Jarð­sagan og lofts­lags­breytingar

Því hefur verið haldið fram að loftslagsbreytingar af mannavöldum séu bara af hinu góða og með hækkandi koltvísýrlingi og hækkandi hita verði jörðin bara notalegri og því ekkert til að hafa áhyggjur af. Einnig var því var haldið fram í nýlegri (umdeildri) bók (Hitamál eftir Frosta Sigurjónsson) að fyrir 400 milljónum ára hafi hitastig á jörðinni og styrkur koltvísýrlings sömuleiðis verið hærri en nú er, og þá hafi dýralíf og plöntulíf staðið í miklum blóma. Hvað segir jarðsagan okkur um þetta?

Fyrir 400 milljónum ára segir jarðsögutímatalið okkur að Jörðin hafi verið á Devontímabili (milli 416 og 360 milljón árum fyrir nútíma) Fornlífsaldar. Á þeim tíma höfðu fyrstu frumstæðu plönturnar, svokallaðir vanblöðungar eða byrkningar, náð að festa fótfestu á þurrlendi. Fyrstu landdýrin höfðu elt plöntur upp á land og má þar nefna sporðdreka, köngulær, þúsundfætlur og lungnafiska. Það var líka mikið líf í höfunum, og fyrstu frumstæðu hákarlarnir komu fram á sjónarsviðið. Frá Devontímabilinu hafa gengið yfir að minnsta kosti fjórar útdauðahrinur og engar blómplöntur, tré né landdýr eða sjávardýr eins og við þekkum í dag voru komin til sögunnar. Ekki einu sinni risaeðlurnar, sem nú eru útdauðar vegna umhverfisbreytinga, voru komnar til sögunnar, en þær fóru ekki að þróast fyrr en á Miðlífsöldinni (251 – 66 milljónir ára). Þaðan af síður var mannkynið eða þau dýr og jurtir sem eru maturinn okkar komin til sögunnar, og við hefðum alls ekki komist af á þeim tíma, enda þróaðist mannkynið við allt aðrar aðstæður heldur en þær sem þá ríktu.

Ágrip af sögu jarðar

Jörðin er talin hafa myndast fyrir um 4,6 milljörðum ára og var til að byrja með fjandsamleg öllu lífi. Fyrstu ármilljónirnar var yfirborð jarðar þakin bráðnuðu hrauni og lofthjúpurinn var fullur af allskyns baneitruðum lofttegundum. Smámn saman kólnaði yfirborð jarðar og fyrstu jarðskorpuflekarnir tóku að myndast og eyðast, fyrir um 4000 milljónum ára, en með tímanum styrktust jarðskorpuflekarnir og kólnuðu nægjanlega mikið til að höf gátu tekið að myndast, en þessi frumhöf voru alls ólík þeim höfum sem við þekkjum í dag.

Mikið hefur verið fjallað um hringrásir á jörðinni og má þar nefna hringrás vatns, hringrás kolefnis, hringrás meginlandsskjaldanna og myndun og eyðingar úthafsskorpu að ógleymdri hringrás bergtegunda, þar sem berg byrjar sem storkuberg, en þróun getur síðan orðið á þá leið að úr þessu storkubergi getur myndast bæði setberg og myndbreytt berg og setja þessar mismunandi bergtegundir og þessi hringrásarferli öll mikin svip á allar aðstæður á jörðinni.

Allar þessar jarðflekahreyfingar á yfirborði jarðar valda líka breytingum á hafstraumum sem flytja til heitari og kaldar sjó eftir breiddargráðum og breytingum í háloftavindum með t.d. myndun fellingafjalla. Elstu öruggu ummerki um líf eru 3.500 milljóna ára gamlar og voru fyrstu lífsformin mjög einföld. Smá saman þróuðust þessi lífsform áfram og ekki síst vegna blágrænna gerla sem beisluðu orku gegnum ljóstillífun. Við það jókst hlutur súrefnis í andrúmslofti og það skapaði tækifæri til áframhaldandi þróunar lífsforma, auk þess að þá kom ósonlagið til sögunar, sem veitti lífi á jörðinni vernd gegn hættulegri geimgeislun.

