Mróz jak w epoce lodowcowej. Jakie temperatury znosili nasi przodkowie?

To może wydawać się niewiele, bo przecież różnica między - dajmy na to - jednym stopniem mrozu a siedmioma stopniami mrozu da się odczuć, ale mróz to mróz. Skoro zatem dzisiaj temperatury spadają o kilka, nawet kilkanaście stopni poniżej zera, to czy w epoce lodowcowej nie przekraczały -20 stopni Celsjusza?

Tego dokładnie oszacować nie jesteśmy w stanie. Sam fakt utrzymywania się czap lodowych na terenie Eurazji i Ameryki Północnej jeszcze nie znaczy, że cały czas mieliśmy wówczas do czynienia z ekstremalnym mrozem. Dzisiejsza średnia temperatura na Grenlandii waha się od -10 stopni Celsjusza zimą do +10 stopni latem. Lody wciąż się utrzymują, chociaż kurczą. Warto jednak pamiętać, że w niektórych miejscach Grenlandii temperatura spada do grubo poniżej -30 stopni.

Podobnie było zapewne w plejstocenie, na co wskazują, chociażby przystosowania ludzi i zwierząt do życia w surowym klimacie. Wiele dużych ssaków plejstocenu pokrytych było grubym futrem i w związku z tym nosi nazwy "włochate". Mamut włochaty, nosorożec włochaty i inne to przykłady dużych ssaków, czyli tracących sporo ciepła, które wypracowały taką osłonę termiczną. Dodatkowo nowe badania mamutów związane z pomysłem wskrzeszenia ich przez firmę Colossal Biosciences wykazały, że zwierzęta te miały specyficznie zbudowaną krew, spowalniająca uwalnianie tlenu przez hemoglobinę. Nie tak łatwo będzie dzisiaj to odtworzyć.

Inne ssaki epoki lodowcowej, które nie miały aż tak gęstego futra, szukały kryjówek w jaskiniach. Lew jaskiniowy, hiena jaskiniowa, niedźwiedź jaskiniowy to tylko kilka przykładów istot, które zapewne rywalizowały z ludźmi o takie schronienia przed zimnem.

Zresztą, gdy spojrzymy na anatomię neandertalczyków, zasiedlających Ziemię między 400 a 24 tysiącami lat temu, dostrzeżemy także przystosowania do ochrony przed zimnem. Krępa budowa ciała, beczkowata klatka piersiowa, skrócone kończyny, wreszcie szerokie nozdrza ocieplające wdychane mroźne powietrze o tym świadczą.

Było więc zimno, ale jak zimno?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba ustalić - kiedy dokładnie? Plejstocen to epoka obejmująca okres od 2,5 miliona do 11,5 tysiąca lat temu. To sporo, w tym czasie klimat się zmieniał (chociaż oczywiście nie tak szybko jak obecnie, pod wpływem działalności człowieka). W czasie plejstocenu mieliśmy kilka zlodowaceń i cieplejsze okresy zwane interglacjałami.

Interglacjały nie były epokami o jakichś bardzo wysokich temperaturach. Szacuje się, że podczas interglacjału holsztyńskiego około 400 tysięcy lat temu średnia temperatura latem wynosiła 18 stopni Celsjusza, a zimą było to średnio 0 stopni Celsjusza, co oznacza, że była niższa o około 2-3 stopnie w porównaniu do obecnych średnich na naszej szerokości geograficznej.

Dla przykładu: między 1,2 mln a 950 tys. nastąpiło zlodowacenie Günz, gdy lodowiec doszedł mniej więcej do Pilicy i dzisiejszej Warszawy, po nim interglacjał podlaski. Dalej, między 730 a 450 tys. lat temu mamy zlodowacenie Mindel, gdzie czoło lodu doszło dalej na południe, w Sudety i pod dzisiejszy Kraków. Znowu cieplejszy interglacjał i zlodowacenie Riss między 300 a 130 tys. lat temu, gdy lodowiec zakrył niemal cały obszar dzisiejszej Polski. Wreszcie między 115 a 11 tys. lat temu zlodowacenie Würm, czyli północnopolskie zatrzymało się gdzieś w Wielkopolsce, a ludzie i zwierzęta żyli na przedpolu tego lodowca. Zapewne w surowych warunkach.

