Washington – Richard Barclay opent een metalen lade in de archieven van het Smithsonian Museum of Natural History die fossielen bevat die bijna 100 miljoen jaar oud zijn. Ondanks zijn leeftijd zijn deze rotsen niet broos. De geoloog en botanicus gaan er gemakkelijk mee om en leggen er een in de palm van zijn hand om hem nader te onderzoeken.
Een integraal onderdeel van de oude rots is een driehoekig blad met afgeronde bovenlobben. Dit blad viel van een boom in de tijd dat T-rex en triceratops door prehistorische bossen zwerven, maar de plant is direct herkenbaar. “Je kunt zien dat dit ginkgo is, het is een unieke vorm,” zei Barclay. “Het is in miljoenen jaren niet veel veranderd.”
Wat ook ginkgobomen onderscheidt, is dat hun fossielen vaak het eigenlijke plantmateriaal behouden, niet alleen de indruk van het blad. En die dunne laag organische stof kan de sleutel zijn tot het begrijpen van het oude klimaatsysteem – en de mogelijke toekomst van onze opwarmende planeet.
Maar Barclay en zijn team moeten eerst de plant ontcijferen om de informatie in de oude krant te kunnen lezen.
“Gingko is een zeer unieke tijdcapsule”, zegt Peter Crane, een paleontoloog aan de Yale University. Zoals hij in zijn boek Ginkgo over de plant schreef: “Het is moeilijk voor te stellen dat deze bomen, nu torenhoog boven auto’s en passagiers, afkomstig zijn van de dinosauriërs en bijna 200 miljoen jaar lang vrijwel onveranderd tot ons zijn gekomen.”
Als een boom viel in een oeroud bos, wat kan hij dan de wetenschappers van vandaag vertellen?
“De reden dat wetenschappers naar het verleden kijken, is om te begrijpen wat er in de toekomst zal gebeuren”, zegt Kevin Anchokaitis, klimaatonderzoeker aan de Universiteit van Arizona. “We willen begrijpen hoe de planeet in het verleden heeft gereageerd op grootschalige klimaatveranderingen – hoe ecosystemen zijn veranderd, hoe de oceaanchemie en de zeespiegel zijn veranderd, hoe bossen werken.”
Van bijzonder belang voor wetenschappers zijn “kas”-periodes waarin ze denken dat de koolstofniveaus en temperaturen veel hoger waren dan nu. Een van deze tijden vond plaats tijdens het Late Krijt (66 miljoen tot 100 miljoen jaar geleden), het laatste tijdperk van de dinosauriërs voordat een meteoriet de aarde trof en de meeste soorten uitstierven.
Door meer te weten te komen over kasklimaten, kunnen wetenschappers waardevolle gegevens verkrijgen om de nauwkeurigheid van klimaatmodellen te testen om de toekomst te voorspellen, zegt Kim Cobb, klimaatwetenschapper bij Georgia Tech.
Maar de klimatologische informatie over het verre verleden is beperkt. Luchtbellen die vastzitten in oude ijskernen stellen wetenschappers in staat om oude koolstofdioxideniveaus te bestuderen, maar die bellen zijn slechts 800.000 jaar oud.
Dit is waar de Smithsonian’s Ginkgo-bladcollectie om de hoek komt kijken. Door een reeks steegjes springt Barclay door duizenden jaren – zoals alleen mogelijk in het museum – naar de 19e eeuw, toen de industriële revolutie het klimaat begon te veranderen.
Uit de schatkamer haalt hij vellen papier tevoorschijn waar Victoriaanse geleerden ginkgobladeren opplakken en inbinden die ze uit de botanische tuinen van hun tijd hadden geplukt. Verschillende exemplaren hebben prachtige cursieve labels, waaronder een van 22 augustus 1896.
De vorm van het blad komt ongeveer overeen met die van een fossiel van ongeveer 100 miljoen jaar geleden, en van een modern papier dat Barclay in zijn hand houdt. Maar met een microscoop is één groot verschil te zien: hoe het papier reageerde op de verandering in koolstof in de lucht.
Aan de onderkant van het blad zijn kleine poriën aangebracht om kooldioxide en ademwater op te nemen, waardoor de plant zonlicht kan omzetten in energie. Wanneer er veel koolstof in de lucht zit, heeft de plant minder poriën nodig om de benodigde koolstof op te nemen. Wanneer het koolstofgehalte daalt, produceren de bladeren meer poriën om te compenseren.
Tegenwoordig weten wetenschappers dat het gemiddelde wereldwijde niveau van koolstofdioxide in de atmosfeer ongeveer 410 delen per miljoen is – en Barclay weet hoe het papier eruitziet. Dankzij de Victoriaanse plantenbladeren weet hij hoe ginkgobladeren eruit zagen voordat de mens de atmosfeer van de planeet drastisch veranderde.
Nu wil hij weten wat de poriën in de versteende ginkgobladeren hem 100 miljoen jaar geleden over de atmosfeer konden vertellen.
Maar eerst heeft hij een codescheider nodig, vertaalpapier – een soort Rosetta-steen om het oude atmosferische handschrift te ontcijferen.
Daarom doet hij een experiment in een bos in Maryland.
Op een ochtend eerder dit jaar verzorgden Barclay en projectassistent Ben Lloyd rijen ginkgo-bomen in onbeschermde containers van plasticfolie die hen blootstelden aan regen, zonlicht en de veranderende seizoenen. “We kweken ze op deze manier, zodat de planten natuurlijke cycli doorlopen,” zei Barclay.
De onderzoekers stemden af op de kooldioxide die in elke kamer werd gepompt, en een elektronische monitor buiten flitste elke vijf seconden niveaus.
Sommige bomen groeien met het huidige koolstofdioxidegehalte. Anderen groeien op dramatisch verhoogde niveaus, in de buurt van niveaus in het verre verleden, of misschien in de toekomst.
“We zijn op zoek naar analogen – we hebben iets nodig om te vergelijken,” zei Barclay. Als er een overeenkomst is tussen de vorm van de bladeren in het experiment en de vorm van de fossiele bladeren, geeft dit de onderzoekers een ruwe aanwijzing voor de oude atmosfeer.
Ze bestuderen ook wat er gebeurt als bomen groeien in sterk geladen omgevingen, en ze hebben ontdekt dat meer kooldioxide ze sneller laat groeien.
Maar Barkley voegt eraan toe: “Als de planten te snel groeien, is de kans groter dat ze fouten maken en vatbaarder zijn voor schade… Het is als een autocoureur die bij hoge snelheden waarschijnlijk zal ontsporen.”