Við skiptum sögu lífs á jörðinni að mestu í 4 tímabil sem hafa hvert sitt einkenni auk þess sem innan hverra tímabila eru fjölmörg styttri skeið. Þessi tímabil eru Frumlífsöld, Fornlífsöld, Miðlífsöld og Nýlífsöld. Saga þessara tímabila hefur verið rakin að mestu leyti með aðstoð jarðfræðinga, líffræðinga, steingervingafræðinga, jarðefnafræðinga og annarra vísindamanna og bútarnir í þetta risastóra púsluspil hafa komið frá öllum heimshornum og eru afrakstur þrotlausrar vinnu vísindamanna og leikmanna yfir mjög langt tímabil.

Þegar saga jarðar er rakin með þessu hætti koma fram margskonar upplýsingar sem benda til að hitastig jarðar sé síbreytilegt, hlutur koltvíoxíðs og annarra efna í lofthjúpi jarðar er mismikill frá einum tíma til annars. Hlutfallið milli þurrlendis og sjávar er mismikið og skipst hafa á tímabil þar sem jörðin hefur nánast verið þakin jökulís og tímabil þar sem nánast enga jökla er að finna á jörðinni og tímabil þar sem öflug eldgos hafa orðið og önnur tímabil þar sem lítið hefur verið um stór eldgos.

Samhliða öllum þessum gríðarlegu umhverfisbreytingum sem einkenna jörðina hefur lífið þróast úr því að vera einföld lífsform í sjó á Frumlífsöldinni, yfir í að vera þróað líf, fyrst í sjó en síðar á landi á Fornlífsöldinni, öld risaeðlanna á Miðlífsöldinni og öld spendýranna á Nýlífsöldinni. Samhliða þessarri þróun hefur það margoft gerst í jarðsögunni að fjöldaútdauði dýrategunda hefur orðið á jörðinni vegna breytinga í umhverfisþáttum, gríðarlegra eldgosa eða jafnvel vegna lofsteina sem féllu á jörðina eins og sá sem féll í Yukatan skaga fyrir 66 milljónum ára og rak endahnútinn á Miðlífsöldinna og olli endanlegum útdauða risaeðlanna og fjölmargra annara lífsforma á bæði á láði og í legi.

Nýlífsöldin

https://en.wikipedia.org/wiki/Paleocene%E2%80%93Eocene_Thermal_Maximum#/media/File:65_Myr_Climate_Change.png

Nýlífsöldin (öld spendýra) hófst þegar lífríkið á jörðinni var að jafna sig eftir fjöldaútdauðan á mörkum Krítar og Tertíertímabilsins og hefur einkennst af miklum hitastigssveiflum og breytingum á legu meginlanda og hafstrauma, en almennt séð má segja að þegar þetta tímabil hófst hafi hitastig á jörðinni verið fremur hátt. Styrkur koltvísýrlings og metans í andrúmslofti var mun hærri en í dag, svokölluð gróðurhúsajörð, en þróaðist með tíma í átt að verða svokölluð snjóhúsajörð. Norður Atlantshafið var ekki orðið til ennþá og Alpa-Himalaya fjallgarðarnir tóku að myndast vegna árekstra fleka og Panamaeiðið varð til þegar Suður Ameríka og Norður Ameríka sameinuðust. Þegar á leið Nýlífsöldina reif Suðurskautslandið sig frá Suður Ameríku og jökulskjöldurinn tók að myndast á Suðurskautslandinu fyrir um 35 milljónum ára. Það er talið að myndun jökulskjaldarins á suðurhveli hafi orsakað um 8°C lækkun á hitastigi á heimsvísu. Allt þetta landrek olli breytingum á hafstraumum sem flytja misheitan sjó á milli breiddargráða.

Þróun og fjölbreytileiki lífs á jörðu í dag endurspeglar að miklu leyti langtímabreytingar á umhverfi í gegnum Nýlífsöldina. Loftslag kólnaði frá því að vera rakt hitabeltis og heittemprað loftslag yfir í kaldara og þurrara temprað loftslag. Samfara þessu náðu dýr og jurtir að þróa með sér leiðir til að lifa af í kaldara og þurrara umhverfi. Eftir að risaeðlurnar dóu út urðu Spendýr ríkjandi fánuhópur meðal stórra dýra jarðar á langflestum búsvæðum jarðar.

