Befinden wir uns im Anthropozän? Warum der Crawford Lake in Kanada möglicherweise Antworten bereithält

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Die Einheimischen sagten immer, der Crawford Lake sei bodenlos. Sein Wasser reichte tiefer, als Menschen erreichen konnten. Alles, was in das Becken fiel, schien bis ans Ende der Zeit zu fallen.

Doch als Wissenschaftler schließlich in die trüben Tiefen des Sees blickten, fanden sie keine Leere, sondern einen Spiegel.

MILTON, Ontario

In diesem Sommer werden Forscher darüber entscheiden, ob Crawford Lake zum offiziellen Ausgangspunkt für dieses geologische Kapitel ernannt werden sollte, da verschmutzte Sedimente aus den 1950er Jahren den Übergang von der zuverlässigen Umwelt der Vergangenheit zu der unsicheren neuen Realität markieren, die der Mensch geschaffen hat.

In nur sieben Jahrzehnten, sagen die Wissenschaftler, habe der Mensch größere Veränderungen herbeigeführt als in mehr als sieben Jahrtausenden. Noch nie in der Erdgeschichte hat sich die Welt so stark und so schnell verändert. Noch nie hatte eine einzelne Art die Fähigkeit, so viel Schaden anzurichten – oder die Chance, so viel Schaden zu verhindern.

„Es ist eine Linie im Sand“, sagte Francine McCarthy, Professorin für Geowissenschaften an der Brock University in Ontario, die die Forschung am Crawford Lake geleitet hat. „Die Erde selbst spielt nach anderen Regeln. Und das liegt an uns.“

Jede neue Phase der Erdgeschichte beginnt mit einer „goldenen Spitze“ – einer Stelle in der geologischen Aufzeichnung, an der der Beweis einer globalen Transformation perfekt erhalten ist.

Eine Serie, die untersucht, wie Hinweise aus der Vergangenheit der Erde der Menschheit helfen können, den modernen Klimawandel zu bewältigen.

Eine freiliegende tunesische Felswand mit Spuren eines antiken Asteroideneinschlags markiert den Übergang vom Zeitalter der Dinosaurier zum Känozoikum. Im grönländischen Eis freigelegte Wasserstoffmoleküle weisen auf den Beginn des Holozäns hin – der 11.700 Jahre dauernden Phase stabiler Temperaturen, die die gesamte menschliche Zivilisation bis einschließlich der Gegenwart umfasst.

Diese Spitzen sind wie Ausrufezeichen in der Geschichte des Planeten und unterstreichen eine Geschichte von sich verändernden Kontinenten, sich entwickelnden Arten und Temperaturen, die stiegen und fielen, als der Kohlenstoffgehalt in der Atmosphäre schwankte. Sie markieren den Beginn von Epochen – kleine Abschnitte der geologischen Zeit. Und sie haben Wissenschaftlern dabei geholfen, die Kräfte zu interpretieren, die das Klima der Erde in der Vergangenheit geformt haben, was ihnen wiederum ermöglicht, die Auswirkungen der modernen Erwärmung vorherzusagen.

Im Jahr 2009 gründete die Internationale Kommission für Stratigraphie – eine obskure wissenschaftliche Einrichtung, die für die Definition der Phasen der Erdvergangenheit verantwortlich ist – eine neue Arbeitsgruppe, um die Beweise für das Anthropozän zu untersuchen. Die Mission der Gruppe besteht darin, einen potenziellen „Golden Spike“-Standort zu identifizieren, der andere Wissenschaftler von der Gültigkeit der neuen Epoche überzeugen könnte.

Ihre Suche reichte von Berggipfeln bis in die Tiefen des Ozeans, vom antarktischen Eisschild bis zu tropischen Korallenriffen. Und 2018 führte es sie zu McCarthys Bürotür.

Crawford

See

Vor diesem Moment wussten nur wenige außerhalb ihres Fachgebiets von McCarthys Forschung, die Seesedimente auf Anzeichen vergangener Klimaveränderungen untersuchte. Ihre Öffentlichkeitsarbeit war bedeutsam, aber weitgehend lokal: Sie setzte sich für den Schutz der Großen Seen ein und unterrichtete Studenten an ihrer mittelgroßen öffentlichen Universität in Geologie.

Crawford Lake war ähnlich bescheiden – nur ein hübscher kleiner Teich in einem Park in einem Vorort von Toronto. Schulkinder besuchten gerne die rekonstruierten indigenen Langhäuser. Die Einheimischen schätzten es als malerischen Ort zum Picknicken und Beobachten von Vögeln.

Doch McCarthys Kollege Martin Head, ein Geologe in Brock, der an der Anthropozän-Arbeitsgruppe beteiligt war, war von der seltenen Chemie, die in Crawford entdeckt wurde, fasziniert.

Von keinem anderen Gewässer ist bekannt, dass es über diese besondere Kombination von Eigenschaften verfügt, was den Crawford Lake zu einem einzigartigen Indikator für den globalen Wandel macht.

„Es ist eine Laune der Natur, aber es ist meine kleine Laune der Natur“, sagte McCarthy. „Und es ist perfekt für das, was wir brauchen.“

Während sie über den Vorschlag ihrer Kollegin nachdachte, dachte McCarthy an die Jahrzehnte, die sie damit verbracht hatte, frühere Umwälzungen auf dem Planeten zu studieren. Ihre Arbeit an Seesedimenten der letzten Millionen Jahre hatte ihr gezeigt, wie dramatische Temperaturschwankungen Ökosysteme destabilisierten und Arten zum Aussterben führten.

Ohne drastische Maßnahmen zur Eindämmung des modernen Klimawandels könne sich die Geschichte wiederholen, sagte sie.

McCarthy stand am Ufer des Crawford Lake, beobachtete die Aprilbrise, die die Wasseroberfläche kräuselte, und wartete auf den Beginn der Arbeiten.

Zuerst mussten die Forscher ein Holzfloß im tiefsten Teil des Sees festmachen, direkt über der Stelle, an der sie Proben nehmen wollten.

Um die geschichteten Sedimente des Sees zu extrahieren, verwendete das Team ein Werkzeug namens „Freeze Corer“, besser bekannt als „der gefrorene Finger“. Der lange Aluminiumkeil war mit einer Mischung aus Alkohol und Trockeneis gefüllt, wodurch er viel kälter war als das umgebende Wasser, der Boden und die Luft.

Sie hängten den Gefrierkern an einem Stativ auf und ließen ihn durch ein Loch im Floß herab. Es ging immer tiefer, durch 75 Fuß tiefes Wasser, bis es schließlich im matschigen Schlamm auf dem Seegrund versank.

Dann warteten sie. Es würde etwa 40 Minuten dauern, bis die Seesedimente auf der kalten Oberfläche des Kernbohrers gefriert hätten.

Schließlich war es an der Zeit, den Entkerner wieder hochzuziehen. An seiner Vorderseite klebte ein fünf Fuß langes Stück Schlamm, das wie ein Stück aus der Mitte eines Kuchens aus dem Seegrund herausgeschnitten worden war.

Zurück an Land fuhr McCarthy mit einem behandschuhten Finger über die zarten braunen und weißen Streifen des Kerns – schärfer als jede andere Probe, die sie gesehen hatte.

Zu diesem Zeitpunkt hatte sie Dutzende von Crawford-Lake-Kernen freigelegt – aber jede Extraktion fühlte sich besonders und seltsam intim an. Sie wusste, dass jede Probe ihr einen Einblick in tausend Jahre Geschichte des Sees geben und seine tiefsten Reaktionen auf die sich verändernde Welt darüber offenbaren würde. Jedes war wie eine neue Seite aus dem Tagebuch der Erde.

Welche Geheimnisse würde sie darin finden?

Das Archiv in den Bohrkernen von Crawford Lake zeigt, wie sich im Laufe der Jahrhunderte menschlicher Druck auf den See aufbaute wie Dampf in einem Kessel, bis der Kessel schließlich überkochte.

Aber der Einfluss der Menschheit war nicht immer so zerstörerisch. Die ersten Menschen, die dem See ihre Spuren hinterließen, waren einheimische Dorfbewohner, die in der Nähe des Seeufers Langhäuser bauten. Forscher haben Sedimente im Wert von mehr als zwei Jahrhunderten aus der „Indigenenzeit“ des Sees gezählt, die neben Pflanzenpollen und anderen Spuren menschlicher Besiedlung auch alte Gänsekot und Spuren von Bäumen enthielten.

Zu Beginn des 16. Jahrhunderts verschwanden aus noch unbekannten Gründen sämtliche Spuren der Siedlung. Doch der saisonale Prozess, der die Schichten des Sees bildete, blieb bestehen.

Sedimente aus späteren Epochen zeigten den wachsenden Einfluss der Europäer auf die Landschaft. Die Pollenzahl der Weißkiefern ging zurück, da die Menschen Bäume fällten. Spuren von Ambrosia zeigten, wie verschiedene Arten auf dem gerodeten Land gediehen.

Die Auswirkungen häuften sich im Laufe des 19. und 20. Jahrhunderts. Winzige schwarze Flugaschestücke – ein Nebenprodukt der Verbrennung von Kohle und Öl – trieben aus sich schnell industrialisierenden Städten in den See. Schwermetalle wie Kupfer und Blei vermehrten sich im Schlamm.

Und dann, um 1950, erreichte die Welt einen Wendepunkt.

„Zu diesem Zeitpunkt überwältigten die Menschen die Erde als funktionierendes System im Wesentlichen“, sagte Head, McCarthys Mitarbeiter. Crawford Lake – und der Rest des Planeten – wurden grundlegend und unwiderruflich verändert.

Das schärfste Zeichen der Veränderung war ein Anstieg radioaktiven Plutoniums, der um 1950 im Schlamm des Crawford Lake begann. Das Element kommt auf diesem Planeten selten natürlich vor; Es konnte nur von Atomwaffentests stammen, die Tausende von Kilometern entfernt stattfanden.

Andere Veränderungen waren nicht unbedingt neu, aber sie erschienen in einem Ausmaß, das zehn- oder hundertmal größer war als alles, was der See zuvor gesehen hatte. Eine leichtere Form von Stickstoff – eine molekulare Signatur der Verbrennung fossiler Brennstoffe – vermehrte sich. Die Menge an Flugasche hat sich in weniger als fünf Jahren verachtfacht. Saurer Regen, der durch die Reaktion von Umweltverschmutzung mit Wasser in der Atmosphäre verursacht wurde, verringerte die Calcitschichten.

Noch mehr Sedimente verzeichneten irreversible Verluste. Bestimmte Mikrobenarten wurden lokal eliminiert. Die Menge an Ulmenpollen ging stark zurück – eine Folge des invasiven Pilzes, der damals die Baumbestände Nordamerikas dezimierte.

Gleichzeitig machte die Treibhausgasverschmutzung den Planeten unaufhaltsam heißer. Die Calcitschichten des Sees wurden in warmen Jahren dicker; Pollenkörner zeigen, wie sich die Waldzusammensetzung hin zu mehr wärmeliebenden Baumarten verändert hat.

Die Durchschnittstemperaturen im Süden Kanadas sind in dieser Zeit um etwa 1,5 Grad Celsius (2,7 Grad Fahrenheit) gestiegen. Der Globus als Ganzes ist jetzt wärmer als fast jemals seit dem Ende der letzten Eiszeit.

Aus den in den Kernsedimenten nachgewiesenen Pollen konnten die Forscher Sommertemperaturen berechnen

22 °C

Juli-Durchschnitt

Temperatur für

jedes Jahr

21.5

Trend

21

20.5

20

1880

1950

2018

Quelle: Llew-Williams et al., Warvenbildung im meromiktischen Crawford Lake, Ontario, Kanada: wichtiger Prozess zur Charakterisierung der Anthropozän-Epoche

Aus den in den Kernsedimenten nachgewiesenen Pollen konnten die Forscher Sommertemperaturen berechnen

22 °C

Juli-Durchschnitt

Temperatur für

jedes Jahr

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21

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20

1880

1950

2018

Quelle: Llew-Williams et al., Warvenbildung im meromiktischen Crawford Lake, Ontario, Kanada: wichtiger Prozess zur Charakterisierung der Anthropozän-Epoche

22 °C

Aus den in den Kernsedimenten nachgewiesenen Pollen konnten die Forscher Sommertemperaturen berechnen

Juli-Durchschnitt

Temperatur für

jedes Jahr

21.5

Trend

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20.5

20

1880

1950

2018

Quelle: Llew-Williams et al., Warvenbildung im meromiktischen Crawford Lake, Ontario, Kanada: wichtiger Prozess zur Charakterisierung der Anthropozän-Epoche

Diese Veränderungen sind alle das Ergebnis dessen, was Wissenschaftler als „die große Beschleunigung“ bezeichnen – dem dramatischen, gleichzeitigen Anstieg fast aller menschlichen Aktivitäten, der Mitte des 20. Jahrhunderts begann und bis heute anhält.

Die gleichen Beweise finden sich überall auf dem Planeten, an jedem potenziellen Golden Spike-Standort, den die Anthropozän-Arbeitsgruppe untersucht hat. Torfmoore, Meeresbecken, die Skelette von Korallenriffen – sogar das Eis der Antarktis ist dauerhaft durch menschliche Verschmutzung verunreinigt.

„Was wir auf sehr objektive und quantitative Weise gemessen haben, ist, dass wir in einer Welt mit Bedingungen leben, die nicht mehr innerhalb der natürlichen Variabilität der letzten 11.000 Jahre liegen“, sagte McCarthy. „Die Erde ist tatsächlich grundlegend anders.“

Als in diesem Frühjahr die letzten Kernproben aus Crawford Lake entnommen wurden, konnte Catherine Tammaro es nicht über sich bringen, dabei zuzusehen.

Für den Wyandot-Künstler und Glaubensbewahrer, der von den Menschen abstammt, die wahrscheinlich einst hier lebten, ist der See ein Lebewesen. Sie nennt diesen Raum „Kionywarihwaen“ – ein Wendat-Name, der „wo wir eine Geschichte zu erzählen haben“ bedeutet.

Und Crawford Lake hatte bereits so viel schmerzhafte Geschichte hinter sich. Das Ausbaggern seiner Sedimente fühlte sich – selbst für die Wissenschaft – wie eine weitere Invasion an.

Aber nach stundenlangem Nachdenken zusammen mit Vertretern anderer First Nations war Tammaro zu dem Schluss gekommen, dass die Kernbohrung fortgesetzt werden sollte.

„Es ist wie ein chirurgischer Eingriff“, sagte sie. „Es ist schmerzhaft, aber wir sind uns bewusst, dass es getan werden sollte … weil es dazu beitragen kann, weitere Klimakatastrophen zu verhindern, indem es unser Verständnis darüber erweitert, wie Menschen die Erde beeinflusst haben.“

Die Gewinnung dieses Kerns war einer der letzten Schritte, bevor die Anthropozän-Arbeitsgruppe ihren bevorzugten „Golden Spike“-Standort auswählt, eine Entscheidung, die diesen Sommer erwartet wird. Crawford Lake gilt als Spitzenkandidat für die Anerkennung.

Bevor das Anthropozän – und der See – einen Platz in der geologischen Geschichte beanspruchen können, muss der Vorschlag mehrere weitere Abstimmungsrunden durchlaufen. Und nicht alle Geologen sind davon überzeugt, dass das Anthropozän in die 4,6-Milliarden-Jahre-Zeitleiste der Erde gehört. Manche sagen, dass dieser Zeitraum des überwältigenden menschlichen Einflusses zu kurz war, um zu sagen, ob es sich wirklich um eine Epoche handelt, eine Zeitspanne, die normalerweise Millionen von Jahren dauert. Andere haben darauf hingewiesen, dass – anders als der Asteroideneinschlag, der die Dinosaurier tötete, und andere epocheprägende Ereignisse – vom Menschen verursachte Veränderungen nicht gleichzeitig auf der ganzen Welt stattfanden.

