Die kambrische Artenexplosion brachte vor rund 540 Millionen Jahren die Vorfahren fast aller heutigen Lebewesen hervor und kennzeichnet den Beginn des Phanerozoikums, des „Zeitalters des sichtbaren Lebens“. Die Fossilien dieser Zeit umfassen erstmals nicht nur mikroskopisch kleine Einzeller, sondern komplexe mehrzellige Lebewesen. Doch unter welchen klimatischen Bedingungen hat sich das Leben in den folgenden Jahrmillionen entwickelt? Aufschluss darüber geben unter anderem fossile Muschelschalen. Abhängig davon, wie warm der Ozean ihrer Zeit war, haben sie unterschiedliche Verhältnisse von Sauerstoffisotopen eingelagert. Für sich allein sind Rekonstruktionen auf Basis solcher Daten allerdings mit großen Unsicherheiten behaftet.
Große Temperaturschwankungen
Ein Team um Emily Judd vom Smithsonian National Museum of Natural History in Washington hat nun solche geologischen Daten mit Klimamodellen kombiniert, um die bisher genaueste Temperaturkurve für die vergangenen 485 Millionen Jahre zu erstellen. „Diese Methode wurde ursprünglich für die Wettervorhersage entwickelt“, erklärt Judd. „Anstatt es für die Vorhersage des zukünftigen Wetters zu verwenden, nutzen wir es hier, um auf frühere Klimaverhältnisse zu schließen.“ Dabei zeigte sich, dass die Erdoberflächentemperaturen in der Vergangenheit stärker schwankten als bisher angenommen.
Den Rekonstruktionen zufolge bewegten sich die globalen Durchschnittstemperaturen in einer breiten Spanne von 11 bis 36 Grad Celsius – und lagen über lange Zeiträume hinweg oberhalb des heutigen Wertes von rund 15 Grad Celsius. Den Forschenden zufolge sind die Ergebnisse auch für das Verständnis des aktuellen Klimawandels von Bedeutung. „Wenn man die letzten paar Millionen Jahre untersucht, wird man nichts finden, was so aussieht, wie wir es im Jahr 2100 oder 2500 erwarten“, sagt Judds Kollege Scott Wing. „Man muss noch weiter zurückgehen, bis zu den Perioden, in denen die Erde wirklich warm war, denn nur so können wir besser verstehen, wie sich das Klima in Zukunft verändern könnte.“
Enger Zusammenhang zur CO2-Konzentration
Die Analysen zeigen einen starken Zusammenhang zwischen der globalen Durchschnittstemperatur und der CO2-Konzentration in der Atmosphäre. „Die Konsistenz dieser Beziehung ist überraschend, denn auf dieser Zeitskala hätten wir einen stärkeren Einfluss der Sonneneinstrahlung erwartet“, schreiben die Forschenden. Die aktuellen Daten legen aber nahe, dass CO2 auch auf geologischen Zeitskalen der stärkste Einflussfaktor ist. „Wenn der CO2-Gehalt niedrig ist, ist die Temperatur kalt; wenn der CO2-Gehalt hoch ist, ist die Temperatur warm“, fasst Co-Autorin Jessica Tierney von der University of Arizona zusammen.
