Ptali jste se: Dinosauři přežili, když byl CO2 extrémně vysoký. Proč nemohou lidé?

Ptali jste se: Dinosauři přežili, když byl CO2 extrémně vysoký.  Proč nemohou lidé?

Ptali jste se: Dinosauři přežili, když byl CO2 extrémně vysoký. Proč nemohou lidé?

„You Asked“ je série, ve které odborníci z Earth Institute řeší otázky čtenářů o vědě a udržitelnosti. Čtenář se na nás obrátil s touto otázkou: Jak přežily rostliny a zvířata asi před 200 miliony let, kdy koncentrace oxidu uhličitého vzrostla na 6 000 částic na milion?Paul Olsengeolog a paleontolog z Columbia Climate School’s Lamont-Doherty Earth Observatory, nás provedl tím, co vědci vědí o hladinách oxidu uhličitého v průběhu času.

Paul Olsen je geolog a paleontolog na Columbia Climate School’s Lamont-Doherty Earth Observatory. Foto: Kevin Krajick/Columbia Climate School

Přestože před miliony let nebyl nikdo, kdo by změřil koncentraci CO2 v atmosféře, paleoklimatologové mohou rekonstruovat minulé teploty a úrovně oxidu uhličitého pomocí ledových jader, letokruhů, korálů, starověkého pylu a sedimentárních hornin. Tyto přirozené záznamy kolísání klimatu mohou také odhalit, jak se různým zvířatům a rostlinám dařilo nebo jak zahynuly během různých geologických období.

Při studiu věku dinosaurů například někteří výzkumníci pitvají listy, které uvízly ve vrstvách sedimentů. “Malé dírky v pokožce listů jsou častější, když jsou nižší hladiny oxidu uhličitého,” vysvětlil Olsen.

Vědci jako Olsen opakovaně zjistili, že během několika období historie Země zažívaly organismy radikálně vyšší koncentrace oxidu uhličitého a vyšší průměrné teploty než dnes. To však neznamená, že vše bude v pořádku, pokud budeme dál ohřívat planetu spalováním fosilních paliv.

„Problémem dneška není pouze vyšší globální teplota nebo hladina oxidu uhličitého. Problémem je rychlost změny,“ vysvětlil Olsen. „V průběhu většiny historie Země se hladiny oxidu uhličitého obecně měnily velmi pomalu. To dalo organismům a jejich ekosystémům dostatek času, aby se adaptovaly na změnu klimatu prostřednictvím evoluce i migrace.

Klimatologové varují, že během příštího století bude rychlost změn 10krát rychlejší než jakýkoli klimatický vzorec, který se rozvinul za posledních 65 milionů let. Kvůli dnešnímu rychlému tempu oteplování může v příštích desetiletích čelit vyhynutí až 14 procent všech rostlin a živočichů na souši, uvádí zpráva Mezivládního panelu pro změnu klimatu.

Klimatické vzestupy a pády na Zemi

Během kambrického období, které trvalo před 542 miliony až 485,4 miliony let, některé zdroje odhadují, že úrovně CO2 mohly být asi 20krát vyšší než dnes a teploty byly vyšší o 10 stupňů Celsia.

Živým tvorům žhavé podmínky nevadily. Během této doby vedlo okysličení oceánů k výbuchu života známému jako „kambrická exploze“. Existovala rozmanitá škála mořských tvorů, jako jsou trilobiti, včetně větších starověkých predátorů tzv anomalocarisa zvířata ve tvaru slimáka s mušlemi. Mezitím na souši začaly první rostliny zakořeňovat asi před 500 miliony let a pravděpodobně si užívaly vysoké úrovně atmosférického oxidu uhličitého, řekl Olsen.

