Het bevestigt dat CO2-stijgingen die voorheen miljoenen jaren in beslag nam, nu plaatsvindt in een eeuw.

Om te voorspellen hoe het klimaat er in de toekomst uit gaat zien, kijken wetenschappers terug naar het verre verleden. Zo bekijken ze het verband tussen veranderende CO2-concentraties en het klimaat. Hoewel onderzoekers hier verschillende methodes voor hebben uitgevogeld, blijft het toch lastig om de CO2-geschiedenis zo nauwkeurig mogelijk te reconstrueren. Wetenschappers van het Koninklijk Nederlands Instituut voor onderzoek der Zee (NIOZ) en de Universiteit Utrecht hebben nu een nieuwe manier gevonden waarmee ze oeroude CO2-concentraties goed in beeld krijgen. En dankzij deze methode kunnen we nu helemaal terugkijken tot het Cambrium; het tijdperk waarin de basis werd gelegd voor de huidige diersoorten op aarde.

Fossiele algen
In de studie leggen de onderzoekers uit dat ze met behulp van fossiele fytaanmoleculen – een afvalproduct van de groene kleurstof van algen – zo’n 500 miljoen jaar aan klimaatgeschiedenis bloot kunnen leggen. “Met slechts één mariene proxy, fytaan, een afbraakproduct van chlorofyl, kunnen we de langste CO2-concentratiereeks reconstrueren,” zegt NIOZ-onderzoeker Caitlyn Witkowski. “Deze informatie is van onschatbare waarde voor wetenschappers die via modellen het klimaat van de toekomst zo nauwkeurig mogelijk proberen te voorspellen.”

Fytaan
In de studie verzamelden de onderzoekers meer dan 300 monsters van mariene sedimenten en oliën. Chemische reacties die plaatsvinden in het verleden, kunnen namelijk opgeslagen zijn in fossiele moleculen en vormen een soort archief van de vroegere omgevingsomstandigheden. Moleculen zoals fytaan geeft aan hoe groot de CO2-druk was in het oceaanwater en in de atmosfeer. Fytaan is een groene kleurstof die verantwoordelijk is voor al het groen om ons heen. Alles wat fotosynthese gebruikt om zonlicht te absorberen, inclusief planten, algen en sommige bacteriën, heeft chlorofyl waaruit fytaan komt. Chorofyl komt overal ter wereld voor en daardoor is dus ook fytaan overal te vinden. Het is een belangrijk bestandsdeel van vergane en versteende biomassa. “De chemische samenstelling van fytaan verandert niet in de loop van de tijd, zelfs niet als het miljoenen jaren oud is,” zegt Witkowski.

Hoe werkt het precies?
CO2-concentraties uit het verleden worden geschat op basis van organisch materiaal, zoals fytaan, door het fenomeen ‘koolstof isotopenfractionering’. Dit is een chemisch proces dat plaatsvindt tijdens de fotosynthese. Bij hun opname van CO2 verkiezen planten en algen lichte koolstofisotopen (12C) boven zware koolstofisotopen (13C). Ze gebruiken alleen de zware koolstofisotopen wanneer de CO2-concentratie in het water of de atmosfeer laag is. De verhouding tussen deze twee isotopen weerspiegelt daarom de koolstofdioxideconcentratie in de omgeving waar de planten en algen groeiden.

Snelheid
Dankzij fytaan kunnen we dus CO2-concentraties van miljoenen jaren geleden vergelijken met nu. “In onze gegevens zien we hele hoge niveaus van koolstofdioxide, van 1000 ppm in tegenstelling tot de huidige 410 ppm,” aldus Witkowski. “Bezien vanuit dit perspectief, zijn de huidige concentraties niet heel uniek, maar de snelheid waarmee die veranderingen nu plaatsvinden, is wel uniek. Veranderingen die meestal miljoenen jaren duren, vinden nu in een eeuw plaats.”

De nieuwe methode geeft extra handvaten om de toekomst van onze planeet beter te gaan begrijpen. Ook kan fytaan gebruikt worden om nóg verder terug in de tijd te gaan. “De alleroudste fytaan moleculen die zijn gevonden zijn twee miljard jaar oud,” zegt Witkowski. Hierdoor kunnen we dus helemaal terugkijken naar tijden van voor het geologische tijdperk Fanerozoïcum, dat zo’n 541 miljoen jaar geleden begon.