Menneet katastrofit ennakoivat tulevaa

Maapallo lämpenee, ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaa, ja merenpinta nousee. Ilmasto muuttuu rajusti – taas. Maapallo on olemassaolonsa aikana kokenut ison joukon ilmastomullistuksia. Niitä tutkimalla yritetään selvittää, mitä nykyinen ilmastokriisi voi tuoda tullessaan.

Maapallon ilmasto on nyt nollapisteessä. Vaikka hiilidioksidin määrä ilmakehässä, maapallon keskilämpötila ja merenpinnan taso nousevat huolestuttavaa vauhtia, kaikki kolme lukua ovat itse asiassa lähes alimmillaan 600 miljoonaan vuoteen.

Ilmastokriisi on silti täyttä totta, sillä koskaan aikaisemmin kaikki kolme tekijää eivät ole seuranneet toisiaan niin tiiviisti. Kun ne nyt ovat saavuttaneet pohjan yhtä aikaa, suuri kysymys on se, mitä tapahtuu, kun ne nousevat yhtä aikaa.

Tutkijoiden ylivoimainen enemmistö on yhtä mieltä siitä, että meneillään oleva ilmastonmuutos johtuu ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvusta. Se saa lämpötilan nousemaan, napajäät sulamaan ja merenpinnan kohoamaan. Lämpeneminen taas vaarantaa eläin- ja kasvikunnan elinolosuhteet ja ihmiskunnan elintarviketuotannon, ja merenpinnan nousu tuo tulvia rannikoille ja tekee miljoonista ihmisistä kodittomia.

Miljoonien vuosien kuluessa ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden, lämpötilan ja merenpinnan tason heilahtelut ovat muokanneet eliökuntaa ja ajoittain myös aiheuttaneet joukkotuhoja. Tutkijat etsivätkin nyt maapallon menneisyydestä oppia siitä, mitä ilmastonmuutos voi aiheuttaa ja miten pahin tuho voidaan estää.

Lämpötila voi nousta 7 astetta

Maapallon keskilämpötila oli lähes muuttumaton melkein 10 000 vuoden ajan. 1900-luvun alussa tapahtui käänne. Kiihtyvä teollistuminen lämmitti ilmakehää yhden asteen vain sadassa vuodessa, ja seuraavien vuosisatojen aikana lämpenemisen odotetaan jatkuvan vielä 1–2 asteella.

Tavoitteena on pysäyttää lämpeneminen siihen, mutta jos kaikki menee pieleen, maapallo voi lämmetä vielä jopa seitsemällä asteella vuoteen 2300 mennessä. Silloin maapallon keskilämpötila olisi 22 astetta. Yhtä nopeaa lämpötilan nousua ei maapallolla ole tapahtunut koskaan aiemmin.

252 miljoonaa vuotta sitten: Lämpeneminen tukahdutti meret

Kun maapallon keskilämpötila nousi lyhyessä ajassa yli kymmenen astetta, 96 prosenttia merien eläinlajeista hävisi. Lämmönnousun syytä ei tiedetä – tutkijat epäilevät tulivuorenpurkausta tai meteoriitti-iskua. Sitäkään ei tiedetä, toiko tuhon itse lämpö vai sen sivuvaikutukset. Tietokonesimulaation mukaan on todennäköistä, että merien lämpeneminen johti happikatoon, joka tukahdutti eliöt. Lämpimään veteen mahtuu vähemmän happea kuin viileään. Samalla lämpö kiihdytti eläinten aineenvaihduntaa ja hapen tarvetta.

Osa lajeista selvisi

Päiväntasaajan lajeista iso osa selvisi, koska ne olivat entuudestaan tottuneet lämpimään ja vähähappiseen veteen.

Navoilla tuho oli pahin

Kylmien alueiden lajien oli vaikeinta tottua lämpimään ja vähähappiseen veteen. Napaseuduilla lajikato olikin suurin.

Useimmat muutokset maapallon lämpötilassa ovat tapahtuneet asteittain miljoonien vuosien kuluessa. Yksi poikkeus tapahtui 56 miljoonaa vuotta sitten paleoseeni- ja eoseenikauden vaihteessa. Sitä kutsutaan paleoseenin-eoseenin lämpöhuipuksi.

