Jo længere tilbage i tiden, videnskaben prøver at kigge, jo mere afhænger den af, at forskerne er gode til at udnytte begrænset evidens fra fortiden, og at de mestrer snedigt ‘detektivarbejde’.

Et eksempel på det kan man se i et dansk studie, der har udviklet en ny model til at udregne, hvor meget CO₂ der fyldte atmosfæren for 410-385 millioner år siden, inden Jordens træer eksisterede.

Modellen beregner et niveau på cirka 600 ppm (parts per million), kun 1,5 gange større end vores nuværende niveau på cirka 400 - og en kæmpe forskel fra de 4.000 ppm, man hidtil har forestillet sig.

Træer lader altså ikke til at have haft så stor indflydelse på fortidens CO₂-fangst som antaget, og resultaterne kan være vigtige for klimamodeller, der blandt andet forudser fremtidens klima baseret på data fra fortiden.

»Den nye model er ret imponerende og åbner absolut for både bedre viden om fortidens klima-forhold og nutidens klimatiske udvikling,« siger Emma Hammarlund, lektor i evolutionsbiologi på Lund Universitets medicinske fakultet, der har læst studiet igennem for Videnskab.dk.

Modellen zoomer ind på plante-fossilers ‘CO₂-fangere’ på tre måder

Studiet har undersøgt en gruppe planter kaldet ulvefodsplanter, hvis arter stadig findes i dag og har eksisteret meget længe.

Forskerne har derfor analyseret 66 fossiler fra tre arter af ulvefod. Analyser af dem har de sammenlignet med analyser af plantens moderne slægtninge for at undersøge forskellen på de tidlige og de nuværende planters evne til at indfange CO₂.

Analyserne fokuserer på plantens såkaldte stomata - det er åbninger i blade og stængler, der optager CO₂ i forbindelse med fotosyntese. Modellen, som forskerne har udviklet, kigger på disse stomata fra tre vinkler:

1. Hvor store planternes stomata er, hvilket indikerer, hvor meget CO₂ hver åbning er udviklet til at optage.
2. Tætheden af planternes stomata, altså hvor mange der ligger på et givent stykke af plantens overflade, og dermed hvor meget CO₂ planten får.
3. Mængderne af to kulstof-isotoper, isotop 12 og 13, i plantens væv: Jo mere af kulstof-13 der er i planten, jo mindre CO₂ i atmosfæren.

Forskerne fandt ikke den store forskel på datidens og moderne ulvefods-planters tilpasning til CO₂-mængder i atmosfæren, og det stemte også overens med målingerne af isotoperne.

Her fandt modellen nemlig, at der for 410-385 millioner år siden kun må have været et atmosfærisk CO₂-niveau, der var 30-70 procent højere end i dag, og planternes stomata lader til at være tilpasset til det niveau.

Det nye studie står stærkere end tidligere udregninger

Selvom CO₂-niveauet før træers eksistens har været omdiskuteret, er videnskaben hidtil  generelt landet på, at mængderne af CO₂ i atmosfæren dengang har været 10 gange højere end i vor tid.

»Det resultat var man nået frem til gennem teoretiske beregninger, der blandt andet var baseret på en idé om, at fremkomsten af planter med dybe rødder, såsom træer, er med til at hive CO₂ ud af luften, men det alene var altid et svagt argument,« forklarer Tais W. Dahl, lektor i geobiologi på Københavns Universitets GLOBE-Institut og hovedforfatter til den videnskabelige artikel.

Udover at hente data fra mange fossile planter og at gå dybere i detaljen med analysen står det nye studie også stærkere, fordi analysen er baseret på flere faktorer (de tre punkter) end bare den enkelte måling af isotoperne.

»Studiet har altså trianguleret sin analyse, hvilket betyder, at de kan være rimelig sikre på forholdet mellem disse tre punkter og CO2 i luften, nemlig indikationer på et relativt lavt CO₂-niveau,« forklarer Emma Hammarlund.

Heldigt, at det netop var ulvefod, forskerne analyserede

Muligheden for rigtigt at triangulere sine analyser, når man forsker i forhold for 410-385 millioner år siden, kommer ellers ikke hver dag, og valget af ulvefod var langt fra tilfældigt.

Ulvefodsplanter er nemlig både meget tidlige og derfor simple planter, der optager CO₂ på en enkel og målbar måde.

»Moderne planter har alle mulige smarte tricks for at fange CO₂, så det, at ulvefodsplanterne er så afhængige af deres stomata alene, gør, at vi kan fokusere på dem,« forklarer Tais W. Dahl.

Det skal dog ikke forstås sådan, at forskerne bare har kunnet vælge den bedst egnede plante, for det vrimler ikke med plantefossiler fra den tid, der også har moderne efterkommere.

Forskerne har derfor snarere måttet tage, hvad de kunne få - og har så været svineheldige med det.

»Valget af ulvefod var sandelig også af nød. De er nogle af de ældste simple planter, vi har, som vi også kan sammenligne med nulevende slægtninge,« siger Tais W. Dahl.

Resultaterne kan præcisere klimamodeller

Jo længere tilbage i tiden, videnskaben vil kigge, jo mindre materiale er der at studere, og det spænder selvfølgelig ben for et komplet helhedsbillede af verden for 400 millioner år siden.

»Geologer er generelt indforståede med, at vi aldrig kommer til at opnå den fulde sandhed, men jo mere vi kan fastslå, jo mindre er vi afhængige af gætteri om resten,« siger Emma Hammarlund.

Derfor er det ret stort at kunne lave mere præcise konklusioner om specifikke forhold, og viden om den fjerne fortid kan også være relevant for nutiden.

Klimamodeller er for eksempel afhængige af data om klimatiske forhold igennem hele Jordens historie, og jo længere tilbage man kan fodre modellerne med data om eksempelvis CO₂-niveauer, jo mere præcise kan de blive.

»Især CO₂ er virkelig relevant, da det er den vigtigste drivhusgas på planeten og en ‘mastercontrol’ i forhold til klimaforandringerne,« påpeger Tais W. Dahl.

Udover mulige bidrag til klimamodeller sætter studiet spørgsmålstegn ved idéen om, at træernes evolution og udbredelse over Jorden var afgørende for at bringe CO₂-niveauet ned til det, vi er vant til.

Skubber til viden om træers rolle

Træer og andre planter lagrer optaget CO₂ gennem en proces kaldet forvitring, hvor de opløser mineraler for at frigive næringsstoffer. Opløsningen kan ske med vand, der indeholder CO₂.

Tidligere har man troet, at de længere rødder på træer (modsat for eksempel små planter som ulvefod) tillod bedre forvitring og dermed CO₂-lagring.

Men træerne lader ikke til at have øget CO₂-fjernelsen mere end tidligere planter, og det er sandsynligt, at deres længere rødder gør dem mere effektive til at cirkulere næring (inklusive CO₂). Det indebærer, at lagret CO₂ frigives igen, hvilket begrænser, hvor meget CO₂ træer vil lagre i det lange løb.

Plantning af skov spiller en stor rolle i mange landes klimastrategi, men studiet indikerer, at der kan være smartere måder at fjerne CO₂ på.

»Det kunne for eksempel være en idé at strategisk øge forvitringen hos planter med et mindre rodnet, da de ikke bare ‘recirkulerer’ næringen i deres jord,« mener Tais W. Dahl.

»I sidste ende studerer vi fortiden for at blive klogere på fremtiden, og det håber jeg, studiet kan bidrage til,« slutter han.