Richard Barclay opent een metalen lade in de archieven van het Smithsonian Natural History Museum met fossielen van bijna 100 miljoen jaar oud. Ondanks hun leeftijd zijn deze rotsen niet kwetsbaar. De geoloog en botanicus behandelt ze met gemak en legt er een in zijn handpalm voor nader onderzoek. Ingebed in de oude rots is een driehoekig blad met afgeronde bovenlobben. Dit blad viel van een boom rond de tijd dat T-rex en triceratops door prehistorische bossen zwierven, maar de plant is direct herkenbaar. “Je kunt zien dat dit ginkgo is, het is een unieke vorm,” zei Barclay. “Het is in vele miljoenen jaren niet veel veranderd.”
Wat ook bijzonder is aan ginkgo-bomen, is dat hun fossielen vaak echt plantaardig materiaal behouden, niet alleen de indruk van een 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 code van de plant kraken om de informatie in het oude blad te kunnen lezen. “Ginkgo is een vrij unieke tijdcapsule”, zegt Peter Crane, paleobotanist van Yale University. Zoals hij schreef in “Ginkgo”, zijn boek over de plant: “Het is moeilijk voor te stellen dat deze bomen, nu torenhoog boven auto’s en forenzen, zijn opgegroeid met de dinosauriërs en bijna 200 miljoen jaar lang vrijwel onveranderd tot ons zijn gekomen.”
Als een boom in een oud bos omvalt, wat kan hij dan de wetenschappers van vandaag vertellen? “De reden dat wetenschappers terugkijken in het verleden, is om te begrijpen wat er in de toekomst gaat gebeuren”, zegt Kevin Anchukaitis, klimaatonderzoeker aan de Universiteit van Arizona. “We willen begrijpen hoe de planeet in het verleden heeft gereageerd op grootschalige klimaatveranderingen – hoe ecosystemen veranderden, hoe de oceaanchemie en de zeespiegel veranderden, hoe bossen werkten.”
Van bijzonder belang voor wetenschappers zijn “broeikas”-periodes waarin ze denken dat de koolstofniveaus en temperaturen aanzienlijk hoger waren dan nu. Eén zo’n moment vond plaats tijdens het late Krijt (66 miljoen tot 100 miljoen jaar geleden), het laatste tijdperk van de dinosauriërs voordat een meteoor de aarde insloeg en de meeste soorten uitstierven. Door meer te weten te komen over broeikasklimaten, kunnen wetenschappers waardevolle gegevens verkrijgen om de nauwkeurigheid van klimaatmodellen voor het projecteren van de toekomst te testen, zegt Kim Cobb, klimaatwetenschapper aan het Georgia Institute of Technology.
Lees ook | Fossiele bladeren laten zien hoe Antarctisch ijs 23 mn jaar geleden smolt
Maar klimaatinformatie over het verre verleden is beperkt. Luchtbellen die vastzitten in oude ijskernen stellen wetenschappers in staat om oude koolstofdioxideniveaus te bestuderen, maar die gaan slechts ongeveer 800.000 jaar terug. Dat is waar de collectie ginkgobladeren van het Smithsonian om de hoek komt kijken. Door een wirwar van gangen hopt Barclay millennia door – zoals alleen mogelijk is in een museum – naar de 19e eeuw, toen de industriële revolutie het klimaat begon te veranderen.
Uit een kast haalt hij vellen papier waar wetenschappers uit het Victoriaanse tijdperk ginkgobladeren opplakken en vastbonden die ze uit de botanische tuinen van hun tijd hadden geplukt. Veel exemplaren hebben labels die in prachtig cursief zijn geschreven, waaronder een van 22 augustus 1896. De bladvorm is vrijwel identiek aan het fossiel van ongeveer 100 miljoen jaar geleden, en aan een modern blad dat Barclay in zijn hand houdt. Maar een belangrijk verschil kan met een microscoop worden bekeken: hoe het blad heeft gereageerd op veranderende koolstof in de lucht. Kleine poriën aan de onderkant van een blad zijn zo gerangschikt dat ze koolstofdioxide opnemen en water inademen, waardoor de plant zonlicht in energie kan omzetten. Als 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 wereldwijde gemiddelde niveau van koolstofdioxide in de atmosfeer ongeveer 410 delen per miljoen is – en Barclay weet hoe dat blad eruitziet. Dankzij de Victoriaanse botanische bladen weet hij hoe ginkgobladeren eruit zagen voordat de mens de atmosfeer van de planeet aanzienlijk had veranderd. Nu wil hij weten wat poriën in de versteende ginkgobladeren hem kunnen vertellen over de atmosfeer 100 miljoen jaar geleden. Maar eerst heeft hij een codekraker nodig, een vertaalblad – een soort Rosetta-steen om het handschrift van de oude atmosfeer te ontcijferen.
Daarom doet hij een experiment op een open plek in het bos in Maryland. Op een ochtend eerder dit jaar verzorgden Barclay en projectassistent Ben Lloyd rijen ginkgobomen in open omhulsels van plastic zeilen die hen blootstelden aan regen, zonlicht en veranderende seizoenen. “We kweken ze op deze manier, zodat de planten natuurlijke cycli ervaren,” zei Barclay. De onderzoekers passen de kooldioxide aan die in elke kamer wordt gepompt, en een elektronische monitor buiten flitst elke vijf seconden de niveaus. Sommige bomen groeien met het huidige koolstofdioxidegehalte. Anderen groeien op aanzienlijk verhoogde niveaus, die niveaus in het verre verleden of misschien de toekomst benaderen.
“We zijn op zoek naar analogen – we hebben iets nodig om mee te vergelijken,” zei Barclay. Als er een overeenkomst is tussen hoe de bladeren in het experiment eruit zien en hoe de fossiele bladeren eruit zien, geeft dat onderzoekers een ruwe gids voor de oude atmosfeer. Ze bestuderen ook wat er gebeurt als bomen groeien in supergeladen omgevingen, en ze ontdekten dat meer kooldioxide ze sneller laat groeien. Maar Barclay voegt eraan toe: “Als planten heel snel groeien, is de kans groter dat ze fouten maken en vatbaarder zijn voor schade… Het is net als bij een autocoureur die bij hoge snelheden sneller ontspoord.”
