?, erkl?rt Julian Rogger, Doktorand in den Gruppen von ETH-Professoren Taras Gerya und Lo?c Pellissier und Erstautor der Studie.

Die Forschenden fanden heraus, dass die Schwere solcher Ereignisse davon abh?ngt, wie schnell der emittierte Kohlenstoff gebunden werden kann, zum Beispiel durch die Verwitterung von Silikatmineralien oder als organischer Kohlenstoff in Sedimenten.

Die Forschenden zeigen auch, dass die Zeit, die das Klima braucht, um einen neuen Gleichgewichtszustand zu erreichen, davon abh?ngt, wie schnell sich die Vegetation an die steigenden Temperaturen angepasst hat. Einige Pflanzenarten konnten sich durch Evolution anpassen. Andere fanden in k¨¹hleren Regionen einen neuen Lebensraum. Einige geologische Ereignisse waren jedoch so katastrophal, dass viele Pflanzen nicht gen¨¹gend Zeit hatten, um sich an den anhaltenden Temperaturanstieg anzupassen oder geografisch auszuweichen. Die Folgen dieser Ereignisse pr?gten die geochemische Entwicklung des Klimas f¨¹r Tausende oder gar Millionen von Jahren.

Die heutige menschengemachte Klimakrise

Was bedeutet dies f¨¹r den vom Menschen verursachten Klimawandel? Die Forscherinnen und Forscher zeigen in ihrer Studie, dass St?rungen der Pflanzenwelt in der Vergangenheit die Dauer und Schwere von Klimaerw?rmungen erh?ht haben. In gewissen F?llen hat es Millionen von Jahren gedauert, bis sich ein neues stabiles Klimagleichgewicht eingestellt hat. Der Grund daf¨¹r ist, dass die Vegetation weniger in der Lage war, den Kohlenstoffkreislauf der Erde zu regulieren.

?Wir befinden uns heute in einer globalen bioklimatischen Krise?, sagt Lo?c Pellissier, Professor f¨¹r ?kosysteme und Landschaftsentwicklung an der ETH Z¨¹rich und der WSL. ?Unsere Studie zeigt, wie wichtig funktionierende Vegetationssysteme sind, damit sich die Erde von klimatischen Ver?nderungen erholen kann. Wir setzen heute schneller Treibhausgase frei als alle bisherigen Vulkanereignisse. Wir Menschen sind auch die Hauptursache f¨¹r die weltweite Entwaldung, die die F?higkeit nat¨¹rlicher ?kosysteme zur Klimaregulierung stark einschr?nkt. Die Weltgemeinschaft sollte unsere Studie als einen Weckruf auffassen.?