Jeder kennt das Aussterben der Dinosaurier. Das schlimmste Aussterben wurde durch einen raschen Temperaturanstieg verursacht.
Das schwerste Aussterben der Erde ereignete sich lange vor dem tödlichen Asteroideneinschlag, der die Dinosaurier auslöschte. Es passierte ungefähr 252 mya und markierte das Ende der sogenannten Perm-Periode. Das Aussterben ist bekannt als das Perm-Triassic Extinction Event, das End-Permian Extinction oder einfacher als "The Great Dying". Bis zu 70% der Landwirbeltiere und bis zu 96% aller Meerestiere wurden während des Großen Sterbens ausgelöscht.
Wie ist es passiert? Könnte es wieder passieren?
"Diese Studie zeigt das Potenzial für ein Massensterben auf, das sich aus einem ähnlichen Mechanismus unter dem anthropogenen Klimawandel ergibt." - Hauptautor Justin Penn, School of Oceanography, Universität von Washington.
Wissenschaftler haben hart gearbeitet, um die Ursache für das schlimmste Aussterben in der Erdgeschichte zu verstehen. Es ist jedoch schwierig, die Beweise aus etwas zusammenzusetzen, das über 250 mya passiert ist. Hinweise auf Ereignisse, die vor langer Zeit im Felsen verborgen waren, und ein Großteil des alten Felsens wurde abgezogen. Es gibt keine rauchende Waffe wie einen riesigen Krater. Es gibt nur wenige Beweise. Ein besonderer Beweis ist besonders überzeugend: der fossile Beweis, der die Verbreitung der ausgestorbenen Meeresspezies im Vergleich zu denen, die dies nicht getan haben, zeigt.
Eine neue in Science veröffentlichte Studie befasst sich mit dem Fossilienbestand und zeigt, dass der Klimawandel der Schuldige hinter dem großen Sterben war. Und obwohl der Klimawandel zu dieser Zeit wahrscheinlich durch Vulkane verursacht wurde, sind die Auswirkungen klar: Der Klimawandel, ob durch Vulkane oder etwas anderes verursacht, kann ebenso katastrophales Aussterben verursachen wie ein Asteroideneinschlag.
Das Papier trägt den Titel "Temperaturabhängige Hypoxie erklärt die Biogeographie und den Schweregrad des Aussterbens der endpermianischen Meeresmasse." Der Hauptautor ist Justin Penn von der School of Oceanography an der University of Washington. In der Studie kommen Penn und seine Co-Autoren zu dem Schluss, dass steigende Meerestemperaturen und die damit verbundene Hypoxie The Great Dying und wahrscheinlich auch andere Aussterben verursachten.
"... Klimaerwärmung und Sauerstoffverlust waren eine Hauptursache für das Aussterben." - Justin Penn, School of Oceanography, Universität von Washington.
Eine Menge Beweise zeigen, dass der Mechanismus hinter diesem Klimawandel 252 mya Vulkane waren. Die Hauptwirkung der Vulkane war ein sich erwärmendes Klima aufgrund der Treibhausgase, die sie in die Atmosphäre injizierten. Die Vulkane hatten andere Auswirkungen, aber die Erwärmung ist der Schlüssel. Dadurch erwärmten sich die Ozeane erheblich.
Die Forscher kombinierten Klimamodelle mit dem Fossilienbestand, um zu ihrer Schlussfolgerung zu gelangen. Sie modellierten das Klima auf der Erde unmittelbar vor dem Aussterben, als es einen einzigen Kontinent namens Pangaea gab und als die Temperatur und der Sauerstoffgehalt des Ozeans dem heutigen ähnlich waren. In ihrem Modell geben sie auch die Temperatur- und Sauerstoffempfindlichkeit von 61 modernen Meeresspezies ein, darunter Krebstiere, Fische, Schalentiere, Korallen und Haie. Die Bedingungen vor dem großen Sterben waren ähnlich wie jetzt, daher repräsentiert die Empfindlichkeit dieser 61 modernen Arten die Arten zum Zeitpunkt des schlimmsten Aussterbens der Erde.
Dann erhöhten sie die Temperatur um 10 Grad und stimmten mit der Temperaturänderung von 252 mya überein. Das Ergebnis gab ihnen ein geografisches Bild des Großen Sterbens.
"Nur sehr wenige Meeresorganismen blieben in denselben Lebensräumen, in denen sie lebten - es war entweder Flucht oder Untergang", sagte der zweite Autor Curtis Deutsch, ein assoziierter Professor für Ozeanographie an der UW. In der Simulation wurden Arten mit hohem Breitengrad fast vollständig ausgelöscht, während einige Arten in der Nähe des Äquators überlebten.
"Dies ist das erste Mal, dass wir eine mechanistische Vorhersage darüber gemacht haben, was das Aussterben verursacht hat, die direkt mit dem Fossilienbestand getestet werden kann, wodurch wir dann Vorhersagen über die Ursachen des Aussterbens in der Zukunft treffen können", sagte der Erstautor Justin Penn , ein UW-Doktorand in Ozeanographie.
Einige alte Meeresbodenfelsen befinden sich noch immer vom schlimmsten Aussterben der Erde 252 mya entfernt und enthalten die Beweise für das Aussterben selbst. Es gab ein blühendes und vielfältiges marines Ökosystem, dann eine Reihe von Leichen. Und es dauerte Millionen von Jahren, bis sich die Erde wieder diversifizierte und gedieh. Mit den Ergebnissen ihrer Simulation verglichen die Wissenschaftler sie dann mit dem erhaltenen Fossilienbestand.
Der Fossilienbestand zeigt, wo sich Arten vor dem Aussterben befanden und welche vollständig ausgelöscht oder auf einen Bruchteil ihres früheren Lebensraums beschränkt wurden. Und der Fossilienbestand bestätigt, was die Forscher herausgefunden haben: Arten, die am weitesten vom Äquator entfernt sind, haben am meisten gelitten.
Kaltes Wasser enthält mehr Sauerstoff als wärmeres Wasser, das ist die grundlegende Wissenschaft. Arten, die an kältere Gefilde weit entfernt vom Äquator angepasst sind, benötigen mehr Sauerstoff zum Überleben als Arten, die an wärmere Gewässer in der Nähe des Äquators angepasst sind. Meeresfossilien zeigen, dass Meeresarten, die weiter vom Äquator entfernt sind, schlimmer gelitten haben als diejenigen, die sich näher am Äquator befinden.
Als sich das Klima erwärmte und der Sauerstoffgehalt des Ozeans sank, starben zuerst die Arten aus, die mehr Sauerstoff benötigten. Die Arten, die sich näher am Äquator befanden, hatten etwas zu tun: Sie konnten den Äquator verlassen und Wasser mit dem gewohnten Sauerstoffgehalt finden. Oder zumindest einige von ihnen könnten. Aber für diejenigen weiter nördlich und südlich des Äquators gab es keinen Ort, an den sie gehen konnten.
"Da der Stoffwechsel tropischer Organismen bereits an ziemlich warme Bedingungen mit niedrigerem Sauerstoffgehalt angepasst war, konnten sie sich von den Tropen entfernen und die gleichen Bedingungen woanders finden." - Curtis Deutsch, Co-Autor, UW Associate Professor für Ozeanographie.
"Da der Stoffwechsel tropischer Organismen bereits an ziemlich warme Bedingungen mit niedrigerem Sauerstoffgehalt angepasst war, konnten sie sich von den Tropen entfernen und die gleichen Bedingungen woanders finden", sagte Deutsch. "Aber wenn ein Organismus für eine kalte, sauerstoffreiche Umgebung angepasst wurde, dann hörten diese Bedingungen in den flachen Ozeanen auf zu existieren."
Die sich erwärmenden Ozeane waren ein Doppelschlag für Meerestiere. Als sich die Ozeane erwärmten, sank nicht nur der Sauerstoffgehalt, sondern auch der Stoffwechsel der Meeresspezies, und sie benötigten mehr Sauerstoff. Das Schlüsselkonzept ist hier das Verhältnis der temperaturabhängigen O2-Angebots- und Nachfrageraten. Dieses Verhältnis, das als Stoffwechselindex bezeichnet wird, misst den Umgebungsspielraum für aerobe Aktivitäten und wird von den Meeresbedingungen sowie den Empfindlichkeitsmerkmalen für Wärme und Hypoxie bestimmt, die je nach Art variieren. Wenn der Stoffwechselindex für eine bestimmte Art unter ihre Mindestanforderung fällt, können sie einfach nicht atmen und sterben ab.
"Die Signatur dieses Tötungsmechanismus, der Klimaerwärmung und des Sauerstoffverlusts, ist dieses geografische Muster, das vom Modell vorhergesagt und dann in den Fossilien entdeckt wird", sagte Penn. "Die Übereinstimmung zwischen den beiden zeigt, dass dieser Mechanismus der Klimaerwärmung und des Sauerstoffverlusts eine Hauptursache für das Aussterben war."
Die Erwärmung und der Sauerstoffmangel, die es verursachte, waren nicht der einzige Faktor für das Aussterben, aber es erklärt mehr als die Hälfte der Verluste an mariner Vielfalt. Nach Angaben der Autoren waren andere Veränderungen wie Versauerung oder Produktivitätsverschiebungen von photosynthetischen Organismen wahrscheinlich zusätzliche Ursachen.
Was bedeutet das für die Zukunft? Wenn die Erwärmung die Hauptursache für das große Sterben war, das schlimmste Aussterben in der Geschichte der Erde, dann kann die Erwärmung das Aussterben wieder antreiben. In der Tat ist es bereits.
Die Treibhausgaswerte im Perm sind gestiegen und steigen heute. Natürlich nicht von Vulkanen, sondern von Menschen.
"Unter den üblichen Emissionsszenarien wird die Erwärmung im oberen Ozean bis 2100 20 Prozent der Erwärmung im späten Perm erreicht haben und bis zum Jahr 2300 zwischen 35 und 50 Prozent erreichen", sagte Penn. "Diese Studie zeigt das Potenzial für ein Massensterben auf, das sich aus einem ähnlichen Mechanismus unter dem anthropogenen Klimawandel ergibt."
Wir erleben gerade ein Aussterben, das Holozän-Aussterben. Es gilt als sechstes Aussterben, da es in den letzten 600 Millionen Jahren fünf weitere gegeben hat. Das Aussterben des Holozäns umfasst Pflanzen und Tiere, einschließlich Säugetiere, Vögel, Amphibien, Reptilien und Arthropoden. Es wird nicht alles von einem sich erwärmenden Klima angetrieben, aber ein Teil davon ist es. Der Verlust des Lebensraums der biologischen Vielfalt durch menschliche Aktivitäten ist eine separate Ursache. Aber es ist trotzdem ein Aussterben. Wissenschaftler glauben, dass die derzeitige Aussterberate für Pflanzen- und Tierarten zwischen 100 und 1000 Mal höher ist als die natürliche Hintergrundaussterberate.
Es bleibt abzuwarten, wie viel wärmer unser Klima wird und wie viele Arten vom Aussterben bedroht sein werden. Hoffen wir, dass die notwendigen Änderungen vorgenommen werden können, um das Schlimmste zu vermeiden. Hoffen wir, dass es nicht zu viele Vulkanausbrüche gibt.
- Pressemitteilung: Größtes Aussterben in der Geschichte der Erde durch globale Erwärmung, bei der Meerestiere nach Luft schnappen
- Forschungsbericht: Temperaturabhängige Hypoxie erklärt die Biogeographie und den Schweregrad des Aussterbens der endpermianischen Meeresmasse
- Wikipedia-Eintrag: Aussterben des Holozäns
- Forschungsbericht: Das missverstandene sechste Massensterben
- Forschungsbericht: Schätzung der normalen Hintergrundrate des Artensterbens