“Ale proxy z doby před 500 až 400 miliony let nejsou v této době tak dobře propracované,” varoval. “Většina dat a grafů hladin oxidu uhličitého v historii Země začíná zhruba před 350 miliony let.”

graf co2

Rekonstrukce hladin oxidu uhličitého za posledních 400 milionů let nebo tak nějak. Modré oblasti označují doby ledové. Graf ukazuje, že k několika událostem hromadného vymírání došlo přibližně ve stejnou dobu jako rychlé změny hladin CO2. Zdroj: Foster et al., 2017, s úpravami Paula Olsena

Během ordovického období (asi před 488,3 až 443,8 miliony let) byla hladina moře až o 220 metrů výše než dnes; oblasti severně od tropického pásu byly pod oceánem. Primitivní ryby, červené řasy, korály a několik dalších mořských živočichů, jako jsou hlavonožci a plži, byly součástí prosperujících ekosystémů – dokud je nepostihla bezprecedentní tragédie, která mohla být vyvolána náhlými změnami hladiny CO2.

Bylo to první velké masové vymírání Země. Počínaje asi před 443 miliony let vyhubil přibližně 85 procent všech mořských druhů na dobu až dvou milionů let. Příčina zůstává neznámá, ale někteří vědci spekulují, že mohla souviset s tvorbou masivních ledovců a drastickým poklesem hladiny moří poté, co se superkontinent Gondwana unášel směrem k jižnímu pólu. Studie z roku 2012 naznačila, že první suchozemské rostliny mohly způsobit prudký pokles globálních teplot absorbováním CO2, což vyvolalo dobu ledovou. Naopak ve studii z roku 2020 kanadští vědci předpokládali, že rozsáhlé vulkanické erupce uvolnily obrovské množství oxidu uhličitého, který náhle zahřál planetu a vyvolal dva pulsy masového vymírání během dvou milionů let.

Jak dinosauři přežili navzdory mimořádně vysokým hladinám CO2?

Období triasu (před 252 až 201 miliony let) odstartovalo věk dinosaurů.

“Tehdy bylo extrémně horko, protože koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře byly pětkrát vyšší než dnešní úrovně,” vysvětlil Olsen. “A přesto mořský i pozemský život vzkvétal.”

Na začátku období triasu zahrnoval superkontinent Pangea pevninu všech sedmi moderních kontinentů. Plazi podobní savcům nebo synapsidy ovládli svět. Žáby a mloci se teprve začínali vyvíjet. V návaznosti na to převzala vedení širší škála archosaurů – skupina plazů, která zahrnuje krokodýli, ptáky a dinosaury.

První dinosauři se objevili asi před 232 miliony let. Byli malí jako psi.

Pro pozdní trias a starší juru (přibližně před 237-174 miliony let) vědci nenašli ve fosilních záznamech žádné důkazy o polárních ledovcových příkrovech – pravděpodobně v důsledku hladin oxidu uhličitého, které mohly dosáhnout až 6 000 ppm. Během tohoto skleníkového stavu pokrývaly husté jehličnaté a listnaté lesy většinu Pangey od severního a jižního pólu až po subtropické zeměpisné šířky.

Zhruba před 230 miliony let se však Pangea začala rozpadat. Zatímco se Severní Amerika vzdalovala od Eurasie a Afriky, magma proniklo do zemské kůry na obrovské ploše a způsobilo jednu z nejvýznamnějších sopečných erupcí v historii Země. Před 202 miliony let to vyvolalo masové vymírání, které zlikvidovalo 80 procent všech organismů, včetně mnoha dříve dominantních typů velkých tropických plazů triasu, jako jsou fytosauři podobní krokodýlům.

Většina výzkumníků se domnívá, že masové vymírání na konci triasu je přímo spojeno s rozsáhlými sopečnými erupcemi, řekl Olsen. Každá erupce mohla nepřetržitě trvat desítky nebo dokonce stovky let a erupcí bylo mnoho. Byly spojeny s náhlým zdvojnásobením až ztrojnásobením atmosférického oxidu uhličitého během krátké doby.

“Je to zcela srovnatelné s tím, co lidé dělají s planetou nyní,” řekl. Studie z roku 2019 odhalila, že lidská činnost ročně uvolňuje do atmosféry až 100krát více uhlíku než sopky.

Nezvykle vysoké hladiny oxidu uhličitého před 202 miliony let měly za následek okyselení oceánů a anoxii neboli ztrátu kyslíku pod vodou. Olsen a jeho kolegové identifikovali tyto faktory jako největší hybnou sílu tohoto velkého hromadného vymírání, které zničilo mořské bezobratlé a korály.

