Irgendwann in der Geschichte verschwanden fast alle Arten an Land und auf See. Wir wissen jetzt warum. Das Aussterben der permischen Masse, informell als das große Sterben bezeichnet, gilt als eines der größten geologischen Ereignisse in der Geschichte des Lebens auf der Erde. In relativ kurzer Zeit verschwanden etwa 70% der an Land lebenden Wirbeltiere und etwa 90% der Meeresspezies vom Erdboden. Das massive Aussterben der Perms wurde, um ehrlich zu sein, zur größten irdischen Katastrophe. Schließlich ist die Erde für uns in erster Linie das Leben.
Vor zehn Jahren war nicht sicher, welcher Auslöser diese tödliche Katastrophe vor 252 Millionen Jahren ausgelöst hat. Der Grund war geheimnisvoll, Wissenschaftler schlugen Dutzende von Theorien vor.
In jüngerer Zeit haben Fortschritte in der Datierungstechnologie und die Suche nach geologischen Beweisen einen genauen Hinweis geliefert. Die meisten Wissenschaftler auf der Erde sind sich einig, dass das größte Aussterben der Big Five durch eine Million Jahre vulkanischer Aktivität verursacht wurde.
Aber wurde dieses Rätsel gelöst? Nicht wirklich.
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Ja, irgendwo im heutigen Nordwesten Sibiriens kamen ungefähr 5 Millionen Kubikkilometer Lava heraus - genug, um die 10 Meter tiefe Erdoberfläche zu bedecken - kurz bevor das Massensterben begann. Dies löste die Freisetzung großer Mengen von Treibhausgasen aus, die die globale Erwärmung untermauerten und die Lebenserhaltungssysteme der Erde ernsthaft störten.
Die genauen Einzelheiten darüber, wie genau dies zum Aussterben so vieler Lebensformen geführt hat, bleiben jedoch Gegenstand heftiger wissenschaftlicher Debatten.
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Und das ist nicht nur akademisches Interesse. Dieses katastrophale Ereignis spielte eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Flora und Fauna, die wir heute sehen. Darüber hinaus gibt es deutliche Parallelen zwischen den damals eingetretenen und heute beobachteten Umweltveränderungen. Einige sagen, dass die Sensibilisierung unserer Spezies für die Zeiten, in denen das Leben fast aufgehört hat zu existieren, uns helfen wird, unser eigenes langfristiges Überleben zu sichern.
1980 lieferten Louis und Walter Alvarez, Vater und Sohn an der University of California in Berkeley, neue und überzeugende Beweise dafür, dass das berühmteste Massensterben - das vor 66 Millionen Jahren stattfand - das Ergebnis eines massiven Asteroidensturzes war. Und sie lösten eine Welle des Interesses an den Ursachen anderer Massensterben aus, einschließlich des größten der späten Perm.
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Damals hatten westliche Aussterbungsjäger weniger Zugang, da sie sich in China und Russland befanden, nicht in den offensten Ländern. Dies hinderte sie jedoch nicht daran, verschiedene Theorien vorzuschlagen.
Einige haben auf die Nebenwirkungen der Bildung des Pangaea-Superkontinents hingewiesen, wie die Verringerung der Tiefe des marinen Lebensraums, in dem die meisten marinen Arten lebten. Andere haben auf einen starken Sauerstoffabfall in spätpermischen Gesteinsproben und einen Rückgang des Meeresspiegels hingewiesen - beides könnte erklären, warum Meeresspezies eine so miese Erfahrung hatten.
Andere haben eine massive Freisetzung von Methan aus dem Meeresboden vorgeschlagen. Es bestand auch die Möglichkeit, dass der intensive Vulkanismus, der so viel Vulkangestein in Sibirien hinterließ, ein besonderer Faktor war. Jeder nachfolgende Lavastrom breitete sich auf dem vorherigen aus und erzeugte eine Reihe von Stufenhügeln. Sie haben den Namen Sibirische Fallen - von der schwedischen "Falle", also von Schritten.
„Es wurde angenommen, dass sich das Ende des Massensterbens in Perm über mehrere Millionen Jahre erstreckt hat“, sagt Paul Vignal, Geologe an der Universität von Leeds, der im September 2015 The Worst of Times zum Massensterben veröffentlichte.
Nach dem Sammeln von Proben in den Dolomiten, Italien, kamen Vignal und Anthony Hallam von der Universität Birmingham in einem 1992 veröffentlichten Artikel zu dem Schluss, dass das Aussterben tatsächlich Zehntausende oder Tausende von Jahren dauerte.
Dieser kurze Zeitrahmen hat viele dazu veranlasst, nach einer kurzen, aber akuten Katastrophe zu suchen, die das Aussterben erklären könnte - zum Beispiel den Fall eines Asteroiden.
Für diese Idee weisen einige Wissenschaftler auf seltene Schockquarzkörner in Australien hin - Sandkörner, die sich am Ort des mutmaßlichen Aufpralls befanden und bei diesem Prozess starken physischen Einflüssen ausgesetzt waren. Andere in der Antarktis tätige Wissenschaftler haben Helium und Argon mit einem Isotopenverhältnis entdeckt, das dem von kohlenstoffreichen Meteoriten im frühen Sonnensystem ähnelt.
Es wurde jedoch kein Einschlagkrater gefunden, und alles starb aus.
„Wir haben einfach keine geologischen Beweise für einen Aufprall oder ein anderes Großereignis, das zu einem Aussterben dieser Größenordnung führen könnte, außer den sibirischen Fallen“, sagt Jonathan Payne, Geologe und Spezialist für Massenaussterben an der Stanford University in Kalifornien, USA.
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Als sich die Datierungsmethoden verbesserten und Proben entnommen wurden, wurde der Vulkanismus allmählich zum Hauptschuldigen - insbesondere nachdem Wissenschaftler zu dem Schluss kamen, dass sich vor etwa einer Million Jahren sibirische Fallen gebildet hatten und nicht wie zuvor angenommen vor 10-50 Millionen Jahren.
Die Folgen der sibirischen Fallen waren schlimm. Die größten Auswirkungen wurden in den Ozeanen, insbesondere auf dem Meeresboden, beobachtet.
Viele Gruppen sind vollständig verschwunden, darunter eine der frühesten Gruppen von Arthropoden - Trilobiten - und primitiven Rugosen, Korallen, Blastoiden, Verwandten moderner Seeigel und Seesterne. Andere, wie Brachiopoden, Bryozoen, tintenfischartige Ammoniten und Seerosen, haben die meisten ihrer Arten verloren.
Die Schwimmer hatten etwas mehr Glück: Akanthoden und Placoderms starben aus, aber viele andere fisch- und aalähnliche Conodonten blieben praktisch intakt.
Auch terrestrische Organismen waren betroffen. Viele große Gruppen wurden zerstört, darunter die Gorgonops, die säbelzahnigen dominanten Raubtiere der Zeit und die sperrigen pflanzenfressenden Pareiasaurier.
Laut Dmitry Shcherbakov vom Paläontologischen Institut in Moskau wurden etwa 40% der Insektenfamilien aus dem Ende von Perm zerstört. Viele äquatoriale Gruppen wie Kakerlaken und Zikaden zogen mit steigenden Temperaturen nach Norden.
In Bezug auf Pflanzen sind Waldarten praktisch verschwunden.
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Viele Gruppen dominanter Gymnospermen sind zurückgegangen. Kohle wird seit etwa 10 Millionen Jahren nicht mehr produziert, was auf das Verschwinden torfbildender Pflanzen hinweist. Ein weiteres Zeichen für eine eindeutige tödliche Zerstörung von Pflanzen ist der "Pilzsprung" - ein enormer Anstieg der Anzahl versteinerter Pilzsporen.
"Dies wird als Ergebnis einer Explosion von Pilzen interpretiert, die auf toten oder sterbenden Bäumen leben", sagt Barry Lomax von der University of Nottingham in Großbritannien. "Wir haben so etwas an keiner anderen geologischen Grenze gesehen."
Eine genaue Analyse dessen, was gestorben ist und wann es gestorben ist, bietet daher einige der besten Hinweise, die erklären, wie sibirische Fallen einen so großen Einfluss gehabt haben könnten.
Als Vinyal und Kollegen von der China University of Terrestrial Sciences in Wuhan die Proben, die das Schicksal von 537 Meeresspezies in China zeigten, eingehend untersuchten, stellten sie fest, dass 92 Prozent von ihnen zerstört worden waren. Sie fanden auch heraus, dass das Aussterben in zwei Phasen stattfand, die um 180.000 Jahre voneinander getrennt waren.
Das erste war besonders tödlich für Flachwasserbewohner wie Korallen, die auf dem Boden mikroskopisch kleiner Tiere Fusulinide und Plankton von Radiolariern lebten. Das Aussterben der zweiten Welle ereignete sich in den Tiefen des Ozeans.
Neue Arten entwickelten sich nach der ersten Welle ziemlich schnell, aber nach der zweiten Welle erholte sie sich viel langsamer - höchstwahrscheinlich aus langfristigen Gründen, die die tiefen Fundamente vieler Ökosysteme erodiert haben. Andere Beweise aus Pflanzenresten in Grönland und der Antarktis stützen die Idee eines doppelten Massensterbens.
Was war es am sibirischen Vulkanismus, das in seinen verschiedenen permischen Erscheinungsformen so viel Zerstörung für das Leben verursachte?
Zusammen mit der Lava kamen riesige Mengen an Gewächshaus und anderen schädlichen Gasen heraus. Dazu gehörten riesige Mengen an Kohlendioxid und Schwefeldioxid, die zu steigenden Temperaturen führten.
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Die Erwärmung der Ozeane verringerte ihre Fähigkeit, Sauerstoff zu halten, und die Ströme, die normalerweise Sauerstoff in die Tiefe transportierten, konnten sich verlangsamen oder stoppen. Es wird angenommen, dass Sauerstoffmangel die Hauptursache für das Aussterben der Meere war, wie Gesteinsproben an der Grenze zwischen zwei geologischen Perioden an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt zeigen.
„Fast alle Sedimentgesteine, die wir uns angesehen haben, sind reich an Sauerstoff und Leben und arm an Sauerstoff und Leben“, sagt Mike Benton, Paläontologe an der Universität von Bristol. "Diese Linie ist so absolut wie die Messerkante und deutlich sichtbar."
Einige weisen darauf hin, dass mit zunehmendem Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre und auch in den Ozeanen das Wasser saurer wurde und Meeresorganismen weniger dazu neigte, ihre Schalen zu bilden. Der erhöhte Kohlendioxidgehalt wirkte sich im Allgemeinen negativ auf das Sauerstoffaustauschsystem von Meerestieren aus.
"Die Leute sprechen über die tödliche Dreifaltigkeit von Erwärmung, Versauerung und Desoxygenierung", sagt Payne, der behauptet, die Versauerung könne Zehntausende von Jahren dauern. "All diese Dinge beeinflussen das Leben von Meerestieren, ihren Stoffwechsel und die Verwendung von Sauerstoff."
Vignal spielt jedoch die Rolle der Ozeanversauerung herunter. "Kein Zweifel, wenn Sie die Meeresoberfläche säuern, wird dies der Fall sein, aber die meisten Organismen können ihre Muscheln immer noch herstellen, weil sie dies in ihrem Körper tun, ohne Kontakt mit dem umgebenden Meerwasser."
Die Erwärmung hatte erhebliche Konsequenzen für das Land - aber unvergleichlich mit denen, die zu dieser Zeit zum Aussterben solcher Ausmaße führten. Geologen machen die Freisetzung schädlicher FCKW-ähnlicher Gase wie Chlormethan verantwortlich.
Es wird angenommen, dass diese Gase entstehen, wenn sich Schichten von Kohle und Salz erwärmen, wenn Magma an die sibirische Oberfläche gelangt. Sie führen zur Zerstörung der Ozonschicht, was zu einer signifikanten Zunahme der Exposition gegenüber schädlicher ultravioletter Strahlung der Sonne führt.
Argumente zur Unterstützung dieser Theorie tauchten 2004 auf, als Henk Wischer von der Universität Utrecht in den Niederlanden Hinweise auf einen signifikanten Anstieg fossiler mutierter lymphoider Sporen während des späten Massensterbens des Perm vorlegte.
