Att ta reda på vad som väntar för vår art och vår planet är en av de mest pressande och utmanande uppgifterna för klimatforskare. Även om modeller är mycket användbara, det finns inget som liknar jordens historia för att avslöja detaljer om hur hav, djur, och växter reagerar på och återhämtar sig från en värmande värld.

De två senaste stora händelserna för global uppvärmning är särskilt lärorika – och oroande, säger forskare som presenterar ny forskning på onsdagen vid årsmötet för Geological Society of America.

Gamla analoger

De två tidigare klimatkriserna som är jämförbara med dagens inträffade för 56 och 66 miljoner år sedan. Den tidigare, massutrotning av krita-paleogengränsen (KPB), är ökända för att avsluta dinosauriernas regeringstid. Den senare händelsen, kallat Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) var relativt mindre allvarlig, och ger ledtrådar till hur världen kan återhämta sig från så svåra tider.

"Vi valde dessa två eftersom de är de senaste exemplen på snabb klimatuppvärmning och har studerats brett så vi har mer information om dem, sa Paula Mateo, en geolog på Caltech, som kommer att presentera studien på onsdag.

Båda forntida globala uppvärmningshändelser var, som idag, orsakas av utsläpp av växthusgaser — a.k.a. koldioxidutsläpp – till atmosfären. Källorna i det förflutna var dock inte fossilbränslebränning, men relaterat till mycket stora och långa vulkanutbrott – till skillnad från alla som har inträffat under den tid som människor har funnits.

De geologiska bevisen tyder på att koldioxidutsläppen som föregick dinosauriernas död låg i en genomsnittlig hastighet på cirka 0,2 till 3 gigaton per år. PETM registrerade koldioxidutsläpp på mindre än 1,1 gigaton per år, sa Mateo. Dessa siffror sjunker intill mänsklighetens utsläppshastighet på 10 gigaton per år, tillade hon.

Dino mördare?

KPB massutdöende händelsen tillskrivs ofta enbart till Chicxulub-meteornedslaget i Mexiko, men det finns en växande mängd bevis som tyder på att det massiva utbrottet av Deccan Traps i Indien också spelade en roll. Det där megautbrottet flödade över Indien i puls efter puls, räcker cirka 750, 000 år. Hela 280, 000 år före utrotningen hade haven värmts upp med 3 till 4 grader Celsius medan uppvärmningen på land var 6 till 8 grader C på grund av utbrotten. Vulkanaktiviteten accelererade under de senaste 25, 000 år före massutrotningen, Mateo sa, släpper ut mer koldioxid i atmosfären. Dessa pulser lade ytterligare 2,5 grader C till den globala temperaturen.

"Denna serie megapulser lät inte ekosystemen anpassa sig eller ens överleva, " Sa Mateo. Fossila bevis tyder på att uppvärmningen och havsförsurningen stressade livet på land och hav, så småningom bidragit till en av de fem massutrotningshändelserna i planetens historia. Mikrofossiler i havens foraminifer, som är en del av basen i den marina näringskedjan, visa tecken på att de kämpade inför slutet av kritaperioden och sedan dog 66% ut vid KPB, 33% överlevde men försvann snabbt under de första 100, 000 år efter KPB, och endast en art överlevde på lång sikt. Om landuppvärmningen under de senaste 280, 000 år av krita verkar ha startat en nedgång av dinosaurier också hos tidiga däggdjur, insekter, och amfibier långt före de sista megautbrotten som slutade med KPB-massutrotningen.

Havsbyggande event

Den nyare PETM, för sin del, orsakades av expansionen av Nordatlantens bassäng. Det innebar att mycket magma steg upp underifrån för att bli den nya havsskorpan. All den magma släppte ut mycket koldioxid, vilket verkar ha orsakat måttlig uppvärmning som, i tur och ordning, utlöste smältningen av klatrater - frusna metanhydratavlagringar i havsbotten. Metanutsläppen överladdade växthussituationen och ledde till en 5 graders uppvärmning.

Den uppvärmningen var hård för levande varelser på land och hav, men det var inte en serie av slag, som det som ledde till KPB. Många djur kunde anpassa sig eller migrera och undvika de svåraste förhållandena. Det var ett enda slag med miljökonsekvenser som varade i cirka 200, 000 år men det var ingen massutrotning.

Den bästa analogen

Listad sida vid sida, det är nykter att se hur många av samma ekosystemeffekter av KPB och PETM som nu utspelas i haven och på land i realtid som ett resultat av antropogen uppvärmning.

"Skillnaden mot idag är att även om det är en väldigt kort puls, förändringstakten är mycket, mycket snabbt, ", sa Mateo. "Det händer så snabbt att ekosystemen inte kan komma ikapp. Det finns ingen tid för anpassning."

Så medan dagens växthusuppvärmning är en enda puls, som i PETM, det händer storleksordningar snabbare, vilket skulle kunna skapa effekter mer som KPB:s.

Ingen av de tidigare händelserna är en perfekt analog, men de är lärorika. PETM kan vara en analogi för vårt bästa scenario, Mateo förklarade. Det är något som mänskligheten potentiellt skulle kunna överleva. KPB, å andra sidan, skulle vara vår värsta scenario-analogi. Om vi ​​tar den vägen skulle det kvalificeras som den sjätte massutrotningen i planetens historia.