„Die Formalisierung des Anthropozäns schafft eine harte und klare Linie, und man existiert entweder auf der einen oder der anderen Seite“, sagte Jacquelyn Gill, Paläoökologin an der University of Maine. „Aber eigentlich war es ein langer Verlauf, ein langer Prozess der Veränderung unserer Lebensweise.“

Befürworter der Benennung der neuen Epoche sagen jedoch, dass die Sedimente von Crawford Lake den starken Kontrast zwischen menschlichen Einflüssen vor 1950 – die größtenteils lokal und oft reversibel waren – und dem schnellen Wandel durch die Moderne deutlich machten.

Wenn die Welt keine drastischen Schritte ergreift, um die globale Erwärmung, die Umweltverschmutzung und den Rückgang der Artenvielfalt einzudämmen, wird sich die Situation verschlimmern, sagte der Geologe Colin Waters, Vorsitzender der Anthropozän-Arbeitsgruppe. Wissenschaftler warnen, dass der Planet gefährlich nahe an Klima-Kipppunkte kommt, an denen die Eisschmelze beschleunigt wird und große Wettersysteme zusammenbrechen könnten.

„Es handelt sich um ein dauerhaftes Erbe menschlicher Einflüsse auf den Planeten, das in den Gesteinsaufzeichnungen festgehalten ist“, sagte Waters.

Doch so sehr das Anthropozän eine Anerkennung der Schuld der Menschheit ist, ist es auch eine Erklärung menschlicher Handlungsfähigkeit, glaubt McCarthy. Neben geologischen Beweisen für Umweltzerstörung birgt Crawford Lake auch Beweise für die Reparaturfähigkeit der Menschen.

Als sich die Nationen 1963 darauf einigten, Atomwaffentests zu verbieten, die das Wasser und die Atmosphäre verunreinigen könnten, begann die Plutoniumkonzentration im Crawford Lake zu sinken. Die Flugaschezahlen gingen zurück, nachdem die Vereinigten Staaten und Kanada neue Schadstoffkontrollen für Kraftwerke und andere Industrieanlagen vorgeschrieben hatten. Die Revitalisierung der charakteristischen Calcitbänder des Sees in den 1980er Jahren ist ein Zeichen erfolgreicher Bemühungen im Kampf gegen sauren Regen.

Aber nicht alle in den Crawford-Kernen erfassten Änderungen können so schnell rückgängig gemacht werden. Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre wird noch Zehntausende Jahre lang erhöht bleiben. Es wird mindestens genauso lange und einen dramatischen Temperaturabfall dauern, bis die polaren Eisschilde wieder zu ihrer vorindustriellen Majestät zurückkehren.

Aber „es ist nicht nur eine Weltuntergangsgeschichte“, sagte McCarthy. „Es ist eine ‚Aufwachen und den Kaffee riechen‘-Geschichte. Es zeigt, dass wir sinnvolle Veränderungen bewirken können.“

Sie schätzt, dass der Crawford Lake noch mindestens 10.000 Jahre lang neue Sedimente ansammeln wird. Das bedeutet, dass ein Geologe in ferner Zukunft in der Lage sein wird, in diese Schichten einzudringen, genau wie McCarthy.

Sie werden sehen, ob es der Welt gelungen ist, den CO2-Ausstoß auf Null zu reduzieren und die globale Erwärmung zu stabilisieren.

Sie erfahren, ob Menschen bedrohte Arten bewahrt und Atomwaffen abgeschafft haben.

Und sie werden herausfinden, welche Lehren die Menschheit aus dieser Aufzeichnung der Erde gezogen hat.

In einer ersten Version dieser Geschichte wurde die Sprache, in der Tammaro den See ansprach, falsch identifiziert. Kionywarihwaen ist ein Wendat-Name. Dieser Artikel wurde korrigiert.

Die Nahaufnahme des Kerns wurde von Krysten Lafond vom Patterson Laboratory der Carleton University (Kanada) aufgenommen.

Geschichte von Sarah Kaplan. Grafiken von Simon Ducroquet. Fotos und Videos von Bonnie Jo Mount. Design und Entwicklung von Frank Hulley-Jones und Emily Wright. Bearbeitung durch Monica Ulmanu, Katie Zezima, Joseph Moore, Amanda Voisard, John Farrell und Adrienne Dunn.