Während des größten Teils der Erdgeschichte waren Vulkane nicht die primäre Kraft, die die Treibhausgaswerte unseres Planeten beeinflusste. Eine neue Studie zeigt, dass Vulkanbögen – die Ketten ausbrechender Gipfel wie in Japan – erst in den letzten 100 Millionen Jahren, gegen Ende des Dinosaurierzeitalters, zu dominanten Quellen für Kohlenstoffemissionen wurden. Dieser Befund verändert unser Verständnis der langfristigen Klimaregulierung der Erde grundlegend.
Die Rolle von Phytoplankton im Kohlenstoffkreislauf
Der Schlüssel zu diesem Wandel liegt in der Evolution mikroskopisch kleiner Organismen: Phytoplankton mit Kalziumkarbonatschuppen. Diese Lebewesen tauchten zum ersten Mal vor etwa 150 Millionen Jahren auf und ihr Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf war immens. Wenn sie sterben, sammeln sich ihre Schalen auf dem Meeresboden an und bilden riesige Kalziumkarbonatablagerungen.
Im Laufe geologischer Zeiträume subduzieren tektonische Platten (gleiten untereinander) und führen diese kohlenstoffreichen Sedimente in den Erdmantel zurück. Ein Teil dieses Kohlenstoffs wird dann durch Vulkanausbrüche freigesetzt. Doch bevor dieses Phytoplankton existierte, waren die vulkanischen Emissionen deutlich geringer, da in den subduzierenden Platten weniger Kohlenstoff verfügbar war.
Von Rissen zu Bögen: Eine sich verändernde Emissionsquelle
Milliarden von Jahren lang waren Vulkanbögen der vorherrschende Kohlenstofffreisetzungsmechanismus überhaupt nicht. Stattdessen handelte es sich um ein Rifting – das Auseinanderreißen von Kontinenten, wie beim Ostafrikanischen Grabenbruch, und die Bildung neuer Kruste an mittelozeanischen Rücken.
Durch Rifting wird im Wesentlichen das geschmolzene Innere „entdeckt“, sodass Kohlenstoff direkt in die Atmosphäre entweichen kann. Die freigesetzte Menge hing von der Länge und Geschwindigkeit des Riftings ab, aber die Emissionen blieben relativ konstant, bis Phytoplankton die Gleichung veränderte.
Moderne Emissionen: Ein Anstieg um zwei Drittel
Heute emittieren Vulkanbögen dank des riesigen Meeresbodenreservoirs, das durch diese Kalziumkarbonatschalen entsteht, zwei Drittel mehr Kohlenstoff als vor 150 Millionen Jahren. Obwohl dieser Anstieg erheblich ist, ist er immer noch geringer als die Menge an Kohlenstoff, die das Phytoplankton am Meeresboden speichert oder in das Erdinnere versenkt.
Warum das wichtig ist
Das Verständnis dieser Zeitleiste ist von entscheidender Bedeutung, da sie verdeutlicht, wie sich das Klimasystem der Erde entwickelt hat. Die Verlagerung von Rifting hin zu Vulkanbögen als primäre Emissionsquelle zeigt, dass biologische Prozesse (die Entwicklung von Phytoplankton) geologische Kreisläufe auf planetarischer Ebene grundlegend verändern können. Dies wirft auch die Frage auf, wie sich zukünftige biologische Veränderungen auf die Kohlenstoffemissionen und die Klimastabilität auswirken könnten.
Die von Ben Mather an der University of Melbourne geleitete Forschung unterstreicht die Bedeutung detaillierter Modellierung für das Verständnis der langfristigen Klimageschichte der Erde. Wie Alan Collins von der University of Adelaide feststellt, hat die sich verändernde Zusammensetzung der Meeressedimente – angetrieben durch sich entwickelnde Lebewesen – tiefgreifende Folgen für den Kohlenstoffkreislauf des Planeten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einfluss vulkanischer Aktivität auf das Klima keine Konstante ist; Es handelt sich um einen dynamischen Prozess, der durch biologische Evolution und Plattentektonik geprägt ist. Der Anstieg des Phytoplanktons hat die Art und Weise, wie Kohlenstoff durch die Erde zirkuliert, grundlegend verändert, und diese Verschiebung hat langfristige Auswirkungen auf das Verständnis des vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Klimas unseres Planeten.
