Kiedy myślimy o globalnym ociepleniu, zwykle pierwsze co przychodzi do głowy to: antropogeniczne emisje CO2. Sama industrializacja przyczyniła się do wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, prowadząc do takich zjawisk, jak topnienie lodowców, uszkodzenia ekosystemów, pustynnienie czy coraz większe niedostatki wody pitnej. Trudno jest kwestionować jej wiodącą rolę, niemniej nadal pozostają pytania o dokładne konsekwencje globalnego ocieplenia.

A co jeśli kiedyś było już podobnie? Chcąc lepiej zrozumieć zmiany klimatu, naukowcy z finansowanego ze środków unijnych projektu PACE (Precedensy adaptacji alg do atmosferycznego CO2 - nowe wskazówki dotyczące eukariotycznej reakcji alg na zmiany w stężeniu CO2 w ciągu ostatnich 60 milionów lat) spojrzeli daleko w przeszłość. Ich badania przynoszą dowody na ścisłe powiązanie pomiędzy spadkiem stężenia CO2 w atmosferze a ochłodzeniem, przy czym okresy zlodowaceń wymagające pełniejszego wyjaśnienia przez naukowców przypadają na okres od 10 do 2 milionów lat temu.

Naukowcy przeprowadzili niedawno badania pod tytułem "Reakcja progowa alg morskich w późnym miocenie na ograniczenie ilości dwutlenku węgla", które opisano w czasopiśmie Nature. Dają one pierwszy jak dotąd dowód na to, że efekt cieplarniany spowodował wzrost temperatury w tamtym okresie, który był cieplejszy niż dzisiejszy klimat i cechował się stężeniami CO2, jakich obecnie spodziewamy się w XXI wieku. Jak dotąd jedyne bezpośrednie pomiary poziomu CO2 ograniczały się do ostatnich 800.000 lat i choć wykazały ścisłą zależność między temperaturą a stężeniem CO2, twierdzenie to opierało się na danych z okresów zimniejszych od obecnego.

Nowe badania polegały na analizie historii adaptacji alg morskich do rosnącego stężenia CO2, która - jak się okazuje - zachodzi znacznie szybciej niż sądzono. Algi to znakomity wskaźnik stężenia CO2 w atmosferze, ponieważ jest ono kluczowe dla procesu fotosyntezy. Kiedy stężenie CO2 jest niskie, fotosynteza nie może zachodzić szybko, co zmusza rośliny do stosowania mechanizmów obronnych. W przypadku alg mechanizm ten polega na wykorzystywaniu i transportowaniu węgla dostępnego w oceanie w innej postaci, np. wodorowęglanu. A ponieważ te procesy wymagają dodatkowej energii i składników odżywczych, można się spodziewać, że gdy tylko stężenie CO2 w atmosferze wzrośnie, algi przestaną ów mechanizm stosować.

Naukowcy opracowali nowy wskaźnik, pozwalający wytropić moment, w którym algi przestały korzystać z dodatkowych źródeł węgla. Niektóre algi wytwarzają mikroskopijne muszle, które odkładają się na dnie morskim - dokładnie tak, jak małże wykształcają muszle, które gromadzą się na brzegu - i które można wykorzystać do zbadania, jak pradawne algi radziły sobie z CO2 za życia. Uzyskane wyniki pozwoliły rzucić nieco światła nie tylko na adaptację alg do zmian w stężeniu CO2, ale także na historię tego stężenia w atmosferze.

Nowy model transportowania węgla przez komórki alg pokazuje, że kiedy komórka potrzebuje dodatkowego "paliwa", jak wodorowęglan, do kontynuowania wzrostu, zachodzi zmiana w chemicznym składzie muszelek. Na podstawie badań chemicznych skamieniałych muszelek, które pojawiały się w oceanie w różnych okresach w ciągu ostatnich 60 milionów lat, autorzy wykazali, że algi zaczęły intensywnie korzystać z dodatkowych źródeł węgla stosunkowo niedawno, około 7-5 milionów lat temu.

Pojawienie się adaptacji w tym okresie jest zaskakujące - jak twierdzą naukowcy. Aż do rewolucji przemysłowej, klimat Ziemi powoli, przez dziesiątki milionów lat, ochładzał się. Najpierw pokrywa lodowa pojawiła się na Antarktyce - około 33 miliony lat temu, a potem na Grenlandii - około 2,5 miliona lat temu. Proces ochładzania był ogólnie powiązany ze stopniowym osłabianiem się efektu cieplarnianego, kiedy to CO2 było powoli usuwane z atmosfery w naturalnie zachodzących procesach. Istnieją dowody wskazujące na duże spadki stężenia CO2 33 miliony lat temu, zbiegające się z początkiem zlodowacenia antarktycznego.

Jednak historia atmosferycznego CO2 w ciągu ostatnich 10 milionów lat jest przedmiotem wielu kontrowersji, ponieważ sporo badań sugeruje, że poziom CO2 pozostawał niski i niezmienny, mimo długiego okresu ochładzania się klimatu. "Wyniki nowych badań wskazują, iż poziom CO2 spadał i około 7-8 milionów lat temu przekroczył próg krytyczny, co jest spójne z dowodami na ochładzanie się oceanów" - zauważa Heather Stoll, współautorka raportu z badań.

Badania przeprowadzone z użyciem osadów uzyskanych z Morza Karaibskiego i Południowego Atlantyku wskazują również, iż algi adaptują się przy poziomie CO2 sięgającym około 500 cząstek na milion. Clara Bolton z Wydziału Geologii Uniwersytetu w Oviedo, współautorka badań, wyjaśnia: "Poziomy te zostaną najprawdopodobniej osiągnięte w dalszej części obecnego stulecia z powodu stosowania paliw kopalnych, a adaptacja może nieść za sobą konsekwencje dla ekosystemu na powierzchni oceanu w przyszłości".

Więcej informacji: