Paläontologie Vulkanausbrüche liessen Tiere aussterben

Wissenschaftler haben die genauen Abläufe bei dem bislang grössten Massenaussterben in der Erdgeschichte rekonstruiert. Durch die Analyse eines fossilen Meerestiers vermochten sie Rückschlüsse auf die damaligen Umweltbedingungen zu ziehen. Fazit: Vulkane waren schuld.

Mittels empfindlicher geochemischer Analysen von fossilen Schalen muschelähnlicher Tiere sowie Modellrechnungen am Computer vollzogen sie die Prozesse in Ozeanen und Atmosphäre nach, die vor rund 250 Millionen Jahren am Übergang zwischen den Erdzeitaltern Perm und Trias zum Verschwinden eines Grossteils aller Lebewesen führte.

Auslöser der Ereignisse waren demnach die Ausbrüche gigantischer sogenannter Schildvulkane im heutigen Sibirien. Dadurch kam es zu einem Treibhauseffekt durch CO2, der die globale Temperatur stark steigen liess und weitere komplexe Rückkopplungsprozesse in Gang setzte. Die ebenfalls diskutierte Variante, dass die Freisetzung riesiger Mengen des Treibhausgases Methan die Vorgänge startete, schloss das internationalen Wissenschaftlerteam dabei zugleich aus.

Den Forschern zufolge führten die Ozeanerwärmung und Ozeanversauerung durch den rein vulkanisch bedingten Anstieg der CO2-Konzentration einerseits dazu, dass kalkbildende Organismen im Meerwasser starben. Die hohe CO2-Konzentration in der Atmosphäre verstärkte andererseits aber auch die Gesteinsverwitterung an Land, wodurch über tausende Jahre grosse Nährstoffmengen ins Meer gelangten und diese überdüngten. Das führte zu sauerstoffarmen «Todeszonen» sowie völlig geänderten biologischen Kreisläufen. In der Summe starben die meisten Arten.

PH-Wert des Wasser aus Muscheln herausgelesen

Die Untersuchungen, die im Rahmen eines EU-Programms am Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel unter Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Potsdam Deutsches Geoforschungszentrum sowie weiterer Wissenschaftler aus Italien und Kanada liefen, wurden am Montag in der Fachzeitschrift «Nature Geoscience» veröffentlicht.

Ihre Rückschlüsse auf die damaligen Umweltbedingungen zogen die Experten durch die Analyse der Konzentrationen von Isotopen des Elements Bor in versteinerten Schalen fossiler Brachiopoden. Das sind muschelähnliche Organismen, die damals im Meer lebten. Die Werte erlaubten die Rekonstruktion des PH-Werts des Wasser, der wiederum Rückschlüsse auf die damalige CO2-Konzentration erlaubt.

Dazu kamen weitere Daten aus der Analyse von Kohlenstoff-Isotopen. Die Erkenntnisse wurden danach in geochemische Computer-Modelle eingespeist, die alle damaligen Umweltbedingungen berechneten.

Im Lauf der Erdgeschichte kam es zu fünf grossen Massensterben, bei denen in geologisch relativ kurzen Zeiträumen von einigen tausend bis hunderttausend Jahren jeweils ein Grossteil aller Lebewesen durch veränderte Umweltbedingungen schlagartig verschwand. Dies beeinflusste den Verlauf der Evolution stark. Das Aussterben an der Perm-Trias-Grenze ist eines davon. Es gilt gemessen am Anteil der ausgestorbenen Arten als das dramatischste Ereignis dieser Art.

*Fachpublikationsnummer https://doi.org/10.1038/s41561-020-00646-4