Nedgangen i atmosfærisk kuldioxidniveauer i den lille istid blev ikke forårsaget af nye verdens pionerer, der skar en svømning gennem indfødt amerikansk landbrug, som man tidligere havde troet.

I stedet er vores ny analyse af klimarekorden indeholdt i Antarktiske iskerner tyder på, at faldet i atmosfærisk CO? niveauer i den kolde periode fra 1500 til 1750 var drevet af planters øgede nettooptagelse af kulstof.

Dette tyder igen på, at hvis planter reagerede på faldende temperaturer ved at optage mere kulstof, vil de sandsynligvis reagere på den nuværende stigende CO? niveauer ved at frigive endnu mere af det i atmosfæren.

Historiske atmosfærer

Atmosfærisk CO? koncentrationerne var nogenlunde stabile fra omkring 2000 år siden til starten af ​​den industrielle revolution, siden da de er begyndt at stige dramatisk. Undervejs var der dog relativt små skift, som det man så under den lille istid (LIA).

Kuldioxid kredser naturligt mellem atmosfæren, jorden og havet. På landjorden fjernes det fra atmosfæren ved plantefotosyntese og returneres, når plantemateriale nedbrydes. Normalt balancerer disse processer, men en ændring i hastigheden af ​​en af ​​disse processer kan flytte atmosfærisk CO? niveauer til en ny ligevægt.

Hvis nedbrydningen stiger, mens den opvarmes, vil dette bremse eller vende den rebalancerende optagelse, hvilket efterlader mere kuldioxid i atmosfæren, opvarmer klimaet yderligere og så videre, i en positiv feedback.

LIA korresponderede med starten på europæisk kolonisering af den nye verden. Europæiske sygdomme ødelagde befolkninger i Amerika, og en teori mente, at dette førte til et fald i det oprindelige landbrug, som igen lod skovene vokse tilbage og optog betydelige mængder CO? fra atmosfæren. Dette var blevet foreslået som den første geologisk genkendelige signatur af menneskelig påvirkning på kloden, og dermed starten på den antropocæne epoke.

Men var dette faktisk tilfældet? Vores undersøgelse antyder ikke, for mens vi kan være relativt sikre på, at LIA-ændringen i CO? niveauer skyldtes forskelle i landplanters adfærd, tyder vores resultater på, at ændringen var en reaktion på det ændrede klima og ikke på menneskedrevne ændringer i vegetationsdækningen.

Leder efter spor

Hvordan kan vi fortælle det? Vi ved, at processen involverede jordbaserede planter, fordi atmosfæren under LIA var endnu lavere i CO? indeholdende isotopen kulstof-12, som foretrækkes af fotosynteseplanter.

Men hvordan ved vi, om ændringerne skyldtes ændringer i vegetationsdække eller klimatilbagemeldinger. For at svare på det så vi på en anden gas, carbonylsulfid (COS), som også er fanget i luftbobler sammen med kuldioxiden. Dette molekyle har næsten samme struktur som CO?, bortset fra at et af oxygenatomerne er erstattet med svovl.

Dette er tæt nok til at narre planterne, som optager det under fotosyntesen. Men i modsætning til CO?, COS frigives det ikke, når plantemateriale nedbrydes, så en stigning i fotosyntesen fører til et fald i atmosfærisk COS.

Det betyder, at den "tidlige antropocæne" hypotese har en testbar konsekvens: den burde have ført til en observerbar reduktion i COS-koncentrationer i iskernerne. Men da vi så på iskernerekorden, fandt vi, at der var en stigning. Dette tyder på, at fotosyntesen faktisk faldt under LIA, snarere end at øge, som vi ville forvente, hvis forskellen skyldtes skovgenvækst.

Det betyder, at faldet i atmosfærisk CO? under LIA var mere sandsynligt at have været en direkte reaktion på dyppetemperaturerne. Det kølige klima i LIA reducerede fotosyntesen, men bremsede også planternes respiration og nedbrydning, med den nettoeffekt, at mere CO? blev optaget af landbiosfæren i kølige perioder.

Hvad med fremtiden?

Bagsiden af ​​dette er, at det omvendte kan ske, når temperaturerne stiger, som de er nu. Stigende temperaturer vil sandsynligvis betyde endnu mere CO? frigives fra den terrestriske biosfære. Mens planter fortsætter med at øge deres fotosyntese, når Jorden opvarmes, tyder vores resultater på, at plantenedbrydning vil stige endnu mere, hvilket betyder, at mindre kulstof bliver i jorden.

Dette er bekymrende, for som vi ved, har mennesker åbnet for hanen på en ny kilde til kulstof: fossile brændstoffer, der tidligere var låst væk under jorden. Vi returnerer hurtigt masser af dette lagrede kulstof til atmosfæren, og jorden og havet fjerner kun omkring halvdelen af ​​det, vi tilføjer.

Vores opdagelse tyder på, at hver grads stigning i temperaturen vil resultere i omkring 20 ppm ekstra kuldioxid i atmosfæren. Det er omtrent midt i forventningen fra klimamodeller. Det betyder, at hvis vi ønsker at holde den globale opvarmning inden for 2? af gennemsnitlige præindustrielle temperaturer på linje med Paris klimaaftale, skal vi tage højde for denne positive feedback-loop, hvilket betyder, at jo mere temperaturer stiger, jo mere ekstra CO? vil blive frigivet fra verdens landskaber.

Om forfatterne

Peter Rayner, professorstipendiat, University of Melbourne

Cathy Trudinger, seniorforsker, CSIRO

David Etheridge, hovedforsker, CSIRO,

Mauro Rubino, , Anden University of Naples

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at

Tak for besøget InnerSelf.com, hvor der er 20,000 + livsændrende artikler, der promoverer "Nye holdninger og nye muligheder." Alle artikler er oversat til 30+ sprog. Tilmeld til InnerSelf Magazine, der udgives ugentligt, og Marie T Russells Daily Inspiration. InnerSelf Magazine er udkommet siden 1985.