Just nu är jordens klimat bokstavligt talat på nollpunkten. Trots att utsläppen av koldioxid, temperaturen och havsnivån stiger oroande snabbt är samtliga tre faktorer i princip på den lägsta nivån på 600 miljoner år.
Ändå står vi inför en klimatkris eftersom de tre faktorerna aldrig har följt varandra så nära och varit så tätt förknippade. Den stora frågan är nu vad som händer när det går åt andra hållet.
De flesta forskare är eniga om att de klimatförändringar vi upplever beror på en kraftig ökning av atmosfärens innehåll av koldioxid som höjer temperaturen och får polerna att smälta och haven att stiga. Det förändrar livsvillkoren för djur- och växtlivet – och därmed också vår livsmedelsproduktion – och översvämmar storstäder så att miljontals människor blir hemlösa.
Under de senaste miljontals åren har skiftande koldioxidnivå, temperatur och havsnivå flera gånger haft stor påverkan på djur och växter och i några fall orsakat en massutrotning. Därför tittar klimatforskare nu tillbaka på perioder i jordens historia som liknar vår egen för att få en bild av planetens möjliga framtid och förhindra att det går fullt så illa.
Temperaturen kan stiga sju grader
I nästan 10 000 år hade jorden en i princip konstant medeltemperatur. Men från år 1900 hände något. På bara 100 år steg temperaturen en grad till följd av den industriella revolutionen, och under de kommande hundra åren förväntas den stiga ytterligare en–två grader.
Förhoppningsvis kan vi förhindra fortsatta höjningar av temperaturen, men i värsta fall visar klimatmodellerna att temperaturen kan stiga med ytterligare sju grader fram till år 2300. Det skulle ge en medeltemperatur på hela 22 grader och en så snabb höjning av temperaturen skulle sakna motstycke i jordens historia.
252 miljoner år sedan: Temperaturhöjning kostade många livet
Ekvatorn klarade sig
Vid ekvatorn överlevde fler arter eftersom djuren här redan var anpassade till ett varmt och syrefattigt vatten.
Utrotning vid polerna
Vid polerna utrotades flest arter eftersom de hade svårt att anpassa sig till det varma vattnet med lägre syreinnehåll.
De flesta andra växlingar i jordens temperatur har skett gradvis över en period på flera miljoner år. Ett undantag från den regeln inträffade under en period för 56 miljoner år sedan, vilken kallas PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum).
Här steg temperaturen åtta grader på bara 20 000 år till 25,5 grader – elva grader varmare än i dag. Temperaturhöjningen utlöstes sannolikt av ett utsläpp av växthusgasen metan på havsbotten och värmen kan ha satt igång en självförstärkande process.
Uppvärmning av havet ger syrebrist som i värsta fall kväver en stor del av livet.
I dag: Havstemperaturen kan stiga med tio grader
Om våra utsläpp av koldioxid fortsätter på samma nivå kan temperaturen i havet stiga med tio grader till år 2300 – och därmed nå samma nivå som vid perm-trias-katastrofen. Geologin är förvisso inte som för 252 miljoner år sedan, men enligt forskarna bakom den nya datorsimuleringen kan klimatförhållandena år 2300 uppfylla 35–50 procent av kriterierna för att kunna utlösa en global massutrotning i samma storleksordning.
2019 presenterade klimatforskaren Tapio Schneider på California Institute of Technology, USA, en teori för hur en höjning av temperaturen kan lösa upp molntäcket och därigenom knuffa klimatet över en kritisk punkt. Utan molnen reflekteras mindre solljus ut i atmosfären och träffar i stället havs- och jordytan där det bidrar till ytterligare uppvärmning.
Det tar lång tid att vända den negativa spiralen när den väl inletts. Efter uppvärmningen under PETM-perioden för 56 miljoner år sedan tog det 170 000 år innan klimatet stabiliserades.
Visste du att jordens temperatur växlat mellan varma perioder på över 24 grader och kalla perioder på under 15 grader fyra gånger de senaste 542 miljoner åren?
