Das größte Massenaussterben der Erde: Wie ist es passiert?
Vor etwa 250 Millionen Jahren, am Ende des Perms und zu Beginn der Trias, erlebte die Erde ihre bisher schwerwiegendste Umweltkatastrophe. Über 95 % der Meeresarten und 70 % der terrestrischen Spezies verschwanden, was zum größten Massenaussterben der geologischen Zeit führte. Der Wissenschaft zufolge spielten Magmabewegungen unter der Erdrinde in der Vulkangesteinsregion, bekannt als Sibirischer Trapp, eine wichtige Rolle beim Perm-Trias-Aussterben. Doch ein klares Bild der genauen Ursachen und ausgelösten Kette von Ereignissen, die zum Massenaussterben führte, fehlt noch immer. Unter Verwendung fortschrittlicher Analysemethoden und geochemischer Modellierung konnten Forschende mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts BASE-LiNE Earth (Brachiopods As SEnsitive tracers of gLobal marINe Environment: Insights from alkaline, alkaline Earth metal, and metalloid trace element ratios and isotope systems) biochemisch die Ereignisse nachbilden, die zum größten Massenaussterben der Erde führten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ veröffentlicht.
Die Geschichte des pH-Werts der Meere
Um neue Aufzeichnungen des pH-Werts der Meere aufzustellen, haben Forschende von BASE-LiNE Earth Schalen fossiler Armfüßer verwendet. Armfüßer „sind muschelartige Organismen, die seit über 500 Millionen Jahren auf der Erde existieren“, erklärt die Erstautorin Dr. Hana Jurikova in einem auf der Website „SciTechDaily“ veröffentlichten Artikel. „Wir konnten gut erhaltene Armfüßerfossilien aus den südlichen Alpen für unsere Analysen verwenden. Diese Schalen wurden vor 252 Millionen Jahren am Grund der flachen Schelfmeere der Tethys abgelegt und zeichnen die Umweltbedingungen kurz vor und zu Beginn des Aussterbens auf“, beobachtete sie. Die Aufzeichnung der pH-Werte der Meere, die durch die Messung der Bor-Isotope in den fossilen Schalen aufgestellt wurde, zeigen einen deutlichen Abfall des pH-Werts zur Zeit des Massenaussterbens. Die beschriebenen Ergebnisse wurden mithilfe hochpräziser Isotopenanalysen gepaart mit Mikroanalysen mit hoher Auflösung unter Verwendung eines großgeometrischen Sekundärionen-Massenspektrometers aufgestellt. „Mit diesem Verfahren können wir nicht nur die Entwicklung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre nachvollziehen, sondern sie auch eindeutig auf vulkanische Aktivität zurückführen“, merkt der Mitautor Dr. Marcus Gutjahr im selben Artikel an. „Die Auflösung von Methanhydraten, die als mögliche weitere Ursache vorgeschlagen wurde, ist nach unseren Daten sehr unwahrscheinlich“, meint er weiter.
Ein klareres Bild durch geochemische Modellierung
Das Team hat diese Daten und zusätzlich Daten aus Kohlenstoffisotopen in ein Modell eingegeben, das die chemischen Reaktionen simuliert, die das geologische System der Zeit beeinflussten. Sie fanden heraus, dass die anfängliche Meeresübersäuerung eng mit enormer Kohlenstoffentgasung aus sibirischen Sillintrusionen – vulkanischen Felsenkörpern, die zwischen umliegenden Gesteinsschichten entstanden – zusammenhängt. Das war bereits fatal für Meereslebewesen, doch die Freisetzung von CO2 in die Atmosphäre führte auch zu höheren Temperaturen und erhöhte das Ausmaß chemischer Verwitterung an Land. Mit der Zeit führte dies zu weitreichendem Sauerstoffentzug und vereinzelt Schwefelvergiftung der Meere. „Dieser Kollaps im Sinne eines Dominoeffekts der zusammenhängenden lebenserhaltenden Zyklen und Prozesse führte letztendlich zu dem beobachteten katastrophischen Ausmaß des Massenaussterbens an der Perm-Trias-Grenze“, merkt Dr. Jurikova an. Dank der neuen Verfahren, die im Rahmen des Projekts BASE-LiNE Earth entwickelt wurden, ist es jetzt möglich, Umweltbegebenheiten detailliert nachzubilden, die vor Jahrmillionen stattfanden. Das Vierjahresprojekt endete 2018. Weitere Informationen: BASE-LiNE Earth-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
BASE-LiNE Earth, Massenaussterben, Perm, Trias, fossil