1. Perm i trias
Perm jest ostatnią epoką ery paleozoicznej, a trias pierwszą epoką ery mezozoicznej. Chociaż należą do innych eratemów, to jednak pod względem klimatycznym łączy je niezwykle wiele. Pomiędzy 300 a 200 mln lat temu lądy utworzyły jeden superkontynent zwany Pangeą.
Pangea stanowiła olbrzymi obszar zwartego lądu, który był otoczony wielkim oceanem Panthalassą. Od wschodu natomiast wdzierał Ocean Tetydy. Większość superkontynentu znajdowała się w strefie równikowej.
Obecność jednego superkontynentu, w dodatku o dość słabo rozwiniętej linii brzegowej, powodowała, że spore obszary wewnątrz lądu zamieniały się w gorące, kontynentalne pustynie. Powód był prosty – strefy opadowe znad oceanu nie były w stanie dotrzeć na tysiące kilometrów w głąb kontynentu. Życie w permie i triasie zdecydowanie do chłodnych nie należało.
Czytaj też: Takich próbek jeszcze nikt nie tu zbierał! Zbadali, jak Arktyka się zmienia przez klimat
O ile pod koniec paleozoiku stwierdzono obecność lądolodu w okolicach bieguna południowego (w tamtym czasie ląd dzisiejszej Afryki południowej stanowił biegun), to w triasie żadnych czap lodowych już nie było. Właśnie pierwszą epokę mezozoiku uznaje się za wyjątkowo upalną w skali świata.
Gorący, suchy, trudny do wytrzymania klimat w tamtym czasie był na pewno jedną z przyczyn (choć nie główną) największego wymierania permsko-triasowego w historii Ziemi. Ponad 90 proc. gatunków morskich organizmów zniknęło bezpowrotnie. Chociaż poziom tlenu w atmosferze był podobny do dzisiejszego i spokojnie moglibyśmy oddychać pełną piersią, to na pewno narzekalibyśmy na ciągły gorąc.
2. Kreda
Chociaż to jura kojarzy nam się z czasem największej dominacji dinozaurów, to tak naprawdę w kredzie był szczyt ich panowania na świecie. Kreda jest stosunkowo długą epoką trwającą od 145 do 66 mln lat temu, która zapamiętała się jako czas „prehistorycznego globalnego ocieplenia”.
O ile w triasie panował klimat pustynny i gorący, to w kredzie wilgoci w atmosferze nie brakowało. Lądolodów nie było w ogóle, a poziom oceanów szacuje na wyższy od obecnego nawet o 200 metrów – prawdopodobnie najwyższy w całym fanerozoiku, czyli w „erze życia”. Sporo lądów było pokrytych płytkimi morzami, których wody z łatwością się ogrzewały.
Czytaj też: Tak dinozaury utrzymały się na szczycie. Gigantyczne gady dostosowały się do nietypowego klimatu
Na lądach panował niemal wszędzie klimat tropikalny – duszno, wilgotno i gorąco. Tak w skrócie można to opisać. Bogata fauna na czele z dinozaurami była wytrzymała na takie warunki. Skąd wiemy o tym, jaka była pogoda w kredzie? Przede wszystkim skamieniałości roślin nam o tym mówią – kredowy boom na intensywny rozwój ewolucyjny flory jest widoczny w zapisie skalnym. Pojawiają się pierwsze rośliny okrytonasienne. Ponadto zmienia się struktura fitoplanktonu w oceanach – okrzemki, budujące dzisiaj wielkie klify kredowe w Europie Zachodniej, są dominującymi glonami w wodach, które produkują znaczną ilość tlenu na Ziemi.
Encyklopedia Britannica podaje, że powierzchnia wód powierzchniowych na terenach równikowych wynosiła co najmniej 30 st., a na wyższych szerokościach geograficznych – 14 st. Jest to zdecydowanie wyższa wartość od dzisiejszej. Kąpiel w oceanach nie byłaby dla nas przyjemną ochłodą.
