Als noch viel Kohlendioxid in der Luft war

Erst im Laufe der Erdneuzeit nahm der Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre auf unsere Werte ab

Wer sich heute Gedanken über die zunehmende Erhöhung von Kohlendioxid macht, kommt nicht umhin, die „alte“ Erdgeschichte zu befragen. Was wir gegenwärtig als Maß aller Dinge ansehen, ist wahrscheinlich nur ein Durchgangsstadium.

Mark Pagani und Kollegen von der Yale Universität in New Haven berichten in Science über ihre Befunde zum Kohlendioxidgehalt während des Tertiär.

Zunächst einmal die Frage: Kann eine Zeitspanne von 58 Millionen Jahren (Beginn des Eozäns) über das Oligozän (36-24 Millionen Jahre) bis zum Miozän (bis 5 Millionen Jahre) überblickt werden? „Ja,“ sagen einige Fachleute, „wenn wir die entsprechenden Gesteinsschichten zur Verfügung haben.“ Tatsächlich gibt es auf der Welt verschiedene Stellen mit Tiefbohrungen. Sie erlauben, Gestein aus Erdschichten zu gewinnen, die jenen Zeiten zugeordnet werden können.

Die Forscher können deshalb die Bohrungen von den Orten 612, 516, 803, 511 und 513 für ihre Zuordnung des Eozäns und Oligozäns benutzen, und die Bohrungen in den Orten 588, 608, 730 und 516 für ihre Berechnungen zum Miozän.

Die zweite Frage: Wie kann die Analyse aus den Gesteinsproben dafür herangezogen werden? In den 80er Jahren wurde gefunden, dass der Kohlenstoff in ungesättigten Alkenonen dazu verwendet werden kann.

Alkenone sind organische Verbindungen (Ketone), die in Algenmembranen eingebaut werden. Sie bestehen aus Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoffatomen. Normalerweise enthalten sie 37 bis 39 Kohlenstoff- und ein Sauerstoffatom. Außerdem spielt der Sättigungsgrad für die Betrachtungen eine Rolle. So sind ungesättigte Alkenone von besonderem Interesse, die von Algen der Gruppe Haptophyceae produziert werden. Im Grunde handelt es sich um Phytoplankton, das, wenn es über lange Zeit gepresst wird, in Erdöl oder Erdgas umgewandelt ist.

Vergleich zu früher

Das frühe Eozän, vor etwa 52-55 Millionen Jahren, gilt als die wärmste Zeit auf unserer Erde. An den Polen gibt es noch keine Eisschichten, weil der Winter weitaus wärmer ist. Dann aber kommt es innerhalb der nächsten 20 Millionen Jahre zu einer ständigen Abkühlung, nämlich des Oberflächenwassers, aber auch der tiefen Wasserschichten. Und so ist im späten Eozän bereits die Antarktis vorhanden.

Die Forscher können nun die Kohlendixoidkonzentration aus ihren Bohrstücken berechnen. So messen sie im Eozän die höchsten Werte, die zwischen 1000 und 1500 ppmv variieren. Danach sinkt die Konzentration kontinuierlich ab. Für das Oligozän werden im Mittel 500 ppmv, und für das Miozän nur noch 300 ppmv ermittelt. Damit sind die Verhältnisse von heute annähernd erreicht.

Die Bewertung „ppmv“ meint „Teile pro Million und Volumen“. Wenn beispielsweise in einer Flasche, die mit Gas gefüllt ist, 10 ppm Kohlendioxid gemessen werden, bedeutet das für 1 Million Moleküle, dass 10 Moleküle davon Kohlendioxid sind.

Was tut sich auf dem Lande?

Das Kohlendioxid wird jährlich mehr. 1954 betrug die Konzentration 315 ppm, im Jahr 2003 ist sie auf 376 ppm angestiegen. Und sie wird weiter steigen, weil die USA, China, Japan, Australien, Kanada, Indien und auch Spanien keine Rücksicht darauf nehmen. Durch diese Verschiebung kommt es auf der Welt zu einer erheblichen Veränderung, die an den C3- und C4-Gräsern festgemacht werden kann.

C4-Pflanzen wachsen nur unter warmem Klima und erzeugen als erstes Produkt ihrer Fotosynthese eine 4-Karbonsäure. Viele Präriegräser gehören dazu, aber auch Digitaria- und Andropogonarten. C3-Pflanzen hingegen überwiegen in kalten Klimazonen und können selbst unter einer Schneedecke „fotosynthetisieren“. Ihr erstes Produkt bei der Fotosynthese enthält 3 Kohlenstoffe. Dazu zählen u.a. Dach-Trespe (Bromus tectorum), Wiesen Lieschgras und Knäulgras (Phleum pratense, Dactylis glomerata) und viele Schwingelarten (Festuca).

Unter diesem Aspekt können wir nur schließen, dass mit zunehmendem Kohlendoxidgehalt in unserer Luft einiges passieren wird. Denn unsere Erde wird einen erheblichen Wandel erfahren, je mehr der Kohlendioxidgehalt ansteigt. Das betrifft die Pflanzen, dann die Tiere und schließlich den Menschen. Ob der sich dann unter einer Glocke aufhält oder ins All ausbricht?