Da temperaturen faldt, fik livet fart på
Nyt, danskledet studie viser, at det helt rigtige klima er en helt fundamental forudsætning for at understøtte en artsrig klode.
økosystemer_masseuddøen_klimaforandringer_global_opvarmning

Forfatteren står her i Nordgrønland ved en kalksten fra det tidligste Silur kaldet Odins Fjord Formationen. Kalkstenen viser, at umiddelbart efter den første masseuddøen i Jordens historie tog det millioner af år, før biodiversiteten begyndte at stige igen. (Foto: Jan Audun Rasmussen)

Forfatteren står her i Nordgrønland ved en kalksten fra det tidligste Silur kaldet Odins Fjord Formationen. Kalkstenen viser, at umiddelbart efter den første masseuddøen i Jordens historie tog det millioner af år, før biodiversiteten begyndte at stige igen. (Foto: Jan Audun Rasmussen)

Kloden befinder sig lige nu i en biodiversitetskrise.

Én million arter anslås at forsvinde indenfor få århundreder på grund af menneskets indvirkning på økosystemerne. End ikke de dybeste dele af Marianergraven synes at gå fri for menneskelig påvirkning.

Ikke mindst den globale opvarmning, som er påvist at være menneskeligt betinget, synes at være årsag til, at vi med fuld fart buldrer mod den sjette masseuddøen i Jordens historie.

Vores studie antyder, at livet på Jorden måske altid har været påvirket af klimaforandringer, og at temperaturfald og -stigninger har haft store konsekvenser for biodiversiteten.

Men hvordan kan fortidens dyreliv – for længst uddød for millioner af år siden – være med til at belyse den nutidige klimaproblematik? Det vil jeg dykke nærmere ned i her.

Et geologisk perspektiv på den sjette masseuddøen

Jordens historie har været ekstremt dynamisk.

Det har eksempelvis i perioder både været meget varmere, end det er i dag, ligesom det har været meget koldere, og både ilt- og kuldioxidniveauet er gået op og ned.

Gennem de seneste 540 millioner år – det geologerne kalder Den Phanerozoiske Æon – har livet tilsyneladende upåagtet fulgt med disse udsving.

Selvom livets mangfoldighed nærmest er steget eksplosivt gennem Jordens historie, er det dog parametre, som umiddelbart kan forekomme som detaljer, der er vigtige, når man vil sige noget om, hvilke processer der kontrollerer, om der dannes flere nye arter i forhold til den ’baggrundsuddøen’, der er naturligt forekommende gennem Jordens historie.

Eller om der er unaturligt mange arter, der forsvinder.

masseuddøen_turesø_formationen_centrum_sø_grønland

En masseuddøen er ikke altid let at finde i felten. Her er det den Sen Ordoviciske kalksten, kaldet Turesø Formationen, ved Centrum Sø, Kronprins Christian Land, Nordgrønland. (Foto: Jakob Walløe Hansen)

LÆS OGSÅ: I værste fald er Indlandsisen væk om 1.000 år, men vi kan stadig redde det meste

I de første 120 millioner år af Den Phanerozoiske Æon forekom livet kun i havet – lige på nær simple bakterier og planter, der undervejs fandt frem til land.

Det er også her, at de mest dramatiske udsving i biodiversiteten ses gennem geologisk tid – særligt, fordi man kan finde to store artsdannelsesintervaller, som blev efterfulgt af den første af de fem masseuddøender, der kendes fra geologisk tid.

Biodiversitetskrisens hastighed er det mest alarmerende

Under den første masseuddøen, som fandt sted for 443 millioner år siden, sidst i den geologiske periode ved navn ’Ordovicium’, forsvandt 85 procent af alle arter.

De sidste 40 år har det næsten stået naglet i sten – for at blive i den geologiske jargon – at denne uddøen var meget hurtig, set i et geologisk perspektiv.

Alle disse dyr forsvandt indenfor 1–1,5 millioner år. Vi vil komme tilbage til disse udsving i fortidens biodiversitet om lidt, men for nu er det væsentligt at holde denne første ’hurtige’ masseuddøen op imod den, vi er i nu.

For en million arter menes at forsvinde, siden industrialiseringen begyndte og frem mod en overskuelig fremtid – måske indenfor 200 år. Det er meget ekstremt, set i et geologisk perspektiv.

Set med palæontologens briller er det således ikke kun bekymrende, at vi befinder os i en biodiversitetskrise – det er først og fremmest den hurtige hastighed, som er yderst alarmerende.

LÆS OGSÅ: Hvad er en art? 

Forskerzonen

Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.

Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.

Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.

Palæontologisk ’big data’ kan lære os om Jordens historie

Men tilbage til den fortidige biodiversitet.

Gennem de seneste 150 år har palæontologer lavet forskellige estimater af livets diversitet gennem Jordens historie, men det har været svært at koble diversitetsudsving direkte til de mulige kræfter, der står bag dem.

Det er primært, fordi de enten har været for grove i forhold til deres tidsinddeling, eller fordi de ikke har taget hensyn til alle de processer, der påvirker, om et dyr vil blive bevaret som fossil eller ej.

