Het verre verleden als waarschuwing

Het PETM: uitzonderlijk snelle opwarming

Op de grens tussen het Paleoceen en het Eoceen, zo’n 56 miljoen jaar geleden (9 miljoen jaar na het uitsterven van de dinosauriërs), vond een sterke opwarming van de aarde plaats. Er zijn aanwijzingen dat kleine veranderingen in de baan van de aarde het PETM hebben ingeluid (astronomische forcering genoemd). Wetenschappers schatten dat er 3000 tot 10.000 miljard ton koolstof de oceanen en atmosfeer in is gekomen, met name in de vorm van methaan. Methaan wordt op een tijdschaal van ongeveer tien jaar afgebroken tot CO2. Over de oorzaak van het vrijkomen hiervan bestaan een aantal theorieën, onder andere het vrijkomen van methaan uit de zeebodem als gevolg van een onderzeese aardverschuiving en extreme vulkanische activiteit in de Atlantische Oceaan. Wat de oorzaak ook geweest is, de gevolgen waren wereldwijd merkbaar. Door deze koolstofimpuls warmde de aarde binnen 10.000 jaar met 4 tot 8 graden op. Een tempo dat voor geologische begrippen uitzonderlijk snel is. Dergelijke snelle perioden van opwarming worden ook wel hyperthermals genoemd.

Gevolgen voor oceaan en land

De toegenomen CO2 in de oceanen leidde tot verzuring, met het uitsterven van ongeveer 40 procent van de benthische foraminifera (kalkhoudende, eencellige diepzeeorganismen) tot gevolg. Ook nam het aantal koraalriffen sterk af. Veel soorten migreerden: tropische planten en dieren zochten op hogere breedtegraden soelaas. Anderen hadden de tijd om zich aan te passen aan het nieuwe klimaat. Een voorbeeld hiervan is dat met name hoefdieren dwerggroei vertoonden: het kleiner worden van een soort als evolutionaire respons op warmtestress en op de afname van nutriënten in planten. Het PETM wordt dan ook gezien als belangrijke drijfveer van evolutie en migratie tijdens het Paleogeen. Hoewel het PETM geen massa extinctie veroorzaakte, zijn ecosystemen sinds het PETM blijvend veranderd en zijn vooral veel diepzeeorganismen uitgestorven.

Een duidelijke les

Paleoklimatologisch onderzoek naar dit soort extreme perioden in de geschiedenis van de aarde helpt ons de klimaatgevoeligheid, feedbackmechanismen en veerkracht van ecosystemen beter te begrijpen, maar toont ook de kwetsbaarheid ervan. Het PETM laat zien dat een abrupte koolstofimpuls kan leiden tot sterke opwarming, verzuring van oceanen en ecologische verschuivingen. Na de piek in de opwarming duurde het een aantal honderdduizenden jaren voordat de uitgestoten koolstof weer was opgenomen door onder andere verwering van gesteente. Zo lang duurt het natuurlijke opruim-mechanisme van de aarde.

Nu sneller dan ooit

Toch is er een cruciaal verschil tussen toen en nu: de snelheid van de verandering. Waar de koolstofimpuls tijdens het PETM zich over duizenden jaren uitspreidde, voltrekt de huidige klimaatverandering zich in slechts enkele eeuwen. De totale koolstofuitstoot door het verbranden van fossiele brandstoffen en ontbossing bedraagt tot nu toe 720 miljard ton. In een worst-case scenario kan de menselijke uitstoot die van het PETM evenaren of zelfs overschrijden. Waar tijdens het PETM minstens 3000 miljard ton koolstof werd uitgestoten in zo'n 10.000 jaar, kan de mensheid in theorie 5000 miljard ton uitstoten in een fractie van die tijd. De oceaanverzuring gaat nu al vele malen sneller dan tijdens het PETM. Ecosystemen, waar mensen onlosmakelijk onderdeel van zijn, hebben hierdoor veel minder tijd om zich aan te passen. In de 4,54 miljard jaar durende geschiedenis van de aarde is er geen periode bekend waar zo snel, zo veel koolstof wordt uitgestoten als nu. We bevinden ons in zekere zin op onbekend terrein. Juist daarom is het PETM, ondanks de verschillen, de beste analogie die we hebben.