Andere haben vorgeschlagen, dass Umweltstressoren wie erhöhte Trockenheit anstelle von erhöhter Strahlung Mutationen verursacht haben könnten. Lomax unterstützt jedoch die Theorie von Vischer. "Es gab andere Perioden mit längerer Trockenheit, und wir sehen keine Hinweise auf einen Zusammenhang mit Sporenmutationen. Daher erscheint es logischer, sie der UV-Strahlung zuzuschreiben."
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Die aus den Vulkanen austretenden Gase bildeten Carbol-, Schwefelsäure- und andere Säuren, die in Form von saurem Regen fielen, was die Umweltgefährdung verschärfte. Dies zeigt, wie die Umwelt Arten direkt und indirekt über Nacht zerstören kann.
"Der Verlust von Pflanzen durch UV-Strahlung und sauren Regen hätte das Rückgrat der Nahrungskette an Land entfernen müssen, was zum Hunger von Pflanzenfressern geführt hätte, die wiederum die Nahrungsquelle für Fleischfresser waren", sagt Benton.
Viele glauben, dass die Menschen des 21. Jahrhunderts an diese Ökosystembeziehungen denken sollten, da unsere Aktivitäten die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre auf ein extremes Niveau bringen. Das Aussterben des Endes der Perm-Periode gibt Anlass zum Nachdenken.
„Im Wesentlichen schaffen oder beschleunigen wir das Massensterben am Ende des Perms“, sagt Vignal. „Das Aufwärmen der Ozeane wird jedoch lange dauern, und die Modelle zeigen, dass die Ozeane in 200 bis 300 Jahren in Bezug auf den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Schwierigkeiten geraten werden und in einigen tausend Jahren Probleme mit der Zirkulation der Ozeane auftreten werden. Wer weiß, was wir dann tun werden."
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Payne weist darauf hin, dass das späte Aussterben der permischen Masse langfristig als lebensfördernd angesehen werden könnte - die Gesamtzahl der Arten auf der Erde wuchs schließlich noch stärker als zuvor -, aber seine Zeitachse bietet keine Nahrung für Komfort.
"Das größte Aussterben in der Lebensgeschichte hat viel mit den Umweltveränderungen zu tun, die heute stattfinden und die in den nächsten 100-1000 Jahren erwartet werden können", sagt er. "Langfristig wird sich dies stimulierend auf die Vielfalt des Ökosystems auswirken, aber die Erholung wird Millionen von Jahren dauern, so dass der Verlust der Vielfalt für die menschliche Gesellschaft kaum von Vorteil ist."
In seinem 1993 erschienenen Buch The Great Paleozoic Crisis verglich der amerikanische Paläobiologe Doug Erwin das Problem der Bewertung der möglichen Ursachen des endpermischen Massensterbens mit der Situation von Hercule Poirot in Murder on the Orient Express. Detective Agatha Christie kommt schließlich zu dem Schluss, dass alle Passagiere im Zug an dem Mord beteiligt waren.
In seinem neuesten Buch beschreibt Vignal Poirots Schlussfolgerung, dass "jeder es getan hat", als "faul". Stattdessen führt er das Beispiel von Sarah Lund an, dem Star des dänischen Krimis Murder. Die Liste der Verdächtigen wächst mit jeder Serie. (Es wäre bequemer für uns, Tschechows "Die Möwe" als Beispiel zu nennen). Vignals Killer ist der Vulkanismus, der zu Erwärmung, Sauerstoffentzug des Ozeans und Ozonabbau führt.
Wissenschaftler erhalten jedoch Zugang zu einer wachsenden Zahl immer genauerer Daten, die versuchen, Unterschiede in den genauen Kombinationen von kausalen Faktoren für das Aussterben in verschiedenen Ökosystemen, Gruppen und Arten zu isolieren, die möglicherweise keine direkten Antworten liefern. Wenn dies ein Verbrechensspiel ist, dann ist es sehr komplex, mit einer Reihe von Leichen, und sie wurden mit einer Vielzahl von Waffen getötet.
"Umweltbedingte Ursachen vermehren sich, anstatt sich zu summieren. Daher ist es schwierig, eine Sache herauszufinden", sagt Payne. Dies ist kein Versagen der Wissenschaft, sondern ein Vorwurf gegen unsere Forderung nach einfachen Antworten.