Nok mest kendt er Jack Sepkoskis biodiversitetskurve, som kan ses herunder.

Sepkoski brugte 10 år i et bibliotek, hvor han gennemtrævlede al litteratur om uddøde dyrs udbredelse i tid.

På den måde kunne han opstille et diagram, som viser fordelingen af 30.000 slægter gennem geologisk tid inddelt i tidsintervaller af cirka 5 millioner års varighed.

Han fik på den måde identificeret de fem store masseuddøensintervaller, hvoraf den sidst i perioden Ordovicium altså var den første.

Men lige så interessant var også de intervaller, hvor det går den anden vej, så at sige. Altså, hvor der dannes unormalt mange nye arter på kort tid.

slægt_udvikling_marine_phanerozoikum-æon

Figur 1. Jack Sepkoskis estimat, som viser udviklingen i diversitet af marine slægter gennem Phanerozoikum-æonen. Bemærk den store stigning midt i Ordovicium (’Ordo.’), samt det store fald sidst i samme periode. (Figur modificeret fra Sepkoski 1981) (Smartphonebrugere, klik her for at se billedet i større opløsning)

Den Kambriske Eksplosion: Vigtig for dannelsen af nye arter

For cirka 520 millioner år siden startede et forløb på nogle millioner år, hvor de flercellede organismer i havet (også kaldet metazoer) udviklede skeletter, ligesom bilateralitet opstod (altså, det at vores krop er opbygget med en højre og en venstre side).

Livets mangfoldighed blev indenfor geologisk set kort tid meget mere komplekst.

Denne periode kendes under betegnelsen den ’Kambriske Eksplosion’.

En afledt effekt af den Kambriske Eksplosion, som har fundamental betydning for palæontologien, er, at dyrene begyndte at få hårde skeletter. Derfor blev chancerne for, at de blev bevaret i den geologiske lagsøjle som fossiler, meget højere.

Selvom den Kambriske Eksplosion havde en helt grundlæggende betydning for, at artsrigdommen i havene kunne opbygges, faldt stigningen i biodiversiteten efter få millioner år.

I en periode på små 50 millioner år var der måske nok stor udskiftning i artsammensætningen i urhavene, men den overordnede diversitet steg ikke, fordi artsdannelse kun lige fulgte i trit med baggrundsuddøen.

Økosystemerne begyndte at ligne dem, vi kender

For 470 millioner år siden, midt i den geologiske periode Ordovicium, skete der imidlertid pludselig igen noget drastisk.

Antallet af slægter i havene firdobledes, og økosystemerne ændrede sig til meget mere at ligne dem, vi kender i dag.

Ifølge Sepkoski forholdt den samlede biodiversitetskurve sig stabil gennem flere hundrede millioner år herefter, om end den blev ’punkteret’ et par gange af masseuddøenshændelser, som den sidst i Ordovicium.

Imidlertid havde Sepkoskis kurve det grundlæggende problem, at den udelukkende baserede sig på, hvad man havde fundet af fossiler i den geologiske lagsøjle.

Den tager på ingen måde højde for de utallige processer, der påvirker, hvorvidt en organisme kan bevares som fossil eller ej.

Kloden er jo levende – ikke kun på grund af kontinentalpladedriften, hvor gammelt materiale synker ned i jorden, og nyt stiger op med vulkanisme – men også på grund af erosion, som betyder, at langt det meste af den geologiske lagfølge (altså, de forskellige bjergartslag) ikke vil blive bevaret.

LÆS OGSÅ: Global opvarmning: Verdenshavenes temperatur stiger hurtigere, end vi troede

kalksten_masseuddøen_fodfæste_centrum_sø_grønland

Christian Mac Ørum Rasmussen står her i Nordgrønland ved Odins Fjord Formationen – en kalksten fra det tidligste Silur, umiddelbart efter den første masseuddøen i Jordens historie. Biodiversiteten steg meget langsomt efter dette. Kigger man godt efter, kan man se en masse hvide skaller i kalken. De tilhører alle én art af brachiopodslægten Harpidium og angiver, at kun de mest opportunistiske arter kunne få fodfæste på dette tidspunkt. (Foto: Jan Audun Rasmussen)

Den palæobiologiske database

Den amerikanske palæontolog John Alroy og hans kolleger satte sig for at besvare spørgsmålet om, hvordan klodens biodiversitet ser ud i havene, hvis man tager forbehold for fossilbevarelse.

De opfandt derfor en metode, hvor de både inkluderede antallet af fossile slægter, som Sepkoski gjorde det, men også antallet af individer af en given slægt.

Taksonomisk klassifikation: Hvad er en slægt og en art?

Taksonomi er den teoretiske og praktiske klassifikation af planter og dyr.

Organismer opstilles på baggrund af indbyrdes fællestræk i følgende hierarki:

Rige
          Række
                      Klasse
                                Orden
                                          Familie
                                                       Slægt
                                                                 Art

Alt dette blev samlet i en stor global database over fossilforekomster gennem Jordens historie, kaldet the Paleobiology Database.