Snabba förändringar dödar livet
Under PETM ändrades temperaturen kraftigt på bara 20 000 år. Det är extremt snabbt i geologiska termer, men mycket långsamt jämfört med dagens temperaturhöjning. För att hitta en period som påminner mer dagens klimatutveckling får forskarna titta på en katastrof utlöst av en extern händelse.
Vid slutet av kritaperioden för 66 miljoner år sedan inträffade en massutrotning som i ett slag gjorde slut på dinosaurierna som hade härskat på jorden i 160 miljoner år och utrotade 75 procent av alla djurarter. Det berodde troligen på ett kraftigt och plötsligt temperaturfall orsakat av en meteorit stor som Mount Everest.
Meteoriten slog ned nära staden Chicxulub på Yucatánhalvön i Mexiko och utlöste en energi motsvarande en miljard gånger Hiroshima-bomben.Kollisionen skickade upp enorma mängder stoft i atmosfären, som skuggade solljuset så att temperaturen plötsligt föll dramatiskt och ledde till döden för dinosaurier och andra djur.
Forskning visar att händelsen påverkade klimatet i upp till 5 000 år och begränsade artrikedomen i 20 000 år efteråt.
Det var en helt annan sak vid höjningen av temperaturen under PETM-perioden där livet hade tid att anpassa sig. Här reagerade djurarterna genom att krympa för att bättre kunna avge värme och artrikedomen blev till och med större. Oavsett om det blir en höjd eller sänkt temperatur är hastigheten på klimatförändringen helt avgörande för hur det påverkar livet.
Koldioxidexplosion sedan år 1800
Även när det gäller koldioxidinnehållet i atmosfären upplever vi nu en ovanligt snabb ökning. Fram till år 1800 var koldioxidnivån ganska konstant 200–300 ppm (parts per million), motsvarande 0,02–0,03 procent i nästan en miljon år. De senaste 200 åren har den ökat till 400 ppm.
Beroende på vad vi gör för att förhindra ytterligare ökning förväntas koldioxidnivån år 2300 ligga på 400–700 ppm eller i värsta fall så högt som 2 000 ppm. Trots att nivån tidigare varit så hög som 7 000 ppm i atmosfären skulle en så snabb höjning vara den mest dramatiska klimatförändringen någonsin.
375 miljoner år sedan: Växtexplosion var gift för djurlivet
Växter använder koldioxid till sin fotosyntes och en koldioxidnivå tio gånger högre än i dag gav utmärkta villkor för växter under perioden devon. Samtidigt drabbades planeten av en massutrotning där 70 procent av alla arter försvann. Vulkanutbrott och meteorit-nedslag har fått skulden, men i en alternativ teori läggs skulden på växter.
1. Växtlivet bredde ut sig
Luftens höga innehåll av koldioxid hjälpte växterna att på allvar etablera sig på marken för cirka 370 miljoner år sedan.
2. De första träden sprängde berg
Låga buskar utvecklades till trädens urfader, Archaeopteris. Träden borrade sig djupt ned i sprickor och hålrum, och sprängde berget med sina kraftiga rötter.
3. Näringen ökade i vattnet
Koldioxid i luften togs upp i vattnet och bildade kolsyra som trängde ned i sprickor och fick den hårda stenen att vittra. Det frigjorde näringsämnen som spred sig i hav, sjöar och vattendrag.
4. Alger gav syrebrist
Näringsämnen gav en kraftig algblomning. Döda alger sjönk sedan till botten där de bröts ned av syrekrävande bakterier.
5. Livet i havet kvävdes
Bakteriernas syrekonsumtion gav syrebrist som kvävde djurlivet på havsbotten.
Sett över flera hundra miljoner år har koldioxidinnehållet i atmosfären dock minskat. Det beror på att koldioxid med tiden tas upp av havet och marken och därmed försvinner från atmosfären. Dessutom tar växter upp koldioxid genom fotosyntesen och bygger in den i organiskt material.
