- Die Perm-Periode endete vor circa 250 Millionen Jahren mit dem größten dokumentierten Massenaussterben in der Geschichte der Erde, als eine Reihe massiver Vulkanausbrüche, so glaubt man, einen weltweiten Klimawandel ausgelöst hat, der in einem Ereignis, das als Das Große Sterben bekannt ist, schließlich 96 Prozent der Meeresspezies ausgelöscht hat.
- Laut Justin Penn, einem Doktoranden an der Universität von Washington (UW), kann uns die Perm Auslöschung dabei helfen, die Auswirkungen des Klimawandels in unserer eigenen derzeitigen Ära zu verstehen.
- Penn leitete ein Forschungsteam das Modelle der Bedingungen in den Ozeanen und dem tierischen Metabolismus mit paläoozeanographischen Aufzeichnungen kombinierte, um zu zeigen, dass das permische Massenaussterben von ansteigenden Temperaturen in den Ozeanen verursacht wurde, was den Metabolismus der Meerestiere wiederum dazu zwang schneller zu werden.
Neue Forschungsarbeiten von Wissenschaftlern an der Universität von Washington und der Stanford Universität in den Vereinigten Staaten lassen vermuten, dass das verheerendste Massenaussterben in der uralten Geschichte der Erde durch eine globale Erwärmung verursacht wurde, die dafür sorgte, dass die Meereslebewesen nicht mehr atmen konnten.
Die Perm-Periode, die letzte Periode der paläozoischen Ära, endete vor circa 250 Millionen Jahren mit dem größten dokumentierten Massenaussterben in der Geschichte der Erde. Bevor in der triassischen Periode irgendwann vor 243 bis 233 Millionen Jahren die Dinosaurier auftauchten, hat, so glaubt man, eine Reihe massiver Vulkanausbrüche einen weltweiten Klimawandel ausgelöst, der schließlich zur permischen Auslöschung führte, die in einem Ereignis, das als “Das Große Sterben” bekannt ist, 96 Prozent der Meeresspezies ausgelöscht hat.
Laut Justin Penn, einem Doktoranden an der Universität von Washington (UW), kann uns die Perm Auslöschung dabei helfen, die Auswirkungen des Klimawandels in unserer eigenen derzeitigen Ära zu verstehen. Er ist der führende Autor einer Studie die letzten Monat in Science veröffentlich wurde und die auf der vorherigen Forschungsarbeit von Curtis Deutsch, einem Professor für Ozeanographie an der UW, aufbaut.
“Curtis veröffentlichte 2015 eine Abhandlung, in der er aufzeigt, dass Temperatur und Sauerstoff als unsichtbare Barrieren für den Lebensraum der Tiere in den modernen Ozeanen dienen.”, erzählte Penn Mongabay. “Wir wollten wissen, ob dieses Rahmenkonzept dafür verwendet werden könnte die Verbindung zwischen der Erwärmung der Ozeane, dem Sauerstoffverlust, und dem Meeresökosystem zu verstehen. Das Massenaussterben am Ende der Perm-Periode diente als die perfekte Fallstudie, da es in diesem Zeitabschnitt deutliche Beweise für eine Meereserwärmung und Sauerstoffverlust gibt, und die Fossilien haben die Antwort der Artenvielfalt des Meeres aufgezeichnet.”
Penn leitete ein Forschungsteam das Modelle der Bedingungen in den Ozeanen und dem tierischen Metabolismus mit paläoozeanographischen Aufzeichnungen kombinierte, um zu zeigen, dass das permische Massenaussterben von ansteigenden Temperaturen in den Ozeanen verursacht wurde, was den Metabolismus der Meerestiere wiederum dazu zwang schneller zu werden. Der gesteigerte Metabolismus bedeutete, dass mehr Sauerstoff gebraucht wurde, doch die wärmeren Gewässer konnten nicht genug Sauerstoff halten, um diesen Bedarf zu decken und die Meereslebewesen rangen um Atem.
Während der Perm-Periode waren die Landmassen der Erde noch im Superkontinent Pangaea verbunden und bevor Vulkanausbrüche in Sibirien die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre ansteigen ließen waren die Meerestemperaturen und die Sauerstofflevel ähnlich wie heute. Die Forscher haben ein Modell erstellt basierend auf der Konfiguration und dem Klima der Erde während des Perm, dann erhöhten sie die Treibhausgase in dem Modell bis die Temperatur an der Meeresoberfläche in den Tropen um zehn Grad Celsius (20 Grad Fahrenheit) angestiegen war. Dies sind die Konditionen die durch die globale Erwärmung, die zu dieser Zeit stattfand, vorangetrieben wurden.
Die globale Erwärmung und der Sauerstoffverlust, der im Erdsystemmodell das Penn und sein Team gebaut haben simuliert wird, stimmt mit den Rekonstruktionen dieser Veränderungen, die aus den fossilen Aufzeichnungen vom Ende der Perm-Periode gemacht wurden, überein. Die Ozeane verloren ungefähr 80 Prozent ihres Sauerstoffs und ungefähr die Hälfte des Meeresbodens wurde komplett sauerstofffrei, vor allem in tieferen Gebieten.
Die Forscher verwendeten dann veröffentlichte Labormessungen die an 61 modernen Meeresspezies wie zum Beispiel Krustentieren, Fischen, Schalentieren, Korallen und Haien vorgenommen wurden, um zu untersuchen wie diese Tiere eventuell auf diese Sauerstoff- und Temperaturbedingungen reagieren würden. Man geht davon aus, dass die heutige Meerestierwelt auf Grund ähnlicher Umweltkonditionen unter denen sie sich entwickelt haben eine ähnliche Toleranz gegenüber hohen Temperaturen und weniger Sauerstoff hat, wie die permischen Tiere.
