Der Rückgang des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre während der Kleinen Eiszeit wurde nicht von New-World-Pionieren verursacht, die sich, wie bisher angenommen, einen Schnitt durch die Landwirtschaft der Ureinwohner Amerikas gemacht haben.

Stattdessen unsere neue Analyse der in antarktischen Eisbohrkernen enthaltenen Klimaaufzeichnungen legen nahe, dass der Rückgang des atmosphärischen CO? Während der Kälteperiode von 1500 bis 1750 wurde der Anstieg der Kohlenstoffemissionen durch die erhöhte Nettoaufnahme von Kohlenstoff durch Pflanzen verursacht.

Dies wiederum deutet darauf hin, dass Pflanzen, die auf sinkende Temperaturen mit der Aufnahme von mehr Kohlenstoff reagierten, wahrscheinlich auch auf den derzeit steigenden CO2-Ausstoß reagieren würden. indem noch mehr davon in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Historische Atmosphären

Atmosphärisches CO? Die Konzentrationen waren von vor etwa 2000 Jahren bis zum Beginn der industriellen Revolution ziemlich stabil und haben seitdem begonnen, dies zu tun dramatisch klettern. Es gab jedoch relativ kleine Verschiebungen, wie sie während der Kleinen Eiszeit (LIA) beobachtet wurden.

Kohlendioxid zirkuliert auf natürliche Weise zwischen der Atmosphäre, dem Land und dem Ozean. An Land wird es durch die Photosynthese der Pflanzen aus der Atmosphäre entfernt und bei der Zersetzung von Pflanzenmaterial wieder zurückgegeben. Normalerweise gleichen sich diese Prozesse aus, aber eine Änderung der Geschwindigkeit eines dieser Prozesse kann atmosphärisches CO verschieben? Ebenen zu einem neuen Gleichgewicht.

Wenn die Zersetzung bei Erwärmung zunimmt, verlangsamt sich die Umwälzung oder macht sie rückgängig, wodurch mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre verbleibt, was das Klima noch weiter erwärmt und so weiter.

Die LIA entsprach dem Beginn der europäischen Kolonialisierung der Neuen Welt. Europäische Krankheiten haben die Bevölkerungen in Amerika zerstört, und eine Theorie vertrat die Auffassung, dass dies zu einem Rückgang der einheimischen Landwirtschaft führte, was wiederum zum Nachwachsen der Wälder führte und erhebliche Mengen CO aufnahm? aus der Atmosphäre. Dies wurde als das erste geologisch erkennbare Zeichen menschlichen Einflusses auf den Globus und damit als Beginn des Anthropozäns angesehen.

Aber war das tatsächlich so? Unsere Studie legt nahe, dass dies nicht der Fall ist, da wir zwar relativ sicher sein können, dass sich die LIA im CO ändert? Während die Konzentration auf Unterschiede im Verhalten von Landpflanzen zurückzuführen war, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Veränderung eine Reaktion auf das sich ändernde Klima und nicht auf vom Menschen verursachte Veränderungen der Vegetationsbedeckung war.

Auf Spurensuche

Wie können wir das erkennen? Wir wissen, dass an dem Prozess Landpflanzen beteiligt waren, weil die Atmosphäre während des LIA noch weniger CO enthielt? enthält das Isotop Kohlenstoff-12, das von photosynthetischen Pflanzen bevorzugt wird.

Aber woher wissen wir, ob die Veränderungen auf Veränderungen in der Vegetationsbedeckung oder auf Klimarückwirkungen zurückzuführen sind? Um dies zu beantworten, haben wir uns ein anderes Gas angesehen, Carbonylsulfid (COS), das zusammen mit Kohlendioxid ebenfalls in Luftblasen eingeschlossen ist. Dieses Molekül hat fast die gleiche Struktur wie CO?, außer dass eines der Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt ist.

Dies ist nahe genug, um die Pflanzen auszutricksen, die es während der Photosynthese aufnehmen. Aber im Gegensatz zu CO? wird COS bei der Zersetzung von Pflanzenmaterial nicht freigesetzt, so dass eine Steigerung der Photosynthese zu einem Rückgang des atmosphärischen COS führt.

Dies bedeutet, dass die "frühe Anthropozän" -Hypothese eine testbare Konsequenz hat: Sie hätte zu einer beobachtbaren Reduktion der COS-Konzentrationen innerhalb der Eisbohrkerne führen müssen. Als wir uns jedoch den Eiskernbericht ansahen, stellten wir fest, dass es einen Anstieg gab. Dies deutet darauf hin, dass die Photosynthese während des LIA tatsächlich zurückging, anstatt zuzunehmen, wie wir es erwarten würden, wenn der Unterschied auf das Wiederaufwachsen des Waldes zurückzuführen wäre.

Dies bedeutet, dass der Rückgang des atmosphärischen CO? während des LIA dürfte eher eine direkte Reaktion auf die sinkenden Temperaturen gewesen sein. Das kühle Klima der LIA reduzierte die Photosynthese, verlangsamte aber auch die Atmung und Zersetzung der Pflanzen, mit dem Nettoeffekt, dass mehr CO? wurde in kühlen Perioden von der Landbiosphäre aufgenommen.

Was ist mit der Zukunft?

Die Kehrseite davon ist, dass das Gegenteil passieren kann, wenn die Temperaturen wie jetzt steigen. Steigende Temperaturen bedeuten wahrscheinlich noch mehr CO? aus der terrestrischen Biosphäre freigesetzt werden. Während Pflanzen ihre Photosynthese mit der Erwärmung der Erde weiter steigern, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Zersetzung der Pflanzen noch stärker zunimmt, was bedeutet, dass weniger Kohlenstoff im Boden verbleibt.

Das ist besorgniserregend, denn wie wir wissen, hat der Mensch eine neue Kohlenstoffquelle erschlossen: fossile Brennstoffe, die zuvor unterirdisch abgesperrt wurden. Wir geben schnell viel von diesem gespeicherten Kohlenstoff in die Atmosphäre zurück, und das Land und der Ozean entfernen nur etwa die Hälfte von dem, was wir hinzufügen.

Unsere Entdeckung legt nahe, dass jeder Temperaturanstieg um etwa 20 Teile pro Million zusätzliches Kohlendioxid in der Atmosphäre zur Folge hat. Dies liegt etwa in der Mitte der Erwartung von Klimamodellen. Das heißt, wenn wir die globale Erwärmung auf weniger als 2? der durchschnittlichen vorindustriellen Temperaturen im Einklang mit der Paris Klimaabkommen, müssen wir diese positive Rückkopplungsschleife berücksichtigen, was bedeutet, dass je mehr die Temperaturen steigen, desto mehr CO2 entsteht? werden aus den Landschaften der Welt befreit.

Über den Autor

Peter Rayner, Professor, University of Melbourne

Cathy Trudinger, Senior Research Scientist, CSIRO

David Etheridge, Principal Research Scientist, CSIRO,

Mauro Rubino,, Zweite Universität von Neapel

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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