3. Eocen i oligocen
Wkraczamy do coraz bliższych współczesności okresów w historii Ziemi. Eocen i oligocen są epokami ery kenozoicznej. Odpowiednio trwały od 56 do 34 mln lat temu i 34 do 23 mln lat temu. Późny eocen i cały oligocen charakteryzuje ogólne ochłodzenie na całej Ziemi. Za główny powód podaje się spadek zawartości dwutlenku węgla w atmosferze pod koniec eocenu. Drugim dodatkowym powodem był ówczesny układ kontynentów – zwłaszcza na półkuli południowej.
Globalne ochłodzenie ogarnęło naszą planetę nierównomiernie. Najbardziej „ucierpiała” półkula południowa, co jest związane z oderwaniem się kontynentu Australii od Antarktydy. Utworzył się wówczas korytarz dla prądów morskich, które odizolowały znajdującą się już wówczas przy biegunie Antarktydę. Pod koniec eocenu i przez cały oligocen tworzył się tam lądolód, którzy istnieje do dzisiaj.
Czytaj też: Jak schłodzić Ziemię? Nowe technologie pomogą zapobiec katastrofie klimatycznej
O dużo niższych temperaturach w tamtym czasie świadczą skamieniałości roślin i zwierząt. W morzach żyły gatunki organizmów preferujące zimne warunki. Natomiast flora lądowa przeżywała swoisty kryzys – drzewa szpilkowe zdominowały krajobraz. W oligocenie pojawiły się pierwsze trawy i stepowe formacje roślinne.
Paradoksalnie człowiek poradziłby sobie lepiej w chłodnym, stepowo-iglastym krajobrazie oligocenu, niż w upalnej, tropikalnej kredzie. Świadczy zresztą też o tym fakt, że z oligocenu są znane skamieniałości pierwszych małp człekokształtnych.
4. Plejstocen
Słynna epoka lodowcowa nie była czasem tylko lodu, mrozu i powszechnej zimy. Tak naprawdę był to okres względnie ciepły na większości lądów. Zlodowacenie nie trwało przez cały plejstocen od 2,5 mln do 11 tys. lat temu, ale zachodziło w kilku etapach – pomiędzy kolejnymi glacjałami pojawiały się okresu interglacjalne, cieplejsze.
Pokrywa lodowa rozprzestrzeniała się w dużej mierze na półkuli północnej. Obejmowała przy najsilniejszych zlodowaceniach obszar połowy Europy – w reszcie kontynentu panował klimat chłodny. Na łamach Nature pojawiły się wyniki badań podające, że średnia temperatura w Europie podczas ostatniego glacjału wynosiła od 4 do 14 stopni poniżej średniej sprzed epoki przemysłowego.
Ponieważ klimat całej ery kenozoicznej był wyraźnie chłodniejszy od mezozoiku, padają głosy naukowców twierdzących, że zlodowacenia plejstoceńskie są częścią większego megaglacjału kenozoicznego trwającego z przerwami od kilkudziesięciu milionów lat.
O tym, kiedy panował okres cieplejszy lub chłodniejszy dowiadujemy się z badań pyłków roślin. Jeśli chodzi o obszar Polski, to w trakcie glacjałów tereny niepokryte lądolodem porastały najczęściej lasy świerkowo-jodłowe preferujące zimne warunki klimatyczne, a podczas okresów cieplejszych były to najczęściej drzewa liściaste ciepłolubne jak lipa, dąb, grąd, olsza i kilka innych. Każdy interglacjał charakteryzował się własną specyfiką pod tym względem.