V nedávné studii zjistili, že během různých pulzů sopečných erupcí bylo do atmosféry napumpováno také obrovské množství oxidu siřičitého. To způsobilo intenzivní, i když krátká, chladná období, kdy sirné aerosoly odrážely sluneční světlo do vesmíru.

“To chladné období mohlo trvat jen několik let nebo maximálně 100 let,” vysvětlil Olsen. Na souši vulkanické zimy eliminovaly zvířata, která neměla izolaci, jako je peří, tuk nebo silné vrstvy srsti. Dinosauři, kteří měli dostatečnou izolaci, přežili a vzali za své.

Po každém krátkém chladném období Země zažila desítky až stovky tisíc let globálního zahřívání v důsledku náhlého zvýšení úrovně atmosférického oxidu uhličitého z erupcí.

Jak se stabilizovaly globální teploty a hladiny CO2, než přišli lidé?

Extrémně vysoké koncentrace oxidu uhličitého mizí z atmosféry třemi hlavními mechanismy. První je, že oceán absorbuje velké množství, aby vytvořil rovnováhu v atmosféře.

Druhým mechanismem Země pro vysávání CO2 ze vzduchu je zvětrávání hornin. Produkty tohoto typu přirozené sekvestrace uhlíku končí v oceánech jako vápenec.

Třetím mechanismem je fotosyntéza. Rostliny absorbují oxid uhličitý, a pokud se pohřbí v sedimentech, než se rozloží, uhlík v jejich tkáních se uloží pod zem. Tyto tři mechanismy se objevují pomalu během tisíců let.

“Ale když Země zažívá rychlé změny v koncentracích atmosférického CO2 – jako to, co dnes zažíváme kvůli lidské činnosti – tyto tři mechanismy nereagují dostatečně rychle, aby kompenzovaly ohromující rychlost změn,” vysvětlil Olsen.

Za posledních 60 let bylo roční tempo nárůstu atmosférického CO2 100krát rychlejší než relativně nedávný přirozený nárůst, ke kterému došlo přibližně před 17 000 lety na konci poslední doby ledové. V roce 2021 dosáhla celosvětová průměrná koncentrace CO2 nejvyšší zaznamenané úrovně 414,72 ppm.

“Je to podobné jako rychlost změn, ke kterým došlo asi před 202 miliony let, po gigantických sopečných erupcích a také po dopadech asteroidů, které spustily páté hromadné vymírání asi před 66 miliony let,” dodal Olsen.

Mohli by lidé přežít nepřátelské klimatické podmínky, jako byly ty z doby dinosaurů?

úrovně co2 nad itme

Hladiny oxidu uhličitého jsou dnes vyšší než za posledních 800 000 let. Obrázek: NASA

Přestože Země v minulosti zaznamenala bezpočet kolísání hladiny oxidu uhličitého, většina z nich byla na úrovni, kterou se organismy dokázaly přizpůsobit a vyvíjet se změně klimatu. To je při dnešním rychlém tempu oteplování méně pravděpodobné.

“Rychlost změn, které dnes zažíváme kvůli emisím skleníkových plynů způsobených člověkem, patří k nejvyšším, jaké kdy Země viděla,” řekl Olsen. „Vyšší hladiny oxidu uhličitého v atmosféře jsou pro naši planetu normální stavy. Náš současný nižší stav je neobvyklý. Nicméně právě tato rychlost změn je nejdůležitější.”

Olsen předpokládal, že i při extrémně vysokých úrovních atmosférického CO2 6 000 ppm, které byly zaznamenány během věku dinosaurů a následného globálního oteplování, by lidé mohli potenciálně přežít – díky technologickému pokroku, spíše než evoluci.

A i když by vnitrozemí kontinentů bylo nesnesitelně horké, místa ve vyšších zeměpisných šířkách mohou být stále chladná a obyvatelná.

S vysokou mírou změny klimatu během krátkých období však Olsen varoval, že dojde k významným sociálním narušením kvůli omezeným zdrojům potravin a vody, což povede k válkám a konfliktům.

Jinými slovy, náš druh by teoreticky mohl přežít, ale pravděpodobně bychom neprožili svůj nejlepší život.


Leave a Reply

Your email address will not be published.