Choroby zmieniają nie tylko ludzi. Pandemie wpływają na atmosferę Ziemi

Lody Arktyki i Antarktyki to niemal wehikuły czasu. Mikroskopijne pęcherzyki powietrza uwięzione w lodowcach tysiące lat temu pozwalają naukowcom badać to, jak wyglądała ziemska atmosfera setki, tysiące a nawet miliony lat temu. 

W nowym badaniu, naukowcy wykorzystali dane uzyskane z badania tych uwięzionych od tysiącleci bąbelków powietrza do sprawdzenia, czy globalne pandemie, dotykające ludzkość, wywierają także wpływ na atmosferę Ziemi. Okazuje się, że takie powiązanie jest wyraźne. Co podkreśla, w jak wielkim stopniu ludzie kształtują naszą planetę. 

Najlepsze dane dotyczące ziemskiej atmosfery z ostatnich 2 tys. lat zawdzięczamy dwóm lodowcom Antarktydy: lodowemu “wzgórzu" Law Dome oraz Pokrywie Lodowej Antarktydy Zachodniej (WAIS). Oba zawierają pęcherzyki powietrza dające naukowcom dokładny wgląd w to, jak skład atmosfery zmieniał się w ciągu tysiącleci. 

Oba lodowce tworzyły się w czasach, gdy powstawały pierwsze wielkie imperia, gdy Rzym podbijał niemal cały śródziemnomorski świat, i gdy średniowiecze i renesans przekształcały Europę. Były to także czasy, gdy wielkie epidemie, od Plagi Justyniana po Czarną Śmierć, dziesiątkowały pozbawioną skutecznej opieki zdrowotnej ludzkość. Badaczy szczególnie zainteresował jednak okres nieco późniejszy - tuż po pierwszym kontakcie między Europejczykami a rdzennymi Amerykanami.

Rdzenie lodowe pobierane przez naukowców z Law Dome i WAIS, obejmujące ten okres, dobrze się uzupełniają, chociaż istnieją między nimi pewne niespójności w pomiarach CO2. Na przykład rdzeń Law Dome wykazuje szybki spadek poziomu atmosferycznego CO2 w XVI w., osiągający najniższy poziom w roku 1610 n.e.

Okres ten pokrywa się z pierwszymi europejskimi wysiłkami na rzecz kolonizacji Nowego Świata. Kontakt pomiędzy Europejczykami a rdzennymi Amerykanami skończył się dla tych drugich tragicznie - miliony z nich zmarły wskutek chorób wprowadzonych do obu Ameryk przez Krzysztofa Kolumba i jego następców, na które miejscowi nie mieli żadnej odporności. Europa także została nawiedzona przez nowe, sprowadzone z Ameryk choroby takie, jak syfilis, choć ich wpływ nadal nie jest całkowicie jasny. 

Europejczycy mieli przynieść ze sobą do Nowego Świata m.in. czarną ospę, dżumę, cholerę, dyfteryt, grypę, malarię, świnkę, szkarlatynę, tyfus i gruźlicę. Zwłaszcza czarna ospa zebrała ogromne żniwo. Nie da się dokładnie określić, ile osób zmarło od pierwszej zarejestrowanej epidemii tej choroby w Nowym Świecie, która dotknęła w 1518 r. Hispaniolę. Wiadomo jednak, że w niektórych regionach populacja spadła o przeszło 90 proc. Terytorium dzisiejszego centralnego Meksyku, w 1500 r. zamieszkiwane przez ok. 22 mln. ludzi, w latach 70 tego samego stulecia miało już mniej, niż 2 miliony mieszkańców.

Uważa się, że w wyniku tych pandemii liczba populacji ludzkiej spadła tak bardzo, że rdzenne społeczności w Ameryce porzuciły wielkie, wcześniej zaludnione obszary, umożliwiając odrodzenie się roślinności. Lasy i dżungle zaczęły porastać ogromne pola i miasta, tworzące wcześniej ośrodki amerykańskiej cywilizacji. Te ponownie zalesione obszary pochłonęły ogromne ilości CO2 z atmosfery, co doprowadziło do spadku zawartości tego gazu w próbkach rdzenia lodowego Law Dome.

Rdzeń WAIS pokazuje jednak nieco inną wersję tej historii. Zamiast szybkiego, gwałtownego spadku zawartości CO2 w atmosferze, pęcherzyki powietrza w nim zawarte wskazują na powolny, stopniowy spadek stężenia dwutlenku węgla w atmosferze, trwający aż do XVII wieku. 

Aby skorygować te rozbieżności, paleoklimatolog Amy King z British Antarctic Survey wraz ze współpracownikami zmierzyła poziom CO2 w innym rdzeniu lodowym, rdzeniu lodowym, znanym jako Skytrain Ice Rise, który został wywiercony w latach 2018-2019 na krawędzi pokrywy lodowej Antarktyki Zachodniej. King i jej współpracownicy przeanalizowali fragmenty rdzenia lodowego Skytrain wydobyte z głębokości 83,2-104 metrów (273-341,2 stóp), w których znajdowały się gazowe pęcherzyki datowane na okres od 1454 do 1688 roku n.e.

Ich analiza sugeruje, że poziom CO2 rzeczywiście spadł w tym okresie, prawdopodobnie z powodu dużych zmian w populacji ludzkiej i rozwoju roślinności lądowej. Jednak spadek ten był bardziej stopniowy, niż sugeruje rdzeń lodowy Law Dome.

"Nasza analiza potwierdza bardziej stopniowy spadek CO2 o 0,5 ppm [części na milion] na dekadę od 1516 do 1670 roku n.e." - pisze King, dodając, że w ciągu każdej dekady rosnące lasy pochłaniały około 2,6 gigaton CO2. "To potwierdza modelowane scenariusze reorganizacji użytkowania gruntów na dużą skalę w obu Amerykach w następstwie kontaktu Nowego Świata ze Starym Światem" stwierdza badaczka. 

Następnie zespół przeprowadził symulację zmian stężenia CO2 w atmosferze w oparciu o każdy z rdzeni lodowych oraz tego, jakie zmiany w powierzchni lasów mogłyby do niego doprowadzić. Porównali następnie wyniki do najlepszych znanych szacunków tego, jak w ciągu dziesięcioleci od pierwszego kontaktu między Europą a Amerykami zmieniała się populacja rdzennych mieszkańców Nowego Świata. 

Badacze doszli do wniosku, że gwałtowny spadek CO2 w roku 1610 n.e. zaobserwowany w rdzeniu lodowym Law Dome jest "nieprawdopodobnie duży" i "nie da się pogodzić nawet z najbardziej ekstremalnymi scenariuszami zmiany użytkowania gruntów". Zastrzegają jednak, że być może za drastyczne spadki zawartości CO2 w próbkach z tego rdzenia może odpowiadać nieznane jeszcze zjawisko sprzężenia zwrotnego. 

Zagadka pozostaje więc częściowo niewyjaśniona. Ale analiza brytyjskiego zespołu jasno wskazuje, jak wielki wpływ na klimat ma ludzkość. Nawet w czasach sprzed epoki przemysłowej, sposoby, w jakie człowiek zmieniał swoje otoczenie, istotnie wpływały na klimat Ziemi. A kiedy człowieka zabrakło - planeta szybko wróciła na swoje normalne tory.