Fossilienpapiere könnten das Klima im letzten Zeitalter der Dinosaurier enthüllen

Washington – Richard Barclay öffnet eine Metallschublade in den Archiven des Smithsonian Museum of Natural History, die Fossilien enthält, die fast 100 Millionen Jahre alt sind. Trotz seines Alters sind diese Gesteine ​​nicht spröde. Der Geologe und Botaniker kommt leicht damit zurecht und legt ihm einen in die Hand, um ihn genauer zu untersuchen.

Ein wesentlicher Bestandteil des Urgesteins ist ein dreieckiges Blatt mit abgerundeten oberen Lappen. Dieses Blatt fiel von einem Baum, als T-Rex und Triceratops durch prähistorische Wälder streiften, aber die Pflanze ist sofort erkennbar. „Man kann erkennen, dass dies Ginkgo ist, es ist eine einzigartige Form“, sagte Barclay. „Es hat sich in Millionen von Jahren nicht viel geändert.“

Was Ginkgobäume auch auszeichnet, ist, dass ihre Fossilien oft das eigentliche Pflanzenmaterial bewahren und nicht nur den Abdruck des Blattes. Und diese dünne Schicht organischer Materie könnte der Schlüssel zum Verständnis des alten Klimasystems sein – und der möglichen Zukunft unseres sich erwärmenden Planeten.

Barclay und sein Team müssen jedoch zunächst die Pflanze entschlüsseln, um die Informationen in der alten Zeitung lesen zu können.

„Gingko ist eine sehr einzigartige Zeitkapsel“, sagt Peter Crane, Paläontologe an der Yale University. Wie er in seinem Buch Ginkgo über die Pflanze schrieb: „Es ist schwer vorstellbar, dass diese Bäume, die jetzt über Autos und Passagieren schweben, von den Dinosauriern stammen und 200 Millionen Jahre lang fast unverändert auf uns herabgekommen sind.“

Wenn ein Baum in einem alten Wald gefallen ist, was kann er den Wissenschaftlern heute sagen?

„Wissenschaftler blicken auf die Vergangenheit zurück, um zu verstehen, was in der Zukunft passieren wird“, sagte Kevin Anchokaitis, Klimaforscher an der University of Arizona. „Wir wollen verstehen, wie der Planet in der Vergangenheit auf groß angelegte Klimaänderungen reagiert hat – wie sich Ökosysteme verändert haben, wie sich die Ozeanchemie und der Meeresspiegel verändert haben und wie Wälder funktionieren.“

„Gewächshausperioden“ sind für Wissenschaftler von besonderem Interesse, wenn sie glauben, dass der Kohlenstoffgehalt und die Temperaturen viel höher waren als heute. Eine dieser Zeiten ereignete sich in der späten Kreidezeit (vor 66 Millionen bis 100 Millionen Jahren), dem letzten Zeitalter der Dinosaurier, bevor ein Meteorit die Erde traf und die meisten Arten ausstarben.

Mehr über das Klima in Gewächshäusern zu erfahren, gibt Wissenschaftlern auch wertvolle Daten, um die Genauigkeit von Klimamodellen zu testen, um die Zukunft vorherzusagen, sagt Kim Cobb, Klimawissenschaftler am Georgia Tech.

Aber Klimainformationen über die ferne Vergangenheit sind begrenzt. Luftblasen, die in alten Eisbohrkernen eingeschlossen sind, ermöglichen es Wissenschaftlern, den Kohlendioxidgehalt der alten Zeiten zu untersuchen, aber diese Blasen sind nur 800.000 Jahre alt.

Hier kommt die Ginkgo-Blatt-Kollektion von Smithsonian ins Spiel. Auf einer Reihe von Gassen springt Barclay durch Jahrtausende – wie nur im Museum möglich – in das 19. Jahrhundert, als die industrielle Revolution begann, das Klima zu verändern.

Aus dem Schrank holt er Papierblätter hervor, auf denen viktorianische Gelehrte Ginkgoblätter, die sie aus den botanischen Gärten ihrer Zeit gepflückt hatten, aufzeichnen und feststecken. Mehrere Exemplare haben schöne kursive Etiketten, darunter eines vom 22. August 1896.

Die Form des Blattes entspricht ungefähr der eines Fossils vor etwa 100 Millionen Jahren und eines modernen Papiers, das Barclay in der Hand hält. Mit einem Mikroskop kann man jedoch einen großen Unterschied erkennen – wie das Papier auf die Veränderung des Kohlenstoffgehalts in der Luft reagierte.

Auf der Blattunterseite sind kleine Poren angeordnet, die Kohlendioxid und Atemwasser absorbieren und es der Pflanze ermöglichen, Sonnenlicht in Energie umzuwandeln. Wenn viel Kohlenstoff in der Luft ist, braucht die Pflanze weniger Poren, um den benötigten Kohlenstoff aufzunehmen. Wenn der Kohlenstoffgehalt sinkt, produzieren die Blätter mehr Poren, um dies auszugleichen.

Heute wissen Wissenschaftler, dass der durchschnittliche globale Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre etwa 410 Teile pro Million beträgt – und Barclay weiß, wie ein Papier aussieht. Dank der viktorianischen Pflanzenblätter weiß er, wie Ginkgoblätter aussahen, bevor die Menschen die Atmosphäre des Planeten dramatisch veränderten.

Jetzt will er wissen, was ihm die Poren in den versteinerten Ginkgoblättern über die Atmosphäre vor 100 Millionen Jahren sagen könnten.

Aber zuerst braucht er ein Code-Trennzeichen, Übersetzungspapier – eine Art Rosetta-Stein, um uralte atmosphärische Handschriften zu entziffern.

Deshalb macht er ein Experiment in einem Wald in Maryland.

Eines Morgens Anfang dieses Jahres pflegten Barclay und Projektassistent Ben Lloyd Reihen von Ginkgobäumen in freiliegenden Behältern aus Plastikfolie, die sie Regen, Sonnenlicht und den wechselnden Jahreszeiten aussetzten. „Wir bauen sie auf diese Weise an, damit die Pflanzen natürliche Zyklen durchlaufen“, sagte Barclay.

Die Forscher stellten sich auf das Kohlendioxid ein, das in jeden Raum gepumpt wurde, und ein elektronischer Monitor draußen blinkte alle fünf Sekunden.

Einige Bäume wachsen auf dem aktuellen Kohlendioxidgehalt. Andere wachsen auf dramatisch erhöhten Niveaus, nähern sich Niveaus in der fernen Vergangenheit oder vielleicht in der Zukunft.

„Wir suchen nach Analoga – wir brauchen etwas zum Vergleichen“, sagte Barclay. Stimmt die Form der Blätter im Experiment mit der Form der fossilen Blätter überein, erhalten die Forscher einen groben Hinweis auf die antike Atmosphäre.

Sie untersuchen auch, was passiert, wenn Bäume in stark aufgeladenen Umgebungen wachsen, und sie haben herausgefunden, dass mehr Kohlendioxid sie schneller wachsen lässt.

Aber Barkley fügt hinzu: „Wenn Pflanzen zu schnell wachsen, machen sie eher Fehler und sind anfälliger für Schäden. … Es ist wie bei einem Rennfahrer, der bei hohen Geschwindigkeiten wahrscheinlich entgleisen wird.“