Silloin maapallon keskilämpötila nousi vain 20 000 vuodessa kahdeksan astetta ja päätyi 25,5 asteeseen eli 11 astetta korkeammalle kuin nyt. Lämpenemisen käynnisti todennäköisesti metaanikaasun vapautuminen merenpohjasta, ja siitä sai alkunsa itseään vahvistava ketjureaktio.

Meriveden lämpeneminen johtaa happikatoon, joka voi tuhota ison osan merieläimistä.

Nykyään: Meret voivat lämmetä 10 astetta

Jos ihmisen hiilidioksidipäästöt jatkuvat nykyisellään, meriveden lämpötila voi nousta vuoteen 2300 mennessä 10 astetta eli samalle tasolle kuin permi- ja triaskaudella. Maapallo on tosin nyt erilainen kuin 252 miljoonaa vuotta sitten, mutta tutkijoiden mukaan on silti 35–50 prosentin todennäköisyys, että vuonna 2300 ilmastonmuutos johtaa samanlaiseen mullistukseen kuin permi- ja triaskaudella.

Maaliskuussa 2019 Kalifornian teknillisessä yliopistossa toimiva ympäristötutkija Tapio Schneider esitti teorian, jonka mukaan lämpeneminen voi johtaa pilvipeitteen harvenemiseen, mikä taas voi kiihdyttää ilmastonmuutosta kriittisellä tavalla. Kun pilvipeite ei heijasta pois lämpösäteilyä, Maan pinnalle tulevan lämmön määrä kasvaa rajusti.

Kun muutos on päässyt vauhtiin, jarruttaminen on vaikeaa. Paleoseenin-eoseenin lämpöhuipun jälkeen ilmaston vakiintuminen kesti 170 000 vuotta.

Tiesitkö, että maapallon keskilämpötila on vaihdellut lämpimien kausien yli 24:n ja kylmien kausien alle 15:n välillä neljä kertaa 542 miljoonan viime vuoden kuluessa?

Muutoksen nopeus tuo tuhon

Kahdeksan asteen lämmönnousu 20 000 vuodessa on geologian näkökulmasta äärimmäisen nopea muutos. Nykyiseen ilmastonmuutokseen verrattuna se oli kuitenkin hyvin hidas. Ainoa Maan menneisyyden ajankohta, joka muistuttaa nyt meneillään olevaa kehitystä, on ilmastokatastrofi, jonka aiheutti Maan ulkopuolinen voima.

Liitukauden lopulla 66 miljoonaa vuotta sitten maapallo koki joukkotuhon, joka kertaheitolla päätti hirmuliskojen 160 miljoonaa vuotta kestäneen valtakauden ja hävitti 75 prosenttia kaikista eläinlajeista. Todennäköisin selitys tälle tuholle on Mount Everestin kokoisen meteoriitin törmäys nykyisen Jukatanin niemimaan alueelle Meksikoon.

Iskun voimakkuus oli miljardi kertaa niin suuri kuin Hiroshiman tuhonneen ydinpommin räjähdys.

Meteoriitin törmäys nostatti ilmakehään valtavan tuhka- ja nokipilven, joka pimensi auringon. Siitä seurasi raju lämpötilan lasku, johon hirmuliskot ja monet muutkaan eläimet eivät pystyneet sopeutumaan. Tutkimusten mukaan ilmasto oli sekaisin meteoriitti-iskun jälkeen viisituhatta vuotta, ja lajiston toipuminen kesti 20 000 vuotta.

Paleoseenin-eoseenin lämpöhuippu oli paljon lievempi mullistus. Eliökunnalla oli aikaa sopeutua uusiin oloihin. Eläinlajit kehittyivät pienikokoisemmiksi voidakseen haihduttaa lämpöä tehokkaammin, ja lopulta lajikirjo jopa kasvoi. Ratkaisevaa onkin muutoksen nopeus riippumatta siitä, laskeeko vai nouseeko lämpötila.

Eläimet sopeutuivat paleoseenin–eoseenin lämpöhuippuun kutistumalla. Hevosen esivanhempi kehittyi sinä ajanjaksona, ja se oli kissan kokoinen.

© Danielle Byerley/UFL & Shutterstock

Raju muutos 200 vuodessa

Myös ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut poikkeuksellisen nopeasti. Vuoteen 1800 asti se pysyi lähes miljoonan vuoden ajan melkein muuttumattomana, eli hiilidioksidia oli 200–300 tilavuuden miljoonasosaa (ppm, parts per miljon), mikä vastaa 0,02–0,03 prosenttia ilmakehästä.