En förhöjd koldioxidnivå i atmosfären har gjort att växterna brett ut sig.
I dag: Växterna har fått växtvärk
Satellitbilder visar att jordens vegetation har blivit tätare sedan 1982. 70 procent av ökningen beror på koldioxidnivån. Globalt har växternas fotosyntes ökat 33 procent de senaste hundra åren på grund av den ökade mängden koldioxid. Flera studier visar att den högre koldioxidnivån får mikroskopiska alger, fytoplankton, att sprida sig i hav och sjöar, med risk för syrebrist – tillväxten motverkas dock delvis av den högre temperaturen.
Trots att processerna också går åt andra hållet, exempelvis vid vulkanutbrott, skulle nettoeffekten utan människans förbränning av fossila bränslen vara att koldioxidinnehållet i atmosfären på lång sikt föll till nära noll.
Visste du att atmosfärens koldioxidnivå var som högst för 540 miljoner år sedan – 17 gånger så hög som nu? Samtidigt exploderade antalet arter.
Under de senaste 542 miljoner åren har atmosfärens koldioxidinnehåll naturligt reducerats till en tjugondel. Men på 500 år, från 1800 till 2300, kommer människan att tiodubbla koldioxidnivån om vi fortsätter att släppa ut koldioxid som nu. Konsekvensen av en så snabb ändring är oförutsägbar.
Det enda som är säkert är att den blir dramatisk. Under devonperioden för 375 miljoner år sedan var koldioxidnivån så hög som 4 000 ppm och enligt en teori orsakade det en algblomning i haven och en syrebrist som utrotade många djurarter.
Stor havshöjning gav nya arter
Havsnivån har följt ungefär samma fallande mönster som koldioxidnivån under de senaste 542 miljoner åren, men förskjutet med 50–100 miljoner år. Båda är just nu historiskt låga men stiger kraftigt. Havsnivån beror dock inte bara på mängden koldioxid utan även på hur berggrunden under havsbotten förändras när de stora kontinentalplattorna rör sig.
125 000 år sedan: Tre orsaker till höjd havsnivå
1. Antarktis smälte: 3-5 meter
Ny forskning tyder på att den västra delen av Antarktis smälte och är den största anledningen bakom höjningen av havet under den senaste mellanistiden.
2. Arktis smälte: 2-3 meter
En stor del av Grönlands inlandsis och de kanadensiska ismassorna runt Nordpolen smälte, vilket gjorde att havsnivån höjdes.
3. Vattnet expanderade: 1 meter
Vatten expanderar när det blir varmare. Temperaturen i eem bidrog till havshöjningen.
Under ordovicium, en geologisk period för cirka 460 miljoner år sedan, hade jorden den högsta vattennivån någonsin. Havet stod 400 meter högre än i dag, men det var långtifrån någon katastrof för livet – snarare tvärtom. Det höga vattenståndet betydde att det uppstod många insjöar, vilket skapade en mångfald av ekologiska nischer där djur- och växtlivet utvecklades.
Det gynnsamma klimatet betydde också att antalet arter utvecklades explosivt. Mossdjur, sjöborrar och koraller var bland de nya djurgrupper som uppstod medan plankton frodades i vattnet och gav föda till andra djur.
Testa själv att få vattnet att stiga
Även under den senaste kraftiga höjningen av havet under mellanistiden för 125 000 år sedan klarade sig livet, inklusive den tidens jägare-samlare, bra. När havet steg sex–nio meter följde människor och djur bara med vattnet inåt land.
Visste du att havsnivån i dag nästan är lägst i jordens historia? Havet var som högst 400 meter högre än i dag för 460 miljoner år sedan.
Om något liknande händer under de kommande århundradena skulle det dock vara kritiskt för våra storstäder och vår livsmedelsproduktion som inte utan vidare kan flyttas. En höjning av havsnivån på fyra meter skulle exempelvis lägga stora delar av centrala London under vatten. För livet i sig behöver dock inte stora klimatförändringar betyda att det blir en massutrotning.
