Als fast alles Leben starb: Das schlimmste Massenaussterben der Erdgeschichte war das Ergebnis einer ganzen Kaskade fataler Ereignisse, wie eine Studie enthüllt. Vor 252 Millionen Jahren schleuderten erst Vulkane in Sibirien Unmengen CO2 in die Luft, was das Klima aufheizte und die Meere versauern ließ. Dann spülte verstärkte Gesteinsverwitterung Nährstoffe ins Meer, destabilisierte die Stoffkreisläufe und verursachte Sauerstoffmangel.
Vor 252 Millionen Jahren wäre das irdische Leben fast zum Erliegen gekommen. Denn am Ende des Perm-Zeitalters starben drei Viertel der Landlebewesen und 95 Prozent der Meeresbewohner innerhalb kurzer Zeit aus. Als Ursache galten schon länger Vulkanausbrüche in den Sibirischen Trapps, die große Mengen an Treibhausgasen freisetzten. Dies veränderte das Klima und ließ die Meere versauern. Unklar blieb allerdings, inwieweit auch andere Ereignisse wie das Auftauen von Methanhydraten oder Massenvermehrungen von methanerzeugenden Bakterien an der Katastrophen beteiligt waren.
Den Anfang machten die Vulkane
Was damals tatsächlich geschah und welche geochemischen Abläufe dahintersteckten, hat nun ein Team um Hana Jurikova vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Meeresforschung Kiel rekonstruiert. Dafür hatten die Forscher Bor-Isotope in den Kalkschalen von muschelähnlichen Brachiopoden aus der Zeit des Massenaussterbens analysiert. Anhand dieser Daten konnten sie den Ablauf und das Ausmaß der Versauerung der Ozeane, aber auch dessen Ursachen und die atmosphärischen CO2-Werte jener Zeit nachvollziehen.
Die Analysen bestätigen, dass die Vulkanausbrüche der sibirischen Trapps der Auslöser der Katastrophe waren. Über mehrere Jahrtausende hinweg setzen sie 105.600 Gigatonen CO2 in die Atmosphäre frei. Dies verursachte einen starken Treibhauseffekt, der die Temperaturen um bis zu zehn Grads ansteigen ließ, wie die Forscher ermittelten.
Dann kippten die Kreisläufe
Doch dies war nur der erste Akt: „Wir haben es mit einer kaskadierenden Katastrophe zu tun, bei der der Anstieg von CO2 in der Atmosphäre eine Kette von Ereignissen auslöste, die nacheinander fast alles Leben in den Meeren tötete“, erklärt Jurikova. In den Ozeanen führte der CO2-Anstieg zu einer massiven Versauerung des Wassers, das in Kombination mit der Erwärmung zu einem massiven Absterben von Algen und der Vermehrung von Bakterien und Cyanobakterien führte.
Zu einem kompletten Entgleisen der geochemische Kreisläufe kam es jedoch, als der Treibhauseffekt an Land die chemische Verwitterung verstärkte. Über Flüsse und Küsten strