Rhythmen des Klimas : Explosion des Lebens aus einem Schneeball

Kurze Geschichte des Klimas (2): Einst beschleunigte eine Heißzeit die Evolution. Aber Klimawandel gefährdet auch das Leben.

Otto Wöhrbach
Die Illustration zeigt einen Dinosaurier, der am Ufer eines Sees oder Flusses steht.
Warme Zeiten. In der letzten großen „heißen“ Klimaperiode entstanden auch die Dinosaurier – und wurden zu Beherrschern der Erde.Foto: picture alliance / dpa

Im ersten Teil unserer kleinen Geschichte des Erdklimas haben wir das Entstehen der Atmosphäre und die Klimageschichte der ersten vier Milliarden Jahre beschrieben. Im zweiten Teil geht es nun um den weiteren Weg in die Gegenwart.

Die Erde vor 700 Millionen Jahren: Nach einer langen eisfreien Heißzeit kündigte sich ihre zweite Eiszeit an. Die Verwitterung von Silikatgestein hatte der Erdatmosphäre wieder so viel Kohlendioxid und damit Treibhauseffekt entzogen, dass das globale Klima allmählich kälter zu werden begann. Dieses Mal aber spielte ein weiterer Klimafaktor eine Rolle. Die Drift der Kontinente kreuz und quer über die Erde hatte die Landflächen zufällig allesamt entlang des Äquators angeordnet.

Es wurde kälter, weil Eis und Schnee das Sonnenlicht zurückwarfen

Während also mit der beginnenden Abkühlung in den Polarregionen der Erde längst die Vereisung eingesetzt hatte, blieben die Landflächen am Äquator zunächst auch weiterhin warm. Deshalb verwitterten ihre Gesteine weiter und entnahmen der Lufthülle der Erde Kohlendioxid. Das Klima wurde also noch kühler und die polaren Schnee- und Eisflächen wuchsen weiter. Mit den größer werdenden Eis- und Schneeflächen wuchs ein weiterer Klimafaktor heran. Eis und Schnee haben eine hohe Albedo. Sie reflektieren Sonnenlicht fast vollständig. Je größer die wachsenden hellen Schnee- und Eisflächen wurden, desto mehr Sonnenenergie spiegelten sie ungenutzt zurück. Ab einer bestimmten Schwelle trieb dieser Eis-Albedo-Rückkopplungseffekt die Erde immer tiefer in ihre zweite Eiszeit hinein.

Geologische Funde deuten darauf hin, dass die Erde in jenen eisigen Zeiten zumindest einmal sogar vollständig zufror. Wären damals Außerirdische vorbeigekommen, so hätten sie keinen blauen Planeten gesehen, sondern einen weißen. Vermutlich wären sie zu dem Schluss gekommen: Dieser Schneeball wird wohl nie wieder auftauen.

Damit hätten sie die Rechnung ohne die Vulkane der Erde gemacht. Denn die bliesen weiterhin Kohlendioxid in die Atmosphäre. Die Verwitterung war unter der Schnee- und Eisdecke fast vollständig zum Erliegen gekommen. Langsam, aber sicher stieg also der Kohlendioxidgehalt der Luft wieder an, der Treibhauseffekt nahm wieder zu, es wurde wieder wärmer. Irgendwann war es so weit. Die Erde begann wieder aufzutauen.

Ab einer bestimmten Schwelle beschleunigt sich der Klimawandel selber

Dann ging alles sehr schnell. Wie eine Warnung für uns zeigte sich, was auch noch im kleinsten Klimawandel stecken kann: Ab einer bestimmten Schwelle verstärkt und beschleunigt er sich selber. Erneut setzte die Eis-Albedo-Rückkopplung ein, nun in Richtung Erwärmung. Je mehr Eis und Schnee wegschmolzen, desto größer wurden die eisfreien dunklen Wasser und Landflächen, desto mehr Sonnenenergie konnten sie aufnehmen, desto wärmer wurde es, und so weiter. Vermutlich schon wenige tausend Jahren nach dem Beginn ihres Auftauens war die Erde wieder vollständig vom Eise befreit.

Es war, als hätte das Leben auf der Erde nur auf dieses warme Klimasignal gewartet. Jahrmilliardenlang waren nur einfachste Lebewesen durch die Wasser der Erde gewimmelt. Doch nun entwickelten sich aus den Einzellern, die die Schneeball-Eiszeit überlebt hatten, alle Tierstämme. Dann kroch, krabbelte und wucherte das Leben aus dem Wasser an Land. Und mit dieser Eroberung des Landes durch das Leben tauchten neue Mitspieler in der Klimageschichte der Erde auf: große Pflanzen.

In dem feuchtwarmen Heißzeit-Klima entstanden riesige Wälder aus Farnbäumen. Solange eine Pflanze wächst, entnimmt sie aus der Luft Kohlendioxid. Kohlendioxid besteht aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Den Sauerstoff scheidet die Pflanze aus. Den Kohlenstoff dagegen bauten die Baumfarne in ihre Stämme und Blätter ein. Die wachsenden Wälder wurden gigantische Kohlenstoffspeicher.

Die Ablagerung der Kohle leitete eine neue Eiszeit ein

Vor etwa 350 Millionen Jahren begannen sich diese Wälder in einen Stoff zu verwandeln, den wir heute wieder aus dem Boden holen. Sie starben ab, wurden von anderen Erdschichten begraben und wurden zu Kohle. Der gesamte Kohlenstoff in diesen Kohlelagern stammte ursprünglich aus dem Kohlendioxid, das die Pflanzen aus der Luft entnommen hatten. Die Bildung der großen Lager hatte der Lufthülle der Erde also riesige Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid entzogen. Und so trug die Entstehung von Kohle wesentlich dazu bei, dass vor rund 300 Millionen Jahren wieder einmal eine Eiszeit eingeleitet wurde.

Aber die Vulkane befreiten die Erde auch aus dieser Eiszeit. Vor etwa 250 Millionen Jahren erwärmte der Treibhauseffekt des von ihnen hinausgeblasenen Kohlendioxids die Erde zu ihrer bislang letzten Heißzeit. Ihre berühmtesten Bewohner kennt jedes Schulkind: die Dinosaurier. Noch vor 70 Millionen Jahren trampelten sie durch warmfeuchte Wälder auf einer tropischen Erde, die vollkommen eisfrei war. Und in der heißesten Phase dieser Heißzeit vor rund 50 Millionen Jahren wuchsen an arktischen Küsten Palmen und auf Grönland lagen Krokodile in der Sonne.

Doch wie seit jeher verwitterten die Gesteine und entzogen der Luft Kohlendioxid. Zusätzlich entnahm auch der Klimafaktor „Leben“ der Atmosphäre wieder viel Kohlendioxid. Denn wie nie zuvor wuchsen in den warmen Meeren Algen, Plankton und andere Kleinstlebewesen. Und starben wieder. Ununterbrochen sanken in den Körpern unzähliger toter Lebewesen große Mengen Kohlenstoff auf den Meeresboden.

Über weite Strecken dominierten Warmzeiten das Erdklima.
Über weite Strecken dominierten Warmzeiten das Erdklima.Foto: null

Wälder hatten sich in Kohle verwandelt. Ganz ähnlich verwandelten sich nun im Lauf der Zeit auch die Körper abgestorbener Meereslebewesen in Stoffe, die wir heute wieder aus dem Boden holen: Erdöl und Erdgas. Und wie der Kohlenstoff in den Kohlelagern stammte auch der Kohlenstoff in Erdöl und Erdgas letzten Endes aus Kohlendioxid, das Lebewesen zu ihren Lebzeiten aus der Lufthülle der Erde entnommen hatten.

Wie in den Kohlelagern schlummert auch in Erdöl und Erdgas letzten Endes Treibhaushitze aus längst vergangenen Zeiten. Und so ging, nicht zuletzt wegen der Bildung der Erdöl- und Erdgaslager, vor einigen Dutzend Millionen Jahren die vorläufig letzte Heißzeit der Erde langsam ihrem Ende entgegen.

Vor rund drei Millionen Jahren war es dann so weit: Die Polregionen waren wieder bedeckt von Eis und Schnee. Eine ganz besondere Eiszeit hatte begonnen. Denn in dieser entwickelte sich die Gattung Mensch. Und genau in dieser Eiszeit leben wir heute noch. Noch gibt es Eis auf der Erde. Aber es schmilzt dahin. Und die Eis-Albedo-Rückkopplung wird die Eisschmelze beschleunigen. Bald schon wird die Arktis zumindest in jedem Sommer eine eisfreie Wasserfläche sein.

Während der vergangenen zwei Jahrhunderte ist die menschliche Zivilisation zum mächtigsten Klimafaktor aller Erdzeiten herangewachsen. Jahrmilliardenlang hatte der langsame Kreislauf des Kohlendioxids das Klima der Erde geregelt. Die Verwitterung von Gestein sowie abgestorbene Pflanzen und Tiere verfrachteten unablässig Kohlendioxid aus der Luft in die Erdkruste. Und Vulkane pusteten es wieder zurück in die Atmosphäre.

Der Mensch hat den natürlichen Kohlendioxid-Kreislauf kurzgeschlossen

Diesen natürlichen langsamen Kohlendioxid-Kreislauf hat Homo sapiens nun kurzgeschlossen: Jahr für Jahr steigen aus unserer Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas mehr als 30 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre. Das ist mindestens hundert Mal mehr, als die Vulkane selbst in ihren besten Zeiten schafften. Da Kohlendioxid aber ein farb- und geruchsloses Gas ist, können wir nicht direkt wahrnehmen, wie sich die Erdatmosphäre dadurch bereits verändert hat. Doch die kilometerdicken Eisschilde Grönlands und der Antarktis können es uns verraten. Denn kleine Blasen im Eis enthalten noch Luft aus jener Zeit, in der die jeweiligen Eisschichten abgelagert wurden.

Deshalb wissen wir, wie viel Kohlendioxid während unserer jüngeren Eiszeitgeschichte in der Lufthülle der Erde war. Durch alle bekannten Warm- und Kaltphasen der Milancovic-Zyklen hindurch befanden sich unter jeweils einer Million Luftmolekülen niemals mehr als 280 Kohlendioxidmoleküle, abgekürzt 280 ppm. Der aktuell gemessene Wert: Über 400 ppm, Tendenz weiter steigend. Die Atmosphäre von heute ist nicht mehr die Atmosphäre der vergangenen 800.000 Eiszeitjahre. Hat damit unsere Reise in die nächste Heißzeit begonnen?

Wundern müssten wir uns darüber nicht. Denn mit der Verbrennung von Kohle holen wir in kürzester Zeit das Kohlendioxid zurück in die Luft, dessen Treibhauseffekt auch schon zu der Heißzeit der Riesenwälder des Karbonzeitalters beigetragen hatte. Und mit der Verbrennung von Erdöl und Erdgas setzen wir gleichzeitig Kohlendioxid samt Treibhauseffekt aus der folgenden Heißzeit wieder frei, in der unter anderem die Dinosaurier über die Erde trampelten.

Wir holen die Hitze aus zwei Heißzeiten wieder zurück

Mit der Verbrennung der fossilen Brennstoffe holen wir innerhalb kürzester Zeit zumindest einen Teil der Hitze aus gleich zwei Heißzeiten wieder zurück. Und als wäre das alles nicht schon schlimm genug, verbrennen wir gleichzeitig auch noch die heutigen Tropenwälder mit dazu. Dadurch werden weitere riesige Mengen an Kohlendioxid frei.

Der von unserer Zivilisation eingeleitete Klimawandel ist bereits in vollem Gang. Und bisher war jeder Klimawandel gefährlich für das irdische Leben. Vor rund 200 Millionen Jahren starben fast alle Landwirbeltiere aus. Die Ursache war wahrscheinlich eine Art Hitzestress. Denn in jener Zeit waren durch das Auseinanderbrechen des Riesenkontinents Pangäa in die Teilkontinente Afrika, Amerika und Europa besonders viele Vulkane aktiv und bliesen zusätzliche große Mengen an Kohlendioxid und damit Treibhauseffekt in die Luft.

Das Klima wandelt sich schneller als jemals zuvor in der Erdgeschichte

Die modernen Vulkane sind wir, nur mit dem Unterschied, dass wir die Atmosphäre mindestens hundert Mal schneller mit Kohlendioxid füllen als die natürlichen Vulkane. Noch leben wir fast in dem Klima, in dem unsere Vorfahren die Landwirtschaft erfunden haben, in dem unsere Städte entstanden sind, in dem sich unsere gesamte moderne Kultur und Zivilisation entwickelt hat. Doch dieses Klima verändert sich nun viel schneller, als es jemals zuvor in der Erdgeschichte geschah. Und dies auf einer menschenvollen Erde, auf der Siedlungsstruktur und Wohnungsbau und Nahrungsproduktion und Warenproduktion und tausend weitere Abläufe für das möglichst angenehme Leben von mittlerweile 7,5 Milliarden Menschen genau angepasst sind an das Klima, wie es bisher war. Wer mit „Klimawandel, na und?“ kontert, verkennt das Problem.

Den ersten Teil unserer "Kurzen Geschichte des Klimas" lesen Sie hier.

Twitter

Folgen Sie unserer Wissen und Forschen Redaktion auf Twitter: 

9 Kommentare

Neuester Kommentar
      Kommentar schreiben