Verovering land door planten deed CO2 gehalte dalen tot 10%

Planten nemen CO2 op uit de atmosfeer. Met behulp van fotosynthese maken ze hieruit koolstof vrij. De zuurstof geven ze weer af aan de atmosfeer. In het Siluur (dat zo'n 440 miljoen jaar geleden begon) werd door de planten een begin gemaakt met de verovering van het land; het CO2-gehalte in de atmosfeer was toen het 16-voudige van thans. Aan het einde van het Carboon (zo'n 290 miljoen jaar geleden) was de verovering voltooid; het CO2-gehalte was toen gedaald tot het huidige niveau, zo'n 90% lager dan 150 miljoen jaar eerder. (Science, 23 feb.)

De vroegere CO2-gehaltes zijn bepaald aan de hand van koolstofisotopen in carbonaten uit fossiele bodems en in organisch materiaal dat in zulke bodems bewaard is gebleven. De uitkomsten van de bepalingen stemmen overeen met modellen waarin voor dezelfde periode een afname van het CO2-gehalte wordt voorspeld op basis van de massabalans van koolstof. Volgens die massabalans nam het CO2-gehalte aanvankelijk zeer snel af (van 16 naar 12 maal het huidige niveau) in de 30 miljoen jaar van het Siluur.

In het Devoon (410-360 miljoen jaar geleden) nam het CO2-gehalte veel minder snel af volgens de theoretische koolstofbalans: van 12 tot 10 maal het huidige niveau. Volgens de nu gerapporteerde bepalingen ging dat veel sneller (van 6 tot 2 à 3 maal het huidige niveau), maar die bepalingen betreffen alle het laatste deel van het Devoon. Volgens de bepalingen zou het gehalte in het Vroeg-Carboon dus moeten zijn afgenomen van 10 tot 6 maal het huidige niveau. Mogelijk werden er nog nieuwe gebieden door de plantenwereld gekoloniseerd, maar in minder hoog tempo dan in het Siluur.

Volgens de bepalingen van de bodemcarbonaten kwamen er, in tegenstelling tot eerdere aannames, tijdens het einde van het Devoon kennelijk wel meer soorten voor die, door dichte of hoge begroeiing, veel CO2 aan de atmosfeer onttrokken. Koollagen uit het Devoon zijn overigens zeer schaars, en meestal het gevolg van samenspoelen van plantaardig materiaal in meren of kustwateren. In het Boven-Devoon werd volgens het onderzoek dus reeds een ontwikkelingsfase bereikt die volgens de gangbare modellen pas in het Carboon thuishoort, vooral doordat zich veel grotere planten ontwikkelden, met bomen die vaak dicht op elkaar stonden.

In het Onder-Carboon (360-325 miljoen jaar geleden) nam het CO2-gehalte daardoor af van 2 à 3 maal tot 1,5 maal het niveau van thans (volgens het model van de koolstofbalans van het tien- tot het tweevoudige). Daarna was er kennelijk weer een situatie bereikt waarin de plantengroei stabiliseerde, want in het Midden- en Boven-Carboon daalde het CO2-gehalte slechts langzaam tot iets minder dan het huidige niveau (volgens de koolstofbalans tot ca. 1,7 maal het huidige niveau).

Na het Carboon steeg het CO2-gehalte van de atmosfeer volgens het model van de koolstofbalans. Dat is opvallend, gezien het optreden van de permo-carbonische ijstijden - men zou daarin eerder een afname van het CO2-gehalte in de atmosfeer verwachten. De onderzoekers hebben echter geen monsters jonger dan het Carboon onderzocht.