Wie die Welt sich durch den Klimawandel verändern wird, ist in vielerlei Hinsicht noch unklar. Hinweise gibt nun eine dramatische globale Erwärmung vor rund 56 Millionen Jahren, als die globale Temperatur fast so schnell stieg wie heute. Demnach brachte dieses als Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum (PETM) bezeichnete Ereignis weltweit drastische Veränderungen in Ökosystemen. Zu diesem Schluss kommt eine Arbeitsgruppe um Mei Nelissen vom Königlich-Niederländischen Institut für Meeresforschung in Den Burg. Wie das Team in der Fachzeitschrift »PNAS« berichtet, zeigen Mikrofossilien in Meeresablagerungen, dass binnen nur 300 Jahren Wälder weithin verschwanden und durch Farne ersetzt wurden – diese sind Pionierpflanzen, die als Erste vernichtete Ökosysteme wiederbesiedeln. Diese sogenannte »Farn-Spitze« in den Ablagerungen ist typisch für globale Katastrophen und taucht zum Beispiel auch direkt nach dem Untergang der Dinosaurier auf.

Das PETM war eine rund 200 000 Jahre anhaltende Phase extrem schneller Erwärmung um fünf bis acht Grad in einer ohnehin schon warmen Welt. Die Kohlendioxidkonzentration stieg ein Zehntel bis halb so schnell wie heute, der bisher schnellste bekannte Anstieg in der Erdgeschichte. Deswegen gilt dieser Hitzeschock als beste bekannte Analogie zum heutigen Klimawandel und als Anhaltspunkt dafür, was die Menschheit von der Zukunft zu erwarten hat. Frühere Forschungen gaben bereits Hinweise auf drastische Veränderungen im Wasserkreislauf und starken Bodenverlust sowie veränderte Ökosysteme. Doch bisher war wenig darüber bekannt, wie schnell diese Prozesse abliefen.

Das Team um Nelissen untersuchte nun Bohrkerne von Meeresablagerungen vor der norwegischen Küste, in denen sehr feine Schichtfolgen erhalten geblieben waren. Normalerweise durchwühlen Würmer den Meeresboden, sodass man Ablagerungen nur grob datieren kann. In den untersuchten Proben waren jedoch sogar Schichten einzelner Jahreszeiten erkennbar, und die Ablagerungen überspannen jene Zeit, als die Temperatur zu steigen begann. Die Veränderungen am Meeresboden zeugen von drastischen Veränderungen in den gemäßigten Breiten. Die zuvor dominierenden Nadelbaumpollen gingen deutlich zurück, während abgetragener Schlamm mit Holzkohleresten den Meeresboden bedeckte und die Zahl der Farnpollen auf das 70-Fache stieg.

Innerhalb von höchstens 300 Jahren verschwanden die Wälder, bevor über tausende von Jahren die Pionierarten in einem instabilen Ökosystem dominierten. Vieles deutet darauf hin, dass die Erwärmung von enormen Waldbränden begleitet wurde. Zusätzlich ging weit mehr fruchtbarer Boden verloren als in den Zeiträumen davor und danach, ein mögliches Indiz für Überschwemmungen und Sturzfluten. Laut Klimamodellen wurde durch diese Prozesse vermutlich ebenfalls Kohlendioxid freigesetzt, sodass sich die Erwärmung zum Teil selbst antrieb. Die Bohrkerne vom Meeresboden legen nahe, dass die Ökosysteme mehrere Tausend Jahre in einem verarmten und gestörten Zustand blieben, bis sich ein neues Gleichgewicht einstellte.