Seuraavien 200 vuoden aikana määrä on kasvanut 400 ppm:ään. Sen mukaan, mihin toimenpiteisiin ryhdytään, hiilidioksidipitoi­suus voi vuonna 2300 olla 400–700 ppm tai pahimmassa tapauksessa 2 000 ppm. Vaikka pitoisuus on muinoin ollut jopa 7 000 ppm, nousu on nopeampaa kuin koskaan ennen.

375 miljoonaa vuotta sitten: Rehevöityminen harvensi elämää

Kasvit käyttävät hiilidioksidia yhteyttämiseen, ja kun devonkaudella hiilidioksidia oli ilmassa kymmenen kertaa niin paljon kuin nykyään, kasvillisuus villiintyi. Samalla 70 prosenttia eliölajeista hävisi. Syyksi on epäilty tulivuorenpurkauksia ja meteoriiitteja, mutta syypää saattaa olla myös valtoimenaan rehottanut kasvillisuus.

Shutterstock & Oliver Larsen

1. Kasvit levisivät

Korkea ilmakehän hiilidioksidipitoisuus antoi vauhtia kasvien leviämiseen kuivalle maalle 370 miljoonaa vuotta sitten.

Shutterstock & Oliver Larsen

2. Ensimmäiset puut murskasivat kalliot

Matalista pensaista kehittyi puiden kantamuoto Archaeopteris. Puiden juuret saivat kalliot murskautumaan porautuessaan koloihin ja onkaloihin.

3. Ravinteet valuivat vesiin

Kun ilman hiilidioksidia liukeni veteen, syntyi hiilihappoa, joka tunkeutui kallionkoloihin ja sai kiviaineksen rapautumaan. Rapautuvasta kivestä vapautui ravinteita, jotka huuhtoutuivat vesiin.

4. Levien kasvu vei hapen

Maalta valuneet ravinteet saivat levät kukoistamaan. Kuolleet levät painuivat pohjaan, missä niitä hajottivat happea kuluttavat bakteerit.

5. Merien elämä tukehtui

Kun bakteerit runsastuivat, happi väheni vesistä.

Kun tarkastellaan kehitystä miljoonien vuosien ajanjaksolla, hiilidioksidipitoisuus on ollut laskussa. Hiilidioksidia siirtyy vähitellen ilmakehästä meriin ja maaperään, ja kasvit käyttävät sitä yhteyttämiseen ja muuttavat sitä kasvimassaksi.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu on parantanut kasvien elinolosuhteita.

Nykyään: Kasvillisuus lisääntyy taas

Satelliittimittaukset osoittavat, että maapallon kasvillisuus on runsastunut vuodesta 1982 lähtien. 70 prosenttia kasvusta selittyy ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden lisääntymisestä. 100 vuodessa kasvien yhteyttäminen on lisääntynyt 33 prosenttia hiilidioksidipitoisuuden kasvun seurauksena. Levien runsastuminen voi johtaa happikatoon vesistöissä, mutta vesien lämpeneminen voi osaltaan hidastaa rehevöitymistä.

Toki hiilidioksidia tulee myös lisää, esimerkiksi tulivuorenpurkauksista, mutta tulos ilman ihmisen aiheuttamia päästöjä olisi ennen pitkää se, että hiilidioksidipitoisuus putoaisi lähes nollaan.

Tiesitkö, että ilmakehän CO2-pitoisuus oli 540 miljoonaa vuotta sitten 17 kertaa niin suuri kuin nykyään? Silloin eliölajien määrä kasvoi räjähdysmäisesti.

542 miljoonan viime vuoden aikana ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on vähentynyt luonnollista tietä kahdeskymmenesosaan. Jos taas ihmiskunta ei vähennä päästöjään, pitoisuus kasvaa 500 vuodessa – vuodesta 1800 vuoteen 2300 – kymmenkertaiseksi. Kukaan ei pysty ennustamaan, mitä näin äkillisestä muutoksesta seuraa. Se on kuitenkin varmaa, että seuraukset ovat rajut.

Devonkaudella 375 miljoonaa vuotta sitten hiilidioksidipitoisuus oli 4 000 ppm. Sen uskotaan saaneen merien levät rehottamaan niin, että rehevöitymisestä seurannut happikato hävitti monet eläinlajit.

