Um zu verstehen, wie sich die aktuelle globale Erwärmung auswirken könnte, bietet die Geologie einige Hinweise. Denn in der Erdgeschichte gab es mehrere Perioden mit besonders ausgeprägtem Vulkanismus, bei denen große Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre gelangten. Die folgenden Klimaerwärmungen führten in Extremfällen zu Massenaussterben von Arten an Land und in den Ozeanen. Diese Phasen von extremem Vulkanismus könnten den Kohlenstoffkreislauf und damit das Klima für Millionen von Jahren gestört haben.

Ökologisches Ungleichgewicht

Erd- und Umweltwissenschaftler der ETH Zürich haben im Rahmen einer Studie untersucht, wie die Vegetation in der Vergangenheit auf starke Klimaveränderungen reagierte und sich daran anpasste – und wie solche Veränderungen das natürliche Regulierungssystem von Kohlenstoffkreislauf und Klima beeinflussten. Die Forschungsgruppe, zu der auch Forschende der Universitäten von Arizona und Leeds, des CNRS Toulouse und der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft gehörten, nutzte Isotopenanalysen von Sedimenten und verglich sie mit einem eigens erstellten Computermodell. Das Modell bildet die Vegetation und ihre Rolle bei der Regulierung des geologischen Klimasystems ab.

Damit wurden nun verschiedene Szenarien durchgespielt, wie die Erde und ihre Vegetation auf die starke Freisetzung von Kohlenstoff durch vulkanische Aktivitäten reagiert. Eine der untersuchten Klimaänderungen in der Erdgeschichte war das Sibirische Trapp-Ereignis vor etwa 252 Millionen Jahren, das das Massenaussterben am Übergang vom Perm zur Trias auslöste. Taras Gerya, Professor für Geophysik an der ETH Zürich, erklärt, was damals geschah: „Das Sibirische Trapp-Ereignis setzte im Laufe von 200 000 Jahren rund 40 000 Gigatonnen Kohlenstoff frei. Die Folge war ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um 5 bis 10 Grad Celsius. Dieser Klimaschock führte zum größten Artensterben der Erdgeschichte.“

Ausweichen, anpassen oder aussterben

In der Folge dauerte es mehrere Millionen Jahre, bis sich die Vegetation erholt hatte. Während dieser Phase, nehmen die Wissenschaftler an, war das Kohlenstoff-Klima-Regulierungssystem der Erde wahrscheinlich schwach und ineffizient, was zu einer langfristigen Klimaerwärmung führte. Die Modellrechnungen ergaben, dass die Schwere solcher Ereignisse davon abhängt, 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 abhängt, wie schnell sich die Vegetation an steigende Temperaturen anpassen konnte. Einige Pflanzenarten konnten sich durch Evolution anpassen. Andere fanden in kühleren Regionen einen neuen Lebensraum. Einige geologische Ereignisse waren jedoch so katastrophal, dass vielen Pflanzen nicht genügend Zeit blieb, um sich anzupassen oder geografisch auszuweichen.

Die heutige menschengemachte Klimakrise

Was bedeutet dies für den vom Menschen verursachten Klimawandel? Die Forschenden zeigen in ihrer Studie, dass Störungen der Pflanzenwelt in der Vergangenheit die Dauer und Schwere von Klimaerwärmungen erhöht haben – weil die Vegetation weniger in der Lage war, den Kohlenstoffkreislauf der Erde zu regulieren. In manchen Fällen hat es Millionen von Jahren gedauert, bis sich ein neues stabiles Klimagleichgewicht eingestellt hat.

Loïc Pellissier, Professor für Ökosysteme und Landschaftsentwicklung an der ETH Zürich und der WSL, zieht folgende Schlüsse: „Wir befinden uns in einer globalen bioklimatischen Krise. Unsere Studie zeigt, wie wichtig funktionierende Vegetationssysteme sind, damit sich die Erde von klimatischen Veränderungen erholen kann. Wir setzen aber heute schneller Treibhausgase frei als alle bisherigen Vulkanereignisse. Wir Menschen sind auch die Hauptursache für die weltweite Entwaldung, die die Fähigkeit natürlicher Ökosysteme zur Klimaregulierung stark einschränkt. Die Weltgemeinschaft sollte unsere Studie als einen Weckruf auffassen.“

Quelle: ETH Zürich