Im Zuge des Massensterbens im Perm verschwanden auch die Trilobiten aus den Meeren. © Moussa Direct. CC BY-SA 3.0.
Vor 252 Millionen Jahren kam es zu einem großen Massensterben vieler Tierarten. Forscher liefern nun eine mögliche Erklärung für dieses für die Erdgeschichte gravierende Ereignis: Gewaltige Vulkanausbrüche in Sibirien setzten so große Mengen an Kohlendioxid frei, dass es zu einer massiven Ozeanversauerung kam. Sie löste ein Massensterben in den Meeren aus. Die Ereignisse im Perm könnten ein Worst Case Szenario des vom Menschen verursachten CO2-Anstiegs darstellen.
Bei dem größten Massensterben der Erdgeschichte vor 252 Millionen Jahren wurden 90 Prozent aller Meerestiere und rund zwei Drittel der an Land lebenden Arten ausgelöscht. Das große Artensterben erfolgte in zwei Schüben. Wie neueste Forschungsergebnisse nahe legen, wurde die zweite Aussterbenswelle, bei der nahezu alles Leben im Meer verschwand, durch eine plötzliche Versauerung der Ozeane ausgelöst. Verantwortlich dafür waren gewaltige Vulkanausbrüche, bei denen große Mengen an CO2 freigesetzt wurden. Das Gas löste sich im Meerwasser und führte so zu einer Versauerung der Ozeane. Die Studie basiert auf der chemischen Untersuchung von Gesteinsbrocken in den Arabischen Emiraten, die sich einst am Meeresgrund befanden. Die Zusammensetzung des Gesteins diente den Forschern dazu, die schnellen Veränderungen der Umweltbedingungen in den damaligen Meeren zu rekonstruieren und ein Klimamodell zu erstellen.
Am Ende des Perm stießen Vulkane in Sibirien so gewaltige Mengen an CO2 in die Erdatmosphäre, dass die Kapazität der Meere nicht ausreichte, um diese unglaublich großen Mengen des Gases aufzunehmen. Davor hatten bereits ansteigende Temperaturen und eine Abnahme des Sauerstoffgehalts im Wasser das empfindliche Ökosystem der Ozeane ins Wanken gebracht. Die Übersäuerung gab den Meeren dann schließlich den Rest.
Foraminiferen können bei saurem pH-Wert ihre Kalkschalen immer schlechter aufbauen. © Psammophile. CC BY-SA 3.0.
Die neuen Erkenntnisse könnten dabei helfen, die möglichen Konsequenzen der aktuell vom Menschen verursachten Umweltveränderungen für die Ozeane besser einzuschätzen. Auch heute haben die Meeresbewohner mit einer zunehmenden Übersäuerung zu kämpfen. Besonders betroffen sind davon Lebewesen, die ein Kalkskelett bilden, wie beispielsweise Foraminiferen. Bei sinkendem pH-Wert gelingt es ihnen immer schlechter ihre äußeren Schutzhüllen oder ihre Innenskelette zu bilden. Da sie am Anfang der Nahrungskette der Meere stehen können sich ihre Probleme massiv auf das Leben andere Meeresbewohner auswirken, bis hin zu Menschen, die sich von Meeresfrüchten ernähren. Der vom Menschen durch die massive Nutzung fossiler Brennstoffe verursachte stetige CO2-Anstieg hat seit der Industrialisierung zu einem Absinken des pH-Werts um 0.1 Einheiten geführt.
In der Fachwelt kursierten bereits diverse Theorie darüber, wie es zu dem größten Massensterben der Erdgeschichte kommen konnte. Sie reichen von Sauerstoffarmut der Meere über Methan-ausstoßenden Bakterien bis hin zu den von der neuen Studie ebenfalls angenommenen Vulkanausbrüchen in Sibirien, die zu einer Versauerung der Ozeane führten.
Die neue internationale Studie unter der Leitung der Universität Edinburgh erfasst die Änderungen des pH-Wertes im Meer sehr direkt. Dazu analysierten die Forscher das Verhältnis von Isotopen, also verschiedenen Versionen, des chemischen Elements Bor in den Felsbrocken aus den Arabischen Emiraten. Bor kommt im Meerwasser in zwei verschiedenen Versionen vor. Ihr relativer Anteil hängt vom pH-Wert des Wassers ab. Aus dem Verhältnis der beiden Bor-Versionen konnten die Forscher ermitteln, welchen pH-Wert das Meer im Perm einst gehabt hat, als es die Felsbrocken bedeckte.
In der ersten Aussterbenswelle des Perm, die ungefähr 50.000 Jahre andauerte, änderte sich der pH-Wert der Meere laut den Analyseergebnissen nur geringfügig. In den nächsten 10.000 Jahren dagegen, dem Zeitraum, in dem das zweite Massensterben stattfand, kam es zu einem drastischen Abfall des pH-Werts um 0.7 Punkte.
Noch ist jedoch unklar, was die erste Aussterbenswelle ausgelöst hat. Und die Forscher müssen abklären, ob auch andere, einst im Perm vom Meer bedeckte Steine auf einen ähnlich hohen pH-Wert-Anstieg schließen lassen.
von Ute Keck
Originalpublikation:
M. O. Clarkson, S. A. Kasemann, R. A. Wood, T. M. Lenton, S. J. Daines, S. Richoz, F. Ohnemueller, A. Meixner, S. W. Poulton, E. T. Tipper. Ocean acidification and the Permo-Triassic mass extinction. Science, 2015 DOI: 10.1126/science.aaa0193