“Die Erwärmung und der Sauerstoffverlust hätten zu einem Verlust von aerobem Lebensraum für Meerestiere geführt, indem es ihren temperaturabhängigen Sauerstoffbedarf erhöht hätte, während die Zufuhr weniger geworden wäre.”, so Penn. “Die prognostizierte Geographie und die Schwere der daraus entstehenden Massenauslöschung erklären das Muster, das man in den Meeresfossilien des “Großen Sterbens” weltweit gefunden hatte.”
In einer Stellungnahme erklärte Curtis Deutsch, dass die Forscher in der Lage waren, die Geographie des Auslöschungsereignisses vorherzusagen, indem sie die Merkmale der Spezies mit den paläoklimatischen Simulationen des Teams kombiniert haben. “Nur sehr wenige Meeresorganismen blieben in den Lebensräumen in denen sie waren – es hieß entweder fliehen oder untergehen.”, so Deutsch, ein Mitautor der Abhandlung in Science.
Das Modell sagte vorher, dass die Anzahl der Tiere die in großer Höhe weit entfernt von den Tropen lebten am meisten sinken würde, da sie am sensibelsten auf Sauerstofflevel reagierten und die, die einen besonders hohen Sauerstoffbedarf haben, würden beinahe komplett ausgelöscht werden. Viele tropische Spezies würden ebenfalls ausgelöscht werden, so zeigte es das Modell.
“Da der Metabolismus tropischer Organismen bereits an recht warme, sauerstoffniedrige Konditionen angepasst war konnten sie die Tropen verlassen und die gleichen Konditionen woanders finden.”, sagte Deutsch. “Doch wenn ein Organismus an eine kalte, sauerstoffreiche Umgebung angepasst ist, dann hörten diese Bedingungen in den niedrigen Ozeanen auf zu existieren.”
Um die Prognosen des Klimamodels zu testen verwendeten die Mitautoren der Studie Jonathan Payne und Erik Sperling von der Stanford Universität die Paläobiologische Datenbank, ein virtuelles Archiv der veröffentlichten Fossiliensammlungen. Indem man sich anschaut, wie die Fossilien auf dem alten Meeresbodengestein verteilt sind ist es möglich herauszufinden, wo die Tiere vor dem Auslöschungsereignis existierten, wohin sie dann flohen oder ob sie ausgelöscht wurden, oder ob sie auf einen Bruchteil ihres vorherigen Lebensraums beschränkt waren. Die Fossilienverteilung der späten Perm-Periode bestätigte, dass die Spezies die weit weg vom Äquator waren von der Massenauslöschung am schwersten betroffen waren.
“Das Kennzeichen dieses Tötungsmechanismus, Klimaerwärmung und Sauerstoffverlust, ist dieses geographische Muster, das von dem Modell prognostiziert und dann in den Fossilien entdeckt wurde.”, sagte Penn in einer Stellungnahme. “Die Übereinstimmung zwischen diesen beiden deutet darauf hin, dass der Mechanismus aus Klimaerwärmung und Sauerstoffverlust der Hauptgrund für die Auslöschung war.”
Penn und seine Mitautoren sagen, dass andere Veränderungen in der Meeresumgebung, wie zum Beispiel Versäuerung oder Änderungen in der Produktivität der photosynthetischen Organismen wahrscheinlich zur Perm-Auslöschung beigetragen haben, jedoch waren die höheren Temperaturen die zu einem ungenügenden Sauerstoffniveau führten für mehr als die Hälfte aller Verluste unter den Meereslebewesen verantwortlich.
Dies könnte uns dabei helfen zu verstehen, wie sich die Meereslebewesen in unserer derzeitigen Ära der Erderwärmung schlagen werden, fügte Penn hinzu, denn die Bedingungen in dem späten Perm waren so ähnlich wie heute.
Der treibende Faktor des permischen Massenaussterbens, vulkanische CO2 Emissionen die in die Atmosphäre aufstiegen und zur globalen Erwärmung führten, sind analog zu den menschengemachten CO2 Emissionen die heute auftauchen, bemerkte Penn. “Diese Ergebnisse ermöglichen es uns, das Ausmaß unseres modernen Problems mit dem größten Aussterben in der Geschichte der Erde zu vergleichen.”, sagte er gegenüber Mongabay. “In einem Szenario bei dem Emissionen wie gehabt ausgestoßen werden liegt die Erwärmung des oberen Ozeans im Jahr 2100 bei 20 Prozent der Erwärmung im späten Perm, und bis 2300 wird sie zwischen 35 und 50 Prozent erreicht haben.”
Die Studie hebt daher das Potenzial für ein Massenaussterben hervor, das von einem anthropogenen Klimawandel getrieben wird und zwar auf Grund von Mechanismen die denen ähnlich sind, die das permische Massenaussterben verursacht haben, so Penn. “Der Ozean kann durch keine praktikable Möglichkeit weltweit herunter gekühlt oder mit Sauerstoff angereichert werden. Die einzige nachhaltige Lösung, um das Risiko eines temperaturabhängigen Sauerstoffmangels zu verringern ist die menschengemachte Zunahme von CO2 in der Atmosphäre zu stoppen.”
Quelle
• Penn, J. L., Deutsch, C., Payne, J. L., & Sperling, E. A. (2018). Temperature-dependent hypoxia explains biogeography and severity of end-Permian marine mass extinction. Science, 362(6419), eaat1327. doi:10.1126/science.aat1327