Nieuwe startdatum voor het Antropoceen voorgesteld: Wanneer mensen de wereldwijde methaanlevels voor het eerst wijzigden

Methaan (CH4) cyclus en overdracht binnen bomen en hun omgeving.

De mens heeft de omgeving al meer dan 10.000 jaar hervormd. De term Anthropoceen verwijst naar de specifieke periode in de geschiedenis van de aarde waarin mensen een wereldwijde impact hebben gehad op het klimaat en de ecosystemen van de planeet. Ondanks dat het formeel niet als een geologische epoch wordt erkend, wordt het binnen de academische wereld vaak gebruikt als een handige aanduiding voor het tijdperk van menselijke invloed op het aardse systeem.

Er zijn verschillende data voorgesteld voor het begin van het Anthropoceen, variërend van het vroege 17e eeuw tot het midden van de 20e eeuw, toen de eerste atoombommen werden ontploft. Mijn recente onderzoek naar de concentratie van atmosferisch methaan ondersteunt het idee van een vroegere datum, toen de Europese komst in de Amerika’s een merkbare impact op de atmosfeer had, maar iets eerder dan eerdere schattingen.

IJsboringen—cylinders van ijs die uit gletsjers en ijskappen zijn geboord—leveren belangrijk bewijs van historische veranderingen in de mondiale atmosferische samenstelling. Het was uit deze gegevens dat in 2015 een datum voor het pre-industriële begin van het Anthropoceen werd voorgesteld door twee wetenschappers van het University College London, Simon Lewis en Mark Maslin. Zij stelden voor dat een ongekende daling van het CO₂-niveau in de atmosfeer, geregistreerd in ijsboringen—bekend als de “Orbis spike”—teruggaat tot 1610. Dit ongewoon lage niveau weerspiegelt de extra opname van atmosferisch CO₂ door bomen uit de herbebossing in de Amerika’s na de komst van Europeanen eind 1400.

Vanaf de Europese komst in 1492 en de kolonisatie in de 1500-jaar leidde de introductie van ziekten, voornamelijk pokken, tot een demografische ineenstorting van ongeveer 50 miljoen mensen in de Amerika’s. Lewis en Maslin stelden voor dat, omdat miljoenen hectaren landbouwgrond ongebruikt bleven, bossen konden herbouwen en dit de opname van CO₂ uit de atmosfeer verhoogde. Dit gebeurde in voldoende hoeveelheden om geregistreerd te worden in gletsjerijs. Dit werd een wereldwijde marker voor het begin van het zogenaamde Anthropoceen.

Mijn eigen onderzoek naar veranderende methaanconcentraties wijst erop dat het Anthropoceen iets eerder begon, in 1592. IJsboringen tonen een minimale atmosferische methaanconcentratie exact 100 jaar nadat ontdekkingsreiziger Christopher Columbus voor het eerst voet aan wal zette in de Amerika’s. Dit, geloof ik, versterkt de steun voor de hypothese die Lewis en Maslin tien jaar geleden naar voren brachten.

In een artikel gepubliceerd in Nature Reviews Earth & Environment beschouw ik de effecten van wereldwijde fluctuaties in de manier waarop bomen en bossen methaan uitwisselen. Methaan is een broeikasgas dat ongeveer 80 keer krachtiger is dan kooldioxide over een periode van 20 jaar. Cruciaal is dat methaan een korte levensduur heeft van net geen tien jaar, waardoor elk ijsboringsrecord veel responsiever zal zijn op veranderingen in de methaan cyclus dan dat van langer levende CO₂.

Bomen als methaanput

Wat is de link met bomen? Bomen en hun houtachtige schorsoppervlakken, ondanks hun biologisch inerte uiterlijk vergeleken met bladeren, zijn belangrijke interfaces voor methaanuitwisseling. In moerassen en beboste overstromingsvlakten zoals de Amazone, zijn zij de uitgangen voor methaan naar de atmosfeer vanuit de verzadigde bodems waar methaan wordt gevormd door anaërobe bodemmicroben.

Echter, vorig jaar ontdekte mijn team hoe de meer uitgebreide gebieden van bossen die groeien op goed doorlatende bodems interageren met atmosferisch methaan. De bomen herbergen microben die methaan rechtstreeks uit de atmosfeer verwijderen. Dit is een van de twee mechanismen die samen een ongekende daling van de atmosferische methaanconcentraties kunnen verklaren die zijn geregistreerd in Antarctisch ijs in de eerste eeuw na de Europese komst in de Amerika’s. Dit zou het idee van Lewis en Maslin ondersteunen dat de hergroeiende bossen in die periode wereldwijde effecten hadden.

Met meer bomen die groeien op verlaten landbouwgrond was er meer houtachtig boomoppervlak in contact met de atmosfeer. Dit betekende meer methaan dat werd opgenomen door de microben die ze herbergen. Het tweede mechanisme heeft betrekking op hoe bomen binnenkomende neerslag opvangen. Een deel van de neerslag wordt opnieuw verdampt voordat het de bodem bereikt. Iedere regen die de bodem bereikt, kan vervolgens door boomwortels worden opgenomen en weer in de atmosfeer worden vrijgegeven. De rest beweegt de bodem in of spoelt weg in rivieren en wetlands.

Het is mogelijk dat de piek in herbebossing leidde tot meer verdamping en transpiratie. Dus werd er meer water door de bomen terug naar de atmosfeer vrijgegeven en minder spoelde over het bodemoppervlak. Dit beperkte de waterstroom naar wetlands. Die wetlands zijn een belangrijke methaanbron. Een kleine krimp in het areaal van wetlands, gecombineerd met meer bomen die atmosferisch methaan absorberen, zou de atmosferische methaanconcentratie kunnen hebben verlaagd en de minimale methaan niveaus in 1592 kunnen verklaren.

Wanneer precies het Anthropoceen begon, is misschien een discussie die is voorbijgestreefd door de beslissing om het niet als een nieuwe epoch te labelen. Inderdaad, het is mogelijk dat ontbossing voor vroege landbouw door mensen ongeveer 5.000-8.000 jaar geleden in het midden van de Holocene, (een periode van relatieve klimaatsstabiliteit in de Neolithische periode) heeft bijgedragen aan de toename van atmosferisch methaan die in Antarctisch ijs uit die tijd werd waargenomen.

Naast een oude aanduiding van menselijke invloed op onze bossen, bieden de methaanrecords uit ijsboringen een kans om nieuw ontdekte processen in de wereldwijde bossen te evalueren. Dit is iets waar ik nu samen met mijn collega Peter Hopcroft, een paleoklimaatmodelleur aan de Universiteit van Birmingham, aan werk. Of het nu gaat om ontbossingen voor vroege landbouw of de effecten op bossen van de massale depopulatie van Inheemse volkeren na de Europese contacten, deze sporen van onze verleden invloed wijzen op iets significants: dat er altijd een intieme en evoluerende verbinding is geweest tussen de mensheid en de natuurlijke wereld. Een verbinding die zo fundamenteel is dat, gedurende het grootste deel van ons bestaan als soort, we onlosmakelijk verbonden zijn geweest met de natuur zelf.