Ny forskning, ledd av University of St Andrews och kända tyska forskningscenter, hjälper till att besvara en av de mest ställda frågorna inom geovetenskapen: vad exakt orsakade Jordens största massutdöende?
För cirka 252 miljoner år sedan, långt före dinosauriernas uppkomst, vid gränsen mellan perm och trias, inträffade det största av de kända massutdöendena på jorden. Mer än 95 procent av de marina arterna dog ut och livet i permiska hav, som en gång var ett blomstrande och mångsidigt ekosystem, utplånades på bara tiotusentals år, ett geologiskt blinkande ögonblick. Detta kallas nu ”den stora utdöendet”, en period då livet på jorden aldrig varit så nära att dö ut.
Vetenskapsmännen har länge debatterat teorierna om orsaken till utdöendet, som sträcker sig från bolidnedslag och upplösning av gashydrater till vulkaner, som kan ha orsakat klimatförändringar och miljöförändringar som gör jorden så ogästvänlig för livet.
Nu har en internationell forskargrupp från GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel i samarbete med Helmholtz Centre Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences och School of Earth and Environmental Sciences vid University of St Andrews genomfört ny forskning, som även omfattar italienska och kanadensiska universitet och som publiceras i Nature Geoscience (måndagen den 19 oktober) ger för första gången en slutgiltig bild av den underliggande mekanismen och konsekvenserna av utdöendet och ger äntligen svar på nyckelfrågorna – vad exakt orsakade jordens största massutdöende och hur kunde en händelse av en sådan dödlig magnitud utvecklas?
Forskarteamet, som leds av Dr Hana Jurikova, som nu är baserad vid University of St Andrews, använde en ny analytisk metod för olika isotoper av grundämnena bor och kol, för att hämta pH-värdet i det forntida havet från fossila brachiopodskal. Även om många brachiopodarter också dog ut under den stora utdöendet, hittade teamet brachiopodskal inom det kritiska tidsintervallet som gav en ögonblicksbild av den snabba början av utdöendet. Havsvattnets pH-värde är en viktig indikator som inte bara registrerar havets surhet, som varierar beroende på mängden absorberad koldioxid (CO2), utan som tillsammans med kolisotoper gör det också möjligt för teamet att fastställa förändringar i mängden och källorna till atmosfärisk CO2 vid tidpunkten för utdöendet.
Teamet kunde fastställa att den utlösande faktorn för permisk-trias-krisen var en stor puls av koldioxid till atmosfären med ursprung i en massiv översvämningsbasaltprovins, resultatet av ett gigantiskt vulkanutbrott i dagens Sibirien. Analyser visade att vulkanismerna släppte ut mer än 100 000 miljarder ton kol i atmosfären, vilket utlöste början på utdöendet. Detta är mer än 40 gånger mer än mängden av allt kol som finns tillgängligt i moderna reserver av fossila bränslen, inklusive det kol som redan brunnit sedan den industriella revolutionen.
Forskarteamet använde sig av innovativ modellering för att rekonstruera effekten av ett så stort koldioxidutsläpp på de globala biogeokemiska kretsloppen och den marina miljön. Resultaten visade att koldioxidstörningen inledningsvis ledde till en extrem uppvärmning och försurning av havet som var dödlig för många organismer, särskilt de som bygger skal och skelett av kalciumkarbonat. Växthuseffekten ledde dock till ytterligare dramatiska förändringar i den kemiska vittringstakten på land och i näringstillförseln och -cykeln i havet, vilket resulterade i en omfattande syrebrist och troligen också i svavelförgiftning av haven, vilket dödade de återstående organismgrupperna.
Permisk-trias massutdöende var därför en kaskadkollaps av de vitala globala kretslopp som upprätthåller miljön och som drevs på av ett enormt kolinjektion av kol i atmosfären som pågick under flera årtusenden. De extrema förändringarna och de många stressfaktorerna – höga temperaturer, försurning, syreförlust och svavelförgiftning – kombinerades för att utplåna en stor mängd marina organismer, vilket förklarar hur allvarligt utdöendet var.
Den ledande forskaren Dr Jurikova säger: ”Vår forskning ger den första exakta rekonstruktionen av kolkällan och därmed den utlösande faktorn för krisen, samt avslöjar den efterföljande kedjan av processer som resulterade i jordens största massutdöende.
”Det tog flera hundratusentals till miljontals år för ekosystemet att återhämta sig från katastrofen, som på ett genomgripande sätt förändrade evolutionen av livet på jorden.”
Fotobildsrubriker
Bild ett: Vulkaniskt landskap som sträcker sig över stora delar av dagens Sibirien, vittnesbörd om det urgamla utbrott som nästan avslutade livet på jorden.
Foto två: Illustration som skildrar början av massutdöendet Perm-Trias baserat på resultaten från Jurikova et al (2020). Havsförsurning och försvinnande marint liv i ytvattnet orsakat av ett stort utsläpp av vulkanisk koldioxid från Siberian Traps. Illustrerad av Dawid Adam Iurino (PaleoFactory, Sapienza University of Rome) för Jurikova et al (2020).
Artikeln ”Permian Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations” har publicerats i tidskriften Nature Geoscience och finns tillgänglig online.
Var vänlig försäkra er om att artikelns DOI (doi.org/10.1038/s41561-020-00646-4) ingår i alla berättelser online och inlägg i sociala medier och att Nature Geoscience anges som källa.
Detta projekt var ett internationellt samarbete som finansierades av Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horisont 2020, ”BASE-LiNE Earth” Innovative Training Network (ITN) (avtal nr 643084).
Utgivna av University of St Andrews Communications Office.
Forskning