Crossing environmental thresholds determines the risk of a sixth mass extinction

Het verhaal van het leven op aarde wordt onderbroken door momenten van diepgaand verlies. In de afgelopen half miljard jaar heeft de planeet vijf grote catastrofes doorstaan waarbij de meerderheid van de soorten in een geologische oogwenk verdween. Deze gebeurtenissen waren geen langzame, zachte achteruitgangen, maar plotselinge instortingen die werden getriggerd wanneer het milieu voorbij een breekpunt werd geduwd. Wetenschappers noemen deze breekpunten drempels. Denk aan een drempel als de rand van een klif: je kunt een lange tijd over de vlakke grond wandelen zonder te vallen, maar zodra je over die rand stapt, verandert de uitkomst onmiddellijk en drastisch. Vandaag de dag, terwijl menselijke activiteiten de planeet hervormen, hangt er een kritische vraag over de toekomst van de biodiversiteit: lopen we slechts over de vlakke grond, of zijn we al naar de rand gestapt?

Een nieuwe studie door Kunio Kaiho van de Tohoku Universiteit pakt deze vraag aan door te kijken naar de specifieke krachten die soorten naar uitsterving drijven. Het onderzoek gaat verder dan simpele gissingen over hoeveel dieren er zouden kunnen verdwijnen. In plaats daarvan vraagt het zich af of de stressfactoren die wij creëren — zoals opwarmende temperaturen, giftige vervuiling, de vernietiging van bossen en de overmatige oogst van wilde dieren — zich gedragen als die oude catastrofes. De studie sugggeert dat deze moderne drukfactoren niet simpelweg optellen in een rechte lijn. In plaats daarvan werken ze als schakelaars die, eenmaal omgezet, de uitstervingspercentages doen pieken. Door gegevens over het verleden van massale uitstervingen te combineren met projecties van de menselijke populatie en koolstofemissies die ver in de toekomst reiken, brengt het onderzoek precies in kaart waar deze gevaarlijke randen liggen en wat er gebeurt als we ze overschrijden.

Het onderzoek begon met het onderzoeken van de timing van het verleden van rampen. Lange tijd geloofden wetenschappers dat deze oude massale uitstervingen zich over duizenden of miljoenen jaren afspeelden. Echter, door te kijken naar hoogwaardige verslagen van gesteente en fossielen, vond deze studie dat de meest intense sterfgevallenfasen feitelijk veel sneller plaatsvonden. De end-Perm uitsterving, de meest ernstige gebeurtenis in de geschiedenis van de aarde, zag waarschijnlijk haar ergste golf van verlies binnen slechts duizend jaar. De asteroïde-inslag die het tijdperk van de dinosaurussen beëindigde, veroorzaakte een massale sterfte in slechts twee of drie jaar. Dit besef is cruciaal omdat het betekent dat de snelheid van de huidige menselijke veranderingen vergelijkbaar is met de snelheid van die oude catastrofes. De planeet reageert niet traag; zij reageert met dezelfde urgentie als toen het leven bijna ten einde kwam.

Om te begrijpen wat er hierna zou kunnen gebeuren, bouwde de onderzoeker een model dat vijf belangrijke drijfveren van uitsterving volgt: klimaatopwarming, vervuiling, habitatverlies, overexploitatie en het risico op een nucleair conflict. Het model gaat er niet van uit dat meer vervuiling of meer opwarming altijd leidt tot een proportioneel hoger aantal uitstervingen. In plaats daarvan test het voor die kritieke drempels. De studie identificeert specifieke kantelpunten voor elke drijfveer. Als bijvoorbeeld de wereldwijde temperaturen met ongeveer negen graden Celsius stijgen, of als ontbossing tachtig procent van de wereldwijde bossen bereikt, wordt het risico op een massale uitsterving zeer groot. Op dezelfde manier, als vervuilingsniveaus, gemeten aan de hand van kwik in het milieu, vier tot vijf keer boven de natuurlijke achtergrondniveaus stijgen, kantelt het systeem.

De resultaten tonen een scherp verschil tussen wat waarschijnlijk zal gebeuren en wat zou kunnen gebeuren. Onder huidige, plausibele scenario's waarbij de menselijke populaties uiteindelijk stabiliseren en emissies pieken, voorspelt de studie dat we een aanzienlijk maar beheersbaar aantal soorten zullen verliezen. Voor het leven in de oceaan zou het verlies variëren van drie tot zeven procent, terwijl het voor landdieren tussen acht en vijftien procent zou kunnen liggen. Dit is een serieuze achteruitgang, die een laag-niveau massale uitsterving vertegenwoordigt, maar het blijft achter bij de totale ineenstorting die in de geschiedenis van de aarde is gezien. Het onderzoek geeft aan dat in de afwezigheid van een nucleair conflict een zesde massale uitsterving onwaarschijnlijk is. Echter, als de andere vier drijfveren hun drempels overschrijden, kan een laag-niveau massale uitsterving optreden. Als we erin slagen om vervuiling, habitatvernietiging en overbejaging onder hun kritieke drempels te houden, kan het ergste scenario van totale ecosysteeminstorting worden vermeden.

De studie benadrukt echter ook een angstaanjagend "wat als"-scenario waarbij een nucleair conflict betrokken is. Terwijl de andere drijfveren voortdurend en geleidelijk zijn, zou een grootschalige nucleaire oorlog een plotselinge, enorme schok vormen. De roetdeeltjes van brandende steden zouden de zon blokkeren, wat zorgt voor een snelle wereldwijde afkoeling die bekend staat als een nucleaire winter. Dit evenement zou de voedselvoorziening voor bijna al het leven doen instorten. Het model laat zien dat als een dergelijk conflict zou plaatsvinden bovenop de bestaande milieudruk, het uitstervingspercentage niet alleen licht zou stijgen; het zou exploderen. In dit ergste scenario zou het verlies van mariene soorten kunnen springen naar bijna zesenzestig procent, en landdieren zouden verliezen van wel zeventig procent kunnen zien. Dit niveau van vernietiging zou overeenkomen met de ernst van de vijf grote massale uitstervingen uit het verleden, wat bevestigt dat een zesde massale uitsterving mogelijk is, maar alleen als we de drempel van nucleaire oorlog overschrijden.

Een belangrijk inzicht uit de studie is hoe deze verschillende bedreigingen met elkaar interageren. Ze liggen niet alleen naast elkaar; ze versterken elkaar. Wanneer populaties van dieren al krimpen door habitatverlies of opwarming, worden ze veel kwetsbaarder voor andere stressfactoren. Het onderzoek vond dat deze gecombineerde effecten het risico op uitsterving met ongeveer veertig procent kunnen verhogen vergeleken met het bekijken van elke dreiging in isolatie. Bovendien benadrukt de studie dat de omvang van een populatie ertoe doet. Zelfs als een soort niet onmiddellijk wordt weggevaagd, als hun aantallen aanzienlijk dalen, wordt het veel waarschijnlijker dat ze later uitsterven door een gebrek aan partners of het onvermogen om te herstellen van kleine ongelukken. Dit "populatiegrootte-effect" betekent dat elke soort die we vandaag verliezen, de overgebleven soorten voor morgen kwetsbaarder maakt.

Kijkend naar de verre toekomst, projecteert het model dat de menselijke populatie en koolstofemissies waarschijnlijk rond het midden van deze eeuw zullen pieken en daarna zullen beginnen te dalen. Naarmate de menselijke voetafdruk krimpt, wordt verwacht dat de druk op het milieu zal afnemen, waardoor de meest kwetsbare soorten kunnen stabiliseren. De studie suggereert dat het venster om een massale uitsterving te voorkomen sluit, maar nog niet gesloten is. Het pad vooruit hangt volledig af van de vraag of we vervuiling, overexploitatie en het risico op een nucleair conflict onder hun specifieke kantelpunten kunnen houden. Als we daarin slagen, kan de aarde een aanzienlijk verlies aan biodiversiteit lijden, maar het systeem zal intact blijven. Als we falen om deze grenzen te respecteren, met name door toe te staan dat vervuiling uit de hand loopt of door een nucleair conflict te voeren, kan het resultaat een permanente litteken op de geschiedenis van het leven zijn, ononderscheidbaar van de grote sterftegolven uit het verleden. De keuze, concludeert de studie, is niet tussen een perfecte wereld en een gebroken wereld, maar tussen een wereld die herstelt en een wereld die dat niet doet.