Dokładne oszacowanie najniższych temperatur, jakie wtedy miały miejsce zimą, nie jest łatwe. Możemy szacować, że zdarzały się mrozy ekstremalne, w arktycznym stylu, skoro wegetacja roślin i życie zwierząt przypominało to w tundrze. Da się natomiast oszacować średnie temperatury epoki lodowcowej na podstawie badań izotopów tlenu O18 i O16.

Stosunek izotopów O18 do O16 wykorzystuje się w rdzeniach lodowych Arktyki i Antarktyki do badań nad opadami. Zawartość tych izotopów wskazuje nam na to, kiedy miało miejsce ochłodzenie, a kiedy interglacjał. Pewną wskazówką jest także relacja między tlenem a dwutlenkiem węgla, jako jednym z gazów cieplarnianych. Tlen mrozi planetę, dwutlenek węgla ją ociepla.

Na podstawie analizy pozostałości tych gazów wiemy, że we wczesnym plejstocenie mieliśmy silne zlodowacenie, które zmieniło roślinność półkuli północnej i trwało na tyle długo, że wymusiło zmiany ewolucyjne u zwierząt. Do około 1 miliona lat temu temperatury na Ziemi nie przekraczały latem 10 stopni Celsjusza. Zimy były bardzo mroźne.

W drugiej części plejstocenu, gdy silne zlodowacenia obejmowały całe terytorium dzisiejszej Polski, średnia temperatura na świecie mogła spadać o od 5 do 10 stopni Celsjusza w porównaniu do czasów obecnych.

Jak podaje National Center for Atmospheric Research, ostatnie maksimum lodowcowe, które miało miejsce około 20 tysięcy lat temu, było mroźnym okresem, kiedy lodowce pokrywały duże części powierzchni lądów na świecie, a rośliny i zwierzęta rozwijały się, jeśli były przystosowane do zimna. Nowe badanie pokazuje, że temperatury w tym czasie były średnio o 6 stopni Celsjusza niższe niż obecnie.

To wydaje się niewiele, ale na gruncie badań nad klimatem oznacza bardzo drastyczne zmiany. Przypomnijmy, że dzisiaj mówimy o katastrofalnym wzroście temperatur rzędu jednego, półtora stopnia. Wysiłki świata zmierzają w tę stronę, aby nie uzyskać trwałego wzrostu temperatur o półtora stopnia, bo to zdecydowanie zaburzy ziemski klimat.

W tym duchu łatwiej sobie wyobrazić, co znaczyły temperatury średnio o 6 stopni Celsjusza niższe niż obecnie w epoce lodowcowej przed 20 tysiącami lat. Bezpośrednio w pobliżu czoła lodowca, czyli w zasadzie na całym terytorium ówczesnej Polski osiągały średnią -6 stopni Celsjusza. To znaczy, że na tych obszarach bezpośrednio przylegających do lodowca temperatura rzadko wzrastała powyżej zera. Nasi przodkowie żyli w permanentnym mrozie, który zimą mógł osiągać zapewne kilkanaście, dwadzieścia i więcej stopni poniżej zera.

Do zmian tej sytuacji potrzebny był efekt cieplarniany i gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla. W 2020 roku zespół z Uniwersytetu w Arizonie ustalił, że każde podwojenie zawartości węgla (dwutlenku węgla) w atmosferze powoduje wzrost temperatury globalnej o 3,4 stopnia Celsjusza. Poziom dwutlenku węgla w atmosferze w ostatniej epoce lodowcowej wynosił około 180 części na milion, czyli niewiele. Przed rewolucją przemysłową poziom wzrósł do około 280 części na milion, a dziś osiągnął 415 części na milion.

To pokazuje, z jakimi zmianami klimatu obecnie mamy do czynienia. I jak Ziemia reaguje na zmiany dwutlenku węgla.