Merien nousu loi uusia lajeja

Merien vedenpinnan taso on laskenut 542 miljoonan vuoden ajan suunnilleen samalla tavoin kuin ilmakehän hiilidioksidimäärä mutta 50–100 miljoonaa vuotta jäljessä. Molemmat ovat nyt historiallisen alhaisella tasolla mutta rajussa nousussa. Merenpinnan taso ei riipu vain hiilidioksidista, vaan siihen vaikuttavat myös maankuoren liikkeet.

125 000 vuotta sitten: Kolme tekijää sai meret nousemaan

Viime jääkautta edeltävänä lämpimänä aikana maapallon keskilämpotila ei ollut juuri korkeampi kuin nyt. Silti merenpinta oli jopa yhdeksän metriä nykyistä ylempänä. Grönlannin muinaisista jääkerroksista otetut näytteet viittaavat siihen, että merenpinnan nousu selittyy mannerjäiden sulamisesta ja veden lämpölaajenemisesta.

1. Antarktiksen sulaminen: 3-5 metriä

Uuden tutkimuksen mukaan Antarktiksen länsiosien jäätiköt sulivat ja nostivat merenpintaa entisestään.

2. Arktiksen sulaminen: 2-3 metriä

Suuri osa Grönlannin ja Kanadan arktisten osien jäätiköistä suli, ja sulamisvedet nostivat meriveden pintaa.

3. Veden laajeneminen: 1 metri

Lämmin vesi vie enemmän tilaa kuin kylmä. Siksi lämpötilan nousu nosti merenpintaa.

Korkeimmillaan meret olivat ordovikikaudella noin 460 miljoonaa vuotta sitten. Silloin vedenpinta oli 400 metriä ylempänä kuin nyt. Se ei kuitenkaan aiheuttanut katastrofia.

Päinvastoin silloin syntyi paljon sisämeriä, joihin muodostui ekologisia lokeroita uusille eläin- ja kasvilajeille. Kun ilmasto muuten oli suotuisia, lajikirjo kasvoi räjähdysmäisesti. Näihin aikoihin kehittyivät muun muassa sammaleläimet, merisiilit ja korallit. Merissä plankton kukoisti ja antoi ravintoa monille lajeille.

Nykyään: Epävakaa ilmasto heikentää merien virtauksia

Pienikin Maan keskilämpötilan nousu voi olla merkittävä, koska se voi tehdä ilmastosta epävakaan. Esimerkiksi viime jääkautta edeltäneen lämpöjakson aikana Pohjois-Suomen kesät kylmenivät ja talvet lämpenivät. Merenpinnan nousu taas voi lisätä tulvia rannikoilla. Tutkijat varoittavat myös, että jos meriveden lämpeneminen heikentää Golfvirtaa, Atlantin ympäristön ilmasto voi kylmentyä rajusti.

Kokeile itse veden nousun vaikutusta

Myös viimeisimmän jääkausien välisen lämpöjakson, Eem-kauden, aikana 125 000 vuotta sitten eläimet ja samoin keräilijä-metsästäjäkansat selvisivät, vaikka jäätiköiden sulaminen nosti merenpintaa 7–9 metriä.

Tiesitkö, että merenpinta on melkein ennätyksellisen alhainen? 460 miljoonaa vuotta sitten se oli 400 metriä nykyistä ylempänä.

Eläimet ja ihmiset siirtyivät rantaviivan mukaan. Nyky-yhteiskunnassa mukautuminen ei ole yhtä helppoa. Merenpinnan nousun tuomat tulvat uhkaisivat monia rannikoiden suurkaupunkeja ja ihmiskunnan ruokahuoltoa. Jos maapallon vedenpinta kohoaisi keskimäärin neljä metriä, esimerkiksi iso osa Lontoon keskustasta jäisi veden alle. Eliökunnalle kokonaisuutena ilmastonmuutos ei silti välttämättä toisi tuhoa.

Skandinavia oli saari viimeisellä jääkausien välisellä ajalla, eem-kaudella, 125 000 vuotta sitten. Keltainen viiva osoittaa nykyisen rantaviivan.

© ROMAN UCHYTEL/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Lue myös:

Ilmasto
Ilmastonmuutos

Laske: Tältä näyttää tulevaisuuden ilmasto

3 minuuttia
Ilmastonmuutos

Satelliitit paljastivat maapallon vihertyvän

2 minuuttia
Ilmastolaskuri
Ilmastonmuutos

Pelasta Maa kahdessa minuutissa?

2 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!