Vor ungefähr 252 Millionen Jahren verursachten Risse in der Erdkruste in Sibirien, dass große Mengen Lava aus der Region austraten und diese bedeckten. Bis zu 6.000.000 Kubikkilometer geschmolzenes Material - genug, um die kontinentalen USA in einer Meilentiefe zu bedecken - sickerten über die Erde , und das aufsteigende Magma, das diese Eruption nährte, kochte Felsen direkt unter der Erdoberfläche. Die Kochsteine setzten Kohlendioxid (CO 2 ) in das Magma frei; Sobald das geschmolzene Gestein die Oberfläche erreichte, blubberte das CO 2 in die Erdatmosphäre. Dies löste eine enorme Klimaveränderung aus und der Ozean wurde wahrscheinlich sauer.
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Zumindest glauben viele Wissenschaftler, dass sich das Klima in all den Jahren verändert hat. Andere Hypothesen gibt es zuhauf, aber Wissenschaftler sind sich in einer Sache einig: Infolge des Klimawandels starben ungefähr 90 Prozent des Lebens bei einem Massensterben, das das zerstörerischste Ereignis in der Geschichte der Erde war.
Ein Team am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist eines von mehreren Labors auf der ganzen Welt, das versucht zu verstehen, wie das Massensterben funktioniert, und seine Bemühungen haben sich auf dieses bedeutende Ereignis konzentriert, das das Ende der Perm-Zeit und des Westens markiert Beginn der Trias in der geologischen Geschichte. Unter der Annahme, dass die alten Vulkanausbrüche in Sibirien die Ursache für dieses große Aussterben waren - es ist der wahrscheinlichste Schuldige - veröffentlichte das MIT-Team eine Studie in den Proceedings der National Academy of the Sciences, die darauf hinweist, dass das Aussterben viel schneller erfolgt ist als bisher angenommen.
Um zu verstehen, wie sich dieses Massensterben abspielte und was es verursacht haben könnte, benötigen Wissenschaftler einen genauen Zeitplan. Ein Vergleich der fossilen Funde vom Ende des Perms bis zum Beginn der Trias im Schichtgestein zeigt, dass viele Arten im Laufe der Zeit verloren gingen: Trilobiten, skorpionartige Meeresräuber namens Eurypteriden, Molluskenarten, einige tintenfischartige Ammoniten, und Korallen sind nur einige Beispiele. Innerhalb von 20 oder 25 Zentimetern Entfernung von einem Sedimentgesteinsabschnitt "hat sich das Aussehen des Fossilienbestandes komplett verändert. Es geht von jedermanns Glück zu niemandem nach Hause", sagt Seth Burgess, Doktorand am MIT und Hauptautor des Papier.
Es ist jedoch schwierig, genauere Informationen darüber zu erhalten, was während des tatsächlichen Aussterbens passiert ist - das genaue Alter der Gesteine, die Fossilien aus dem Aussterben enthalten, ist schwer zu bestimmen. Diese Gesteine aus Kalkstein enthalten keine Mineralien, die Geologen analysieren können, um ihr Alter genau zu bestimmen.
Aber ein Fossilienbett in Meishan, China, ermöglicht es Wissenschaftlern, dies zu umgehen. Vor ungefähr 252 Millionen Jahren war Südchina die Heimat eines vielfältigen marinen Ökosystems und nahegelegener Vulkane. Zwischen großen Klumpen fossilen Kalksteins, die bekanntermaßen aus dem späten Perm stammen und auf bestimmten fossilen Formationen beruhen, und zwischen Versuchen, in der Nähe befindliche Nichtkalksteinfelsen zu datieren, liegen vulkanische Ascheböden. Diese Aschebetten sind der Schlüssel, um genauer herauszufinden, wann die Tiere ausgestorben sind.
Die Methoden der Autoren sahen ungefähr so aus: Sie suchten zuerst nach Kalksteinschichten, die das Aussterben markierten - solche mit einer hohen Konzentration an permanischen Fossilien, die darauf hindeuten, dass Arten zu sterben begannen, über denen Fossilien fehlten. Dann identifizierten sie Ascheschichten, die das Extinktionsereignis einschließen.
In den Aschenbänken haben die MIT-Forscher auf ein Mineral namens Zirkon gesetzt, das in Magma kristallisiert und Uran und Blei enthält . Wissenschaftler , einschließlich des MIT-Teams, haben lange versucht, herauszufinden, wie alt die Aschenbänke auf diesen Zirkonen basierten, aber früheren Studien fehlte ein hohes Maß an Genauigkeit. Die Gruppe am MIT verbesserte jedoch ihre Art, diese Mineralisotope im Labor zu sammeln und zu analysieren - ihre radiometrische Datierung des Urans und des Bleis in den Zirkonen zeigt, dass das Aussterben über 60.000 Jahre, plus oder minus 48.000 Jahre dauerte.
Im Vergleich zu den 4, 5 Milliarden Jahren, die es auf der Erde gab, dauerte das Aussterben in der geologischen Zeit nur einen Augenblick.
In Meishan, China, legen dunklere Schichten von Vulkanasche Schichten aus Kalkstein zwischeneinander, die den fossilen Beweis des Massensterbens enthalten. (Foto: Seth Burgess) "Die Tatsache, dass sie für ein Ereignis vor 252 Millionen Jahren bis zu 60.000 Jahre plus oder minus 48.000 Jahre alt werden können, ist ziemlich bemerkenswert", sagt Doug Erwin, Paläobiologe am National Museum of Natural History von Smithsonian, der in PNAS einen Kommentar dazu verfasst hat die Studium.
Wenn Sie das Timing für eine höhere Auflösung kennen, können sich die Wissenschaftler auf das konzentrieren, was während des Ereignisses passiert ist, anstatt nur vor und nach den Aufnahmen zu sein. Die Hypothesen darüber, welche Organismen am Ende des Perms getötet wurden, ob es sich nun um höhere Meerestemperaturen, atmosphärische Temperaturerhöhungen oder um einen Anstieg des CO 2 -Empfangs handelt, müssen in Abhängigkeit davon, wo die Beweise mit der aktuellen Aussterbungszeitlinie übereinstimmen, verfeinert werden.
Das MIT-Team hat beispielsweise die Zeitleiste mit Daten aus früheren Untersuchungen zu Kohlenstoffkreislaufänderungen überlagert. Wissenschaftler glauben, dass ein Rückgang des atmosphärischen Kohlenstoffs vor dem Massensterben einsetzte, und glauben, dass dies eine Zugabe von isotopisch leichtem Kohlenstoff in den Ozean darstellt, was durch isotopisch leichtes Kohlenstoff in Ozeansedimenten aus dieser Zeit belegt wird. Die Zugabe von Kohlenstoff in den Ozean hätte eine heißere, sauerere Ozeanumgebung treiben können. Basierend auf der neuen Zeitachse ereignete sich dieser Kohlenstoffanstieg nur 20.000 Jahre bevor die Arten zu sterben begannen.
Aber wie wandelt man sich von einem sauren Ozean zu einem Massensterben? Wissenschaftler glauben, dass eine der wichtigsten Methoden, um Meeresbewohner am Ende von Permian zu töten, eine sogenannte Verkalkungskrise war. Durch die Versauerung des Ozeans wird die Menge an Karbonat im Wasser verringert und es wird für Organismen schwieriger mit niedrigeren Stoffwechsel, wie einige Molluskenarten, um Muscheln aus Kalziumkarbonat herzustellen und so zu überleben. Dies wiederum unterbricht die Glieder der Nahrungskette und macht andere Kreaturen für den Tod anfällig.
Die kürzere Zeitskala bedeutet auch, dass Organismen immer weniger Zeit gehabt hätten, auf diese Veränderungen des Klimas, des atmosphärischen CO 2 und des Säuregehalts der Ozeane zu reagieren und sich anzupassen. Wenn sie sich nicht anpassen konnten, starben sie.
Wenn andere Wissenschaftler die Zeitachse mit anderen Daten zum Klima- und Ozean-Säuregehalt vergleichen, erhalten sie eine bessere Vorstellung davon, wie schnell das Aussterben von Krankheiten vonstatten geht und wie schnell Ökosysteme auseinanderfallen. Und Burgess glaubt, dass die Zeitspanne für das Aussterben noch kürzer werden könnte, wenn sich die geologischen Datierungsmethoden verbessern. „Vielleicht können wir es in 10 Jahren in einer höheren Auflösung sehen. Das Aussterben könnte sogar abrupter sein “, sagt Burgess.
Auch andere Massensterben-Ereignisse wurden mit ähnlichen Methoden auf kurze Zeiträume eingegrenzt. Die radiometrische Datierung von Vulkanaschenböden in Montana und Haiti in der Nähe von geologischen Belegen für den Asteroideneinschlag, bei dem die Dinosaurier am Ende der Kreidezeit getötet wurden, legt nahe, dass das Massensterben nur etwa 32.000 Jahre gedauert hat. Eine ähnliche Studie über ein anderes Massensterben, das am Ende der Trias durch Vulkanausbrüche ausgelöst wurde, legt nahe, dass es weniger als 5.000 Jahre gedauert hat.
Trotz der Tatsache, dass all diese Aussterbungsereignisse durch verschiedene Dinge verursacht wurden, ging der Zusammenbruch des Ökosystems sehr schnell vonstatten. "Was auch immer die Ursachen für das Aussterben sein mögen und es scheint, dass es für einige von ihnen sehr unterschiedliche Ursachen gibt, die Biosphäre kann auf sehr ähnliche Weise zusammenbrechen, sobald sie einen Wendepunkt überschritten hat", sagt Erwin.
All das Gerede vom Klimawandel und der Versauerung der Ozeane kommt mir wohl bekannt vor. Heutzutage machen Menschen eine Menge verschiedener Dinge mit ihrer Umwelt, die sich in Zukunft erheblich auswirken könnten - Klimawandel, Umweltverschmutzung, Lebensraumverringerung, um nur einige zu nennen. Einige Wissenschaftler sehen sogar das Ende von Perm, insbesondere den Verlust von Meeresspezies, als Lehre für dieses Jahrhundert.
Das Verständnis der Bedingungen, die zu, innerhalb und nach einem Massensterben führen, kann uns in Zukunft helfen, durch Menschen verursachte Zusammenbrüche von Ökosystemen zu vermeiden. Erwin sagt: "Sie wollen kein Massensterben auslösen, denn sobald ein Massensterben einsetzt, ist die Prognose ziemlich düster."
