Nieuw onderzoek onder leiding van de University of St Andrews en gerenommeerde Duitse onderzoekscentra helpt een van de meest gestelde vragen in de geowetenschap te beantwoorden: wat was precies de oorzaak van de grootste massa-extinctie op aarde?
Omstreeks 252 miljoen jaar geleden, lang voor het ontstaan van de dinosauriërs, vond op het grensvlak tussen Perm en Trias de grootste van de bekende massa-extincties op aarde plaats. Met het uitsterven van meer dan 95% van de mariene soorten werd het leven in de Permzeeën, ooit een bloeiend en divers ecosysteem, binnen slechts tienduizenden jaren weggevaagd, een geologische oogwenk. Dit wordt nu het ‘Grote Sterven’ genoemd, een periode waarin het leven op aarde nog nooit zo dicht bij het uitsterven is geweest.
Wetenschappers hebben lang gedebatteerd over de theorieën over de oorzaak van het uitsterven, variërend van bolide-inslagen en het oplossen van gashydraten tot vulkanen, die klimaat- en milieuveranderingen zouden kunnen hebben veroorzaakt waardoor de aarde zo ongastvrij voor leven werd.
Nu is er nieuw onderzoek, geleid door een internationaal team van wetenschappers van het GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel in samenwerking met het Helmholtz Centre Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences en de School of Earth and Environmental Sciences van de University of St Andrews, waaronder Italiaanse en Canadese universiteiten en gepubliceerd in Nature Geoscience (maandag 19 oktober) geeft voor het eerst een sluitend beeld van het onderliggende mechanisme en de gevolgen van het uitsterven en geeft eindelijk antwoord op de belangrijkste vragen – wat was precies de oorzaak van de grootste massa-extinctie op aarde en hoe kon een gebeurtenis van zo’n dodelijke omvang zich voltrekken?
Het team van onderzoekers, geleid door Dr. Hana Jurikova, nu gevestigd aan de University of St Andrews, gebruikte een nieuwe analytische benadering van verschillende isotopen van de elementen boor en koolstof, waarbij de pH van de oude oceaan werd achterhaald uit fossiele brachiopodschelpen. Hoewel tijdens de Grote Sterfte ook talrijke brachiopodische soorten uitstierven, vond het team brachiopodschelpen binnen het kritieke tijdsinterval dat een momentopname bood van het snelle begin van de uitsterving. De pH-waarde van het zeewater is een kritische indicator die niet alleen de zuurgraad van de oceaan vastlegt, die varieert afhankelijk van de hoeveelheid geabsorbeerde kooldioxide (CO2), maar samen met de koolstofisotopenbeperkingen stelde dit het team ook in staat om veranderingen in de hoeveelheid en bronnen van atmosferische CO2 ten tijde van de uitsterving te bepalen.
Het team kon vaststellen dat de aanleiding voor de Perm-Trias-crisis een grote CO2-puls in de atmosfeer was, afkomstig van een enorme vloedbasaltprovincie, het resultaat van een reusachtige vulkaanuitbarsting in het huidige Siberië. Analyses toonden aan dat de vulkaanuitbarstingen meer dan 100.000 miljard ton koolstof in de atmosfeer brachten en zo de aanzet gaven tot de uitsterving. Dit is meer dan 40 keer de hoeveelheid koolstof die beschikbaar is in de moderne fossiele brandstofreserves, inclusief de koolstof die al is verbrand sinds de industriële revolutie.
Het onderzoeksteam gebruikte innovatieve modellen om het effect van zo’n grote CO2-uitstoot op de wereldwijde biogeochemische cycli en het mariene milieu te reconstrueren. De bevindingen toonden aan dat de CO2-verstoring aanvankelijk tot een extreme opwarming en verzuring van de oceaan leidde, die voor veel organismen dodelijk was, vooral voor organismen die calciumcarbonaatschalen en skeletten opbouwen. Het broeikaseffect leidde echter tot verdere dramatische veranderingen in de chemische verwering op het land en de toevoer en kringloop van voedingsstoffen in de oceaan, die resulteerden in enorme zuurstofloosheid en waarschijnlijk ook sulfidevergiftiging van de oceanen, waardoor de resterende groepen organismen omkwamen.
De massa-extinctie van het Perm-Trias was daarom een cascade-instorting van vitale mondiale cycli die het milieu in stand hielden, aangedreven door een immense koolstofinjectie in de atmosfeer die meerdere millennia duurde. De extreme veranderingen en meervoudige stressfactoren – hoge temperaturen, verzuring, zuurstofverlies, sulfidevergiftiging – werden gecombineerd om een grote verscheidenheid aan mariene organismen uit te roeien, wat de ernst van de uitsterving verklaart.
Hoofdonderzoeker Dr Jurikova zei: “Ons onderzoek biedt de eerste nauwkeurige reconstructie van de koolstofbron en daarmee de trigger van de crisis, evenals onthult de daaropvolgende keten van processen die resulteerden in de grootste massa-extinctie op aarde.
“Het duurde enkele honderdduizenden tot miljoenen jaren voor het ecosysteem om te herstellen van de catastrofe, die de loop van de evolutie van het leven op aarde ingrijpend veranderde.”
Foto bijschriften
Foto een: Vulkanisch landschap dat zich uitstrekt over uitgestrekte gebieden van het huidige Siberië, getuigenis van de oeroude uitbarsting die bijna een einde maakte aan het leven op aarde.
Foto twee: Illustratie die het begin van de Perm-Trias massa-extinctie weergeeft, gebaseerd op bevindingen van Jurikova et al (2020). Verzuring van de oceaan en verdwijning van het mariene leven in de oppervlakte-oceaan veroorzaakt door een grote uitstoot van vulkanisch CO2 uit de Siberische vallen. Geïllustreerd door Dawid Adam Iurino (PaleoFactory, Sapienza Universiteit van Rome) voor Jurikova et al (2020).
Het paper ‘Permian Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations’ is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience en is online beschikbaar.
Vergewis u ervan dat de DOI van het paper (doi.org/10.1038/s41561-020-00646-4) wordt opgenomen in alle online verhalen en berichten in de sociale media en dat Nature Geoscience als bron wordt gecrediteerd.
Dit project was een internationale samenwerking die werd gefinancierd door het Horizon 2020-programma voor onderzoek en innovatie van de Europese Unie, ‘BASE-LiNE Earth’ Innovative Training Network (ITN) (overeenkomst nr. 643084).
Uitgegeven door het communicatiebureau van de University of St Andrews.
Onderzoek