Czytaj też: Tak zmieniła się Ziemia. Projekt NASA ujawnia skalę zmian klimatu
Analizy palinologiczne (pyłków) pokazują nam, jak dość podobnie do dzisiaj wyglądała Polska i spora część Europy. Zresztą w tym czasie nasz gatunek zaczął już odbywać migracje po świecie i zdobywać nowe tereny – dzięki obniżonemu poziomowi mórz podczas glacjałów (znaczna część wody była uwięziona w lądolodach) człowiek był w stanie pokonać cieśninę Beringa suchą stopą, podobnie działo się na wyspach indonezyjskich, które zyskały połączenie z kontynentalną Azją. Zatem plejstocen mimo zlodowaceń nie był tak niekorzystnym do życia okresem, jak się to pozornie wydaje.
5. Okres atlantycki
Żyjąc obecnie w holocenie, najmłodszej epoce geologicznej trwającej ledwie 11 tys. lat, nie mamy często pojęcia, że dzielimy ją na pomniejsze okresy charakteryzujące się zróżnicowaniem klimatycznym. Po kolei są tą okresy preborealny, borealny (zimno i sucho), atlantycki (ciepło, wilgotno), subborealny (ochłodzenie) i subatlantycki.
Najwięcej pytań rodzi okres atlantycki trwający od 8 do 5 tys. lat temu, który według naukowców był czasem z wyższą temperatura od średniej dla całego holocenu. W obliczu globalnego ocieplenia podaje się właśnie ten moment w historii klimatu Ziemi, jako jeden z dowodów przeczących antropogenicznemu wzrostowi temperatur na naszej planecie.
Badania palinologiczne z osadów jeziornych i torfowych potrafią przynieść dokładne wyniki na temat tego, jak zmieniała się temperatura na Ziemi przez ostatnie tysiące lat. Według najnowszych modeli numerycznych amerykańskich naukowców okazuje się, że podczas okresu atlantyckiego ocieplenie wynosiło 0,5 st. względem poziomu z okresu przedprzemysłowego. Dzisiaj średnia światowa temperatura wynosi według szacunków od 0,8 do 1,3 st. powyżej stanu sprzed epoki przemysłowej.
Ponadto ocieplenie w okresie atlantyckim występowało sezonowo (w okresie letnim dochodziło do temperaturowych anomalii) i regionalnie (półkula północna była cieplejsza od południowej) – dzisiaj obserwuje się globalny wzrost temperatur, choć również nieregularny.
Czytaj też: Od małych minerałów do wielkich interpretacji. Historia wczesnej Ziemi skrywa wiele tajemnic [WYWIAD]
Paleoklimatologia, czyli kiedy na Ziemi były upały lub globalne ochłodzenie
Badania klimatu sprzed milionów lat jest niezwykle trudnym zajęciem. Im sięgamy głębiej w starszą historię Ziemi, tym paleoklimatolodzy znajdują mniej wiarygodnych poszlak na temat warunków klimatycznych.
Przede wszystkim o dawnym klimacie najwięcej nam mówią typy skał powstające w danym okresie (np. serie ewaporatów w permie, które mogły tworzyć się w suchych, gorących warunkach, jakie panują dzisiaj chociaż w andyjskich playa). Sporo informacji także dostarczają skamieniałości roślin o wyraźnych cechach wskazujących na konkretne preferencje klimatyczne. W badaniach młodszych skał i osadów pomagają analizy palinologiczne – pyłki roślin są znakomitym markerem klimatycznym dla ostatnich kilku milionów lat.
W rozważaniach paleoklimatologicznych zwłaszcza w kontekście wzrostu globalnej temperatury w obecnych czasach należy być niezwykle ostrożnym. Procesy ogólnoświatowego ochłodzenia czy ocieplenia przed milionami lat zachodziły kilkadziesiąt lub nawet kilkuset razy wolniej – obecny epizod liczymy najwyżej w stuleciach. Kompletnie różny rząd wartości przy porównywaniu globalnego ocieplenia sugeruje nam, że dzisiaj mamy do czynienia ze zjawiskiem dużo szybszym i bardziej inwazyjnym, do którego rękę przykłada cywilizacja człowieka.