Neue Forschungsarbeiten unter der Leitung der University of St Andrews und renommierter deutscher Forschungszentren helfen bei der Beantwortung einer der am häufigsten gestellten Fragen der Geowissenschaften: Was genau verursachte das größte Massenaussterben der Erde?
Vor etwa 252 Millionen Jahren, lange vor dem Auftauchen der Dinosaurier, ereignete sich an der Perm-Trias-Grenze das größte der bekannten Massenaussterben auf der Erde. Mit dem Aussterben von mehr als 95 % der Meeresarten wurde das Leben in den permischen Meeren, die einst ein blühendes und vielfältiges Ökosystem darstellten, innerhalb von nur zehntausend Jahren, einem geologischen Wimpernschlag, ausgelöscht. Dies wird heute als das „Große Sterben“ bezeichnet, ein Zeitraum, in dem das Leben auf der Erde noch nie so kurz vor dem Aussterben stand.
Wissenschaftler diskutieren seit langem die Theorien über die Ursache des Aussterbens, die von Bolideneinschlägen über die Auflösung von Gashydraten bis hin zu Vulkanen reichen, die Klima- und Umweltveränderungen verursacht haben könnten, die die Erde für das Leben so unwirtlich machten.
Neue Forschungsergebnisse, die von einem internationalen Team von Wissenschaftlern des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Potsdam GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum und der School of Earth and Environmental Sciences der University of St Andrews, Die in Nature Geoscience (Montag, 19. Oktober) veröffentlichte Studie, an der auch italienische und kanadische Universitäten beteiligt waren, liefert zum ersten Mal ein schlüssiges Bild des zugrunde liegenden Mechanismus und der Folgen des Aussterbens und beantwortet endlich die Schlüsselfragen: Was genau hat das größte Massenaussterben der Erde verursacht und wie konnte sich ein Ereignis von solch tödlichem Ausmaß entfalten?
Das Forscherteam unter der Leitung von Dr. Hana Jurikova, die jetzt an der Universität von St. Andrews tätig ist, verwendete einen neuartigen analytischen Ansatz verschiedener Isotope der Elemente Bor und Kohlenstoff, um den pH-Wert des alten Ozeans aus fossilen Brachiopodenschalen zu ermitteln. Obwohl während des Großen Sterbens auch zahlreiche Brachiopodenarten ausstarben, fand das Team Brachiopodenschalen innerhalb des kritischen Zeitintervalls, die eine Momentaufnahme des raschen Beginns des Aussterbens darstellen. Der pH-Wert des Meerwassers ist ein wichtiger Indikator, der nicht nur den Säuregrad des Ozeans aufzeichnet, der je nach der Menge des absorbierten Kohlendioxids (CO2) variiert, sondern es dem Team zusammen mit den Kohlenstoffisotopen auch ermöglichte, Veränderungen in der Menge und den Quellen des atmosphärischen CO2 zur Zeit des Aussterbens zu bestimmen.
Das Team konnte feststellen, dass der Auslöser der permisch-triassischen Krise ein großer CO2-Impuls in die Atmosphäre war, der von einer massiven Flutbasaltprovinz ausging, die das Ergebnis eines riesigen Vulkanausbruchs im heutigen Sibirien war. Analysen ergaben, dass die Vulkanausbrüche mehr als 100.000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzten und damit den Beginn des Aussterbens auslösten. Das ist mehr als das 40-fache des gesamten Kohlenstoffs, der in den heutigen Reserven fossiler Brennstoffe vorhanden ist, einschließlich des bereits seit der industriellen Revolution verbrannten Kohlenstoffs.
Das Forscherteam verwendete innovative Modellierungen, um die Auswirkungen einer solch großen CO2-Freisetzung auf die globalen biogeochemischen Kreisläufe und die Meeresumwelt zu rekonstruieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die CO2-Störung zunächst zu einer extremen Erwärmung und Versauerung des Ozeans führte, die für viele Organismen tödlich war, insbesondere für diejenigen, die Kalziumkarbonat-Schalen und -Skelette bilden. Der Treibhauseffekt führte jedoch zu weiteren dramatischen Veränderungen der chemischen Verwitterungsraten an Land und des Nährstoffeintrags und -kreislaufs im Ozean, was zu einer weitgehenden Desoxygenierung und wahrscheinlich auch zu einer Sulfidvergiftung der Ozeane führte, die die verbleibenden Organismengruppen tötete.
Das permisch-triassische Massenaussterben war also ein kaskadenartiger Zusammenbruch lebenswichtiger globaler Zyklen, die die Umwelt aufrechterhalten, angetrieben durch einen immensen, mehrere Jahrtausende dauernden Kohlenstoffeintrag in die Atmosphäre. Die extremen Veränderungen und die vielfältigen Stressfaktoren – hohe Temperaturen, Versauerung, Sauerstoffverlust, Sulfidvergiftung – löschten in Kombination eine große Vielfalt von Meeresorganismen aus, was die Schwere des Aussterbens erklärt.
Die leitende Forscherin Dr. Jurikova sagte: „Unsere Forschung liefert die erste genaue Rekonstruktion der Kohlenstoffquelle und damit des Auslösers der Krise und deckt die nachfolgende Kette von Prozessen auf, die zum größten Massenaussterben der Erde führten.“
„Es dauerte mehrere Hunderttausend bis Millionen Jahre, bis sich das Ökosystem von der Katastrophe erholt hatte, die den Lauf der Evolution des Lebens auf der Erde tiefgreifend veränderte.“
Fotounterschriften
Foto eins: Vulkanlandschaft, die sich über weite Teile des heutigen Sibiriens erstreckt, Zeugnis des uralten Ausbruchs, der fast das Leben auf der Erde beendete.
Foto zwei: Illustration, die den Beginn des permisch-triassischen Massenaussterbens zeigt, basierend auf den Ergebnissen von Jurikova et al. (2020). Versauerung der Ozeane und Aussterben von Meereslebewesen im Oberflächenozean, verursacht durch eine große Freisetzung von vulkanischem CO2 aus den Sibirischen Fallen. Illustriert von Dawid Adam Iurino (PaleoFactory, Sapienza Universität Rom) für Jurikova et al. (2020).
Der Artikel „Permian Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations“ ist in der Zeitschrift Nature Geoscience erschienen und online verfügbar.
Bitte stellen Sie sicher, dass der DOI des Artikels (doi.org/10.1038/s41561-020-00646-4) in allen Online-Berichten und Beiträgen in sozialen Medien angegeben wird und dass Nature Geoscience als Quelle genannt wird.
Dieses Projekt war eine internationale Zusammenarbeit, die durch das Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union „BASE-LiNE Earth“ Innovative Training Network (ITN) (Vereinbarung Nr. 643084) finanziert wurde.
Herausgegeben vom University of St Andrews Communications Office.
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