Hensigten var (og er stadig) at alle kunne tilføje nye, publicerede fund af fossiler. Metoden, som Alroy benyttede, havde imidlertid den begrænsning, at for at kunne få nok individer per slægt var han nødt til at inddele den Phanerozoiske Æon i intervaller af 11 millioner års varighed.

Dette betød, at flere af de hændelser, som Sepkoski havde fundet, nu forsvandt: Den Ordoviciske masseuddøen med en varighed af ’blot’ 1,5 millioner år er eksempelvis svær at få øje på i dette estimat.

Det er ikke så mærkeligt, da økosystemer (og dermed biodiversiteten) i et geologisk perspektiv som regel behøver op mod fem millioner år for at kunne genetableres efter sådanne katastrofale hændelser.

Ligeså blev de to artsdannelsesintervaller til nu i stedet ét langt forløb.

Tidsskala, der dækker millioner af år

Det kan måske synes ubetydeligt, at der er forskel på Sepkoskis og Alroys biodiversitetskurver. Det er trods alt på en tidsskala, der dækker millioner af år.

Imidlertid er denne forskel vigtig, når man ser på, hvilke ydre parametre der kan have påvirket den samlede biodiversitet: Er det eksempelvis langsomt virkende pladetektoniske processer, der opererer over millioner af år? Eller er det hurtige klimaudsving, der skal måles inden for få tusinde år?

Her bliver netop Alroys grove tidsdeling et problem, hvis man vil belyse, hvad der forårsager disse op- og nedture i livets mangfoldighed gennem Jordens historie.

Og Sepkoskis kurve er heller ikke bedre, da den jo ikke tager hensyn til alt det, der ikke bevares i den geologiske lagsøjle.

LÆS OGSÅ: Forskere: Lad ikke dystre dommedagsprofetier gøre dig handlingslammet

Vi har lavet en ny biodiversitetskurve med fokus på tidsopløsning og timing

Det er præcis dette problem, vores studie forsøger at løse.

Vi designede studiet, sådan at vi kunne adressere netop timingen i biodiversitetsudsving, i forhold til naturlige processer der kan tænkes at påvirke artsdannelse.

Derfor beregnede vi et biodiversitetsestimat med højest mulig tidsopløsning gennem de første 120 millioner år af Phanerozoikum, se Figur 2 herunder.

biodiversitet_periode_stigning_have_temperatur

Figur 2. Nyt biodiversitetsestimat for de første 120 millioner år af den Phanerozoiske Æon. Perioden er inddelt i 53 tidsintervaller af varierende længde (hvide og grå søjler). Den blå kurve angiver den samlede forøgelse af biodiversitet gennem perioden, den grønne udvikling i de tropiske haves overfladetemperaturer. Bemærk at der sker en nærmest eksponentiel stigning i biodiversiteten, så snart havenes temperatur falder inden for det vindue, der kendes fra moderne have. (Figur modificeret fra Rasmussen et al., 2019) (Smartphonebrugere kan åbne billedet i større opløsning her)

Resultatet er overraskende.

For vores biodiversitetskurve minder stærkt om Sepkoskis kurve, men med den afgørende forskel, at vi tager højde for den manglende fossilbevarelse.

Med den øgede præcision kan vi pludseligt sammenstille vores kurve med allerede publicerede data om eksempelvis klima, iltniveau og vulkanisme.

Derfor er der er især to interessante konklusioner at drage:

1) at pladetektonik – helt overordnet – er den styrende mekanisme bag den samlede forøgelse af biodiversitet gennem geologisk tid, men

2) at artsdannelse accelererer kraftigt, så snart overfladetemperaturen i havene kommer inden for det temperaturinterval, vi kender i de tropiske egne i dag.

Er det for varmt – eller for koldt – så falder biodiversiteten.

Forandringerne sker alt for hurtigt i dag

Fossile økosystemer er derfor meget relevante at kigge på, når man vil belyse, hvordan naturlige processer påvirker artsdannelse og masseuddød.

Tager man denne viden med i debatten om den nuværende globale opvarmning og biodiversitetskrise, bidrager den palæontologiske vinkel ikke mindst med et tidsperspektiv, der kan fortælle noget om, ikke blot hvad der fører til biodiversitetskriser, men også hvordan livet reagerede før, under og efter kriseintervallet.

At livets mangfoldighed for 470 millioner år siden var så temperaturafhængigt, antyder derfor, at det helt rigtige klima er en helt fundamental forudsætning for at understøtte en mere artsrig klode.

Det er særdeles bekymrende, for denne gang har økosystemerne simpelthen ikke tid nok til at tilpasse sig det varmere klima, hvilket den hastighed, hvormed arterne forsvinder under den nuværende sjette masseuddøen, er et uomtvisteligt bevis på.

Opvarmningen går simpelthen for hurtigt!

LÆS OGSÅ: 99,99 procent sikkert, at global opvarmning er menneskeskabt

LÆS OGSÅ: Skal vi kalde klimaforandringer for 'klimakrise'?

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.