Flestir hópar nútíma blómplantna, skordýra, samloka, fiska, froskdýra, skriðdýra og fugla komu fram á sjónarsviðið á Nýlífsöld. Þróun plantna endurspeglar aðlögun að auknum árstíðabundum breytingum (sumar, haust, vetur, vor) og að hærra hlutfall gróðurþekju er staðsett utan hita- og heittempruðu beltanna og helst það í hendur við að CO2 í andrúmslofti lækkar.

Fyrir um 50 milljón árum, á hinum svokallaða hlýindatopp á Eósentíma, voru pólsvæðin töluvert hlýrri en í dag en svæði við miðbaug aðeins ofurlítð hlýrri. Elsti þekkti prímatinn kom til sögunar á þessum tíma. Darwinius masillae, sem steingervingafræðingar kalla Idu, fannst í Messel setlögum í Þýskalandi. Ida var lítill prímati sem lifði við hitabeltisaðstæður.

Á þessum tíma voru engin grös eða grasbítar (þær tegundir sem við byggjum okkar afkomu á) komin til sögunnar enda var allt of „hlýtt“ og rakt fyrir þær tegundir til að þrífast almennilega.

Fyrir um 34 milljónum ára hafði loftslag á jörðinni kólnað all verulega og við það varð loftslag þurrara, skóglendi hörfaði og graslendi varð meira áberandi. Plöntuætur aðlöguðust því að éta gras og rándýr fóru samfara því að veiða á opnum svæðum. Mjög stór dýr komu fram þegar skógar hörfuðu og gresjur breiddust út. Hitabeltissvæði dróst saman og regnskógar hörfuðu en heittempruð og tempruð flóra, gresjur (savanna) og graslendi, varð ráðandi Sérhæfðar plöntuætur komu fram og urðu áberandi, eins og hestar, kameldýr, hjartardýr, og svo rándýr eins og kettir og hundar. Meginlandsökull huldi Suðurpólinn, og árstíðabundinn hafís gæti hafa myndast á Norðurpólnum. Loftslagbreytingarnar leiddu af sér flóknari gróðurbeltaskiptingu, frá hitabelti við miðbaug til kuldabeltis á pólsvæðum. Gróðurbelti á norðurhveli jarðar breyttust frá því að vera hitabelti/heittempruð svæði með sígrænum skógi, eins og var einkennandi fyrir Eósentímann (56 – 34 milljónir ára), yfir í tempruð belti með sumar-grænum skógi og íblöndun af sígrænum tegundum.

Grös, sem upphaflega héldu til nálægt stöðuvötnum og straumvötnum á Eósentíma, urðu meira áberandi á opnum svæðum. Grös voru afleiðing kaldara og þurrara loftslags. Þau eru fæða fyrir stórar hjarðir grasætna og skjól fyrir smávaxin spendýr og fugla. Gras er trefjarík fæða en inniheldur lítið af próteinum. Það þarf því að éta mikið magn af grasi til að fá næga næringu. Grös hafa aðlagast því að missa blaðtoppa sína eftir að dýr hafa verið á beit og þeir vaxa fljótt aftur, þannig að þetta samlífi grasa og grasbíta varð farsælt.

Á Miosentíma (24-5,3 milljónir ára) hafði loftslag hlýnað heldur, en þegar á leið fóru jöklar að vaxa aftur á Suðurskautslandinu, graslendi breiddi enn fremur úr sér og fjallgarðamyndun (Fossafjöll, Sierra-Nevadafjöll, Andesfjöll og Himalayafjöll) ullu breytingum á veðráttu landshluta og kólnandi loftslagi, sem olli útdauða margra dýrahópa. Dýr aðlagast kólnandi loftslagi og breyttu gróðurlendi, opin gróðurlendi og graslendi verða áberandi í fyrsta sinn í jarðsögunni. Á þessu tímabili hófst myndun Íslands af alvöru með áframhaldandi gliðnun Norður-Atlantshafsins. Eftir þennan tíma er eindregin þróun í átt að kólnandi loftslagi á heimsvísu með lækkandi hlutfalli af koltvísýrlingi í andrúmslofti og endaði þessi þróun í Ísöldinni þar sem jöklar uxu mikið og þöktu stór svæði á bæði norður og suðurhveli jarðar, með styttri tímabilum inn á milli þar sem jöklar drógust saman. Fjölmargar dýrategundir og plöntur náðu ekki að aðlagast að þessum breyttu aðstæðum og dóu út.

Ida og ættingjar hennar eru formæður allra prímata. Sú grein er leiddi til Nútímamanns (Homo sapiens) er talin hafa skilist frá þróunarlínu simpansa (mannapa) fyrir u.þ.b. 6 milljónum ára þegar veðurfar hafði kólnað töluvert og útbreiðsla graslendis hafði einnig aukist. Nútímamaðurinn er nú einn eftir af þeim mörgum tegundum manna og mannapa sem hafa verið til á mismunandi tímum og má þar nefna Neanderdalsmenn og Denisova.

Maðurinn (Homo Sapiens) sem tegund kom fram í Afríku fyrir um 200-300 þúsund árum og þróaðist áfram á ísöldinni og einkennist þróun okkar af miklu hugviti og aðlögunarhæfni að breytilegum umhverfisþáttum. Við lærðum að búa okkur til föt og hýbýli til að verja okkur fyrir kulda Ísaldar, og lærðum að kveikja og nýta eld sem auðveldaði okkur að aðlagast að kaldari búsvæðum. Þróun tungumáls og samskipta leiddi einnig til þess að menn náðu að vinna saman að því að fella stóra veiðibráð sem gaf af sér bæði skinn til hlífðar, föt og fæðu, og tungumálið auðveldaði að færa reynslu á milli kynslóða.

Þrátt fyrir þessa þróun mannkyns munaði litlu að við sem tegund yrðum útdauð á á hámarki síðasta jökulskeiðs, þegar talið er að færri en 10 þúsund einstaklingar hefðu verið á jörðinni. Þeir eru forfeður þeirra rúmlega 8 milljarða manna sem byggja jörðina í dag. Mannkynið þróaðist ennfremur eftir að ísöldinni lauk og við lærðum að yrkja jörðina, byggja okkur hús og borgir, þróa siðmenningar og leggja undir okkur flest búsvæði á jörðinni og fjölga okkur gríðarlega. Þessi þróun átti sér stað í fremur svölu loftslagi miðað við það sem áður þekktist og byggir á því að bæði hitastig, sjávarstraumar, háloftavindar og magn gróðurhúslofttegunda í andrúmslofti hefur haldist nokkuð stöðugt í stóra samhenginu (þrátt fyrir ýmis frávik eins og hlýindaskeiðið á Miðöldum og litlu Ísöldina) og við aðlöguðumst að því gróðurfari og dýralífi sem hefur verið við lýði síðan síðasta kuldaskeiði lauk fyrir um 10-11.000 árum.

Athafnasemi manna eru engin takmörk sett og við, mannkynið, höfum valdið stórfelldum breytingum á nánast öllum þáttum í umhverfi okkar. Við höfum fellt skóga til að rækta fóður fyrir húsdýr og dregið þar með úr líffræðilegum fjölbreytileika á stórum svæðum. Við brennum gríðarlega miklu af jarðefnaeldsneyti (kol, olía og gas) og það er staðreynd að hlutfall koltvísýrlings og annarra gróðurhúsalofttegunda hefur snaraukist undanfarna áratugi. Flestir vísindamenn eru sammála um að þessi aukning sé vegna athafnasemi manna. Afleiðingarnar af hlýnun lofthjúpsins og hlýnun og súrnun sjávar sjáum við í nánast öllum fréttatímum. Allskyns öfga veðurfar er að verða tíðara á jörðinnni: úrkomumet, hitamet og langvinnar hitabylgjur, óvenjulega löng þurrkatímabil á stórum svæðum, aukin tíðni sjávarflóða með tilheyrandi landrofi og eyðileggingu á mannvirkjum við strendur. Bráðnun jökla á heimsvísu er staðreynd og vatnið úr bráðnandi jöklum skilar sér til heimshafanna og veldur þar með hækkun sjávarmáls sem gerir strandsvæðari enn viðkvæmari fyrir strandeyðingu. Maðurinn hefur valdið eyðileggingu náttúrulegra vistkerfa og útdauða fjölda tegunda dýra og plantna

Með því að skoða jarðsöguna á þennan hátt og þau gögn sem fyrir liggja um lífríki, sjávarstrauma, hitastigs loftslags og sjávar og flekahreyfingar er ljóst að lífríkið á jörðinni aðlagast að þeim umhverfisaðstæðum sem eru til staðar hverju sinni og allar breytingar á þessum umhverfisaðstæðum geta leitt til fjöldaútdauða tegunda og gert lífið töluvert erfiðara fyrir þær tegundir sem ná að lifa af, þar til þessar tegundir hafa náð að aðlaga sig að breyttum aðstæðum og þróast áfram í takt við breyttar umhverfisaðstæður.

Með áframhaldandi hegðun mannkyns með yfirdrifinni neyslu, mengun og eyðingu vistkerfa má búast við því að mannkyn og dýralíf á jörðinni eigi fyrir höndum miklar áskoranir í framtíðnni ef ekki tekst að koma böndum á hlýnun jarðar og þær loftslagsbreytingar sem munu eiga sér stað samfara þessari hlýnun. Það er ekki til nein heildarlausn sem er kraftaverk í þeirri vegferð, en hvort sem allir fara að keyra um á rafmagnsbílum og verða ábyrgar neytendur eða hvort við setjum upp vatnsaflsvirkjanir eða vindorkuver hingað og þangað, eða hvort að við förum að sjá það í flugmiðunum okkar að við séum að borga raunverulega þann kostnað sem hlýst af flugumferð, er ljóst að heildarmarkmiðið verður að nást við það að draga úr útblæstri til að halda hlýnun jarðar sem lægstri og helst undir 2°C miðað við upphaf Iðnbyltingarinnar, annars er hætt við að illa fari og við förum að sjá fram á enn einn fjöldaútdauða tegunda vegna loftslagsbreytinga.

Mannkynið hefur sýnt fram á það hingað til að vera lausnamiðað og með hæfileika til að komast af, en menn verða að hætta að þrasa, verða að fara að viðurkenna vandann og taka höndum saman um að skapa framtíð fyrir okkur öll hér á þessari flóknu síbreytilegu jarðkúlu.

Allar umhverfisaðstæður á jörðinni munu halda áfram að breytast, afstaða meginlandanna mun verða önnur í framtíðinni, sjávarstraumar munu breytast, landmassar munu rísa úr sæ og aðrir landmassar sökkva í sæ og það munu verða stór eldgos í framtíðinni sem geta valdið miklum umhverfisbreytingum. Við þessu getum við ekkert gert, en það er nauðsynlegt að hið úrræðagóða mannkyn geri allt sem í okkar valdi stendur til að reyna að draga úr styrk gróðurhúsalofttegunda til að draga úr hraða þessarra breytinga til að jarðfræðilegir ferlar og höfin hafi tíma til að ná koltvísýrlingi og öðrum efnum úr andrúmsloftinu aftur og til að við öll og lífríkið höfum tækifæri til að aðlagast breyttum aðstæðum. Þessar umhverfisbreytingar sem eru að eiga sér stað núna höfum við séð gerast áður en nú eru þessar umhverfisbreytingar að gerast með áður óþekktum hraða og öll viðbragðsferli jarðar sem vinna koltvísýrling og önnur efni úr andrúmslofti á náttúrulegan hátt eru komin að þolmörkum, þökk sé athafnasemi mannkyns.

Höfundur er jarðfræðingur sem hefur sinnt kennslu í bæði Almennri Jarðfræði og Jarðsögu við bæði Landbúnaðarháskóla Íslands og við Háskóla Íslands.

Heimildir:

Halldór Björnsson 2026. Um bókina Hitamál eftir Frosta Sigurjónsson.

https://visbending.is/greinar/um-bokina-hitamal-eftir-frosta-sigurjonsson/

Stanley, Steven M. ; 4. Útgáfa, 2014

Earth System History

Útgefandi: FREEMAN 1. ISBN: 9781319154028

History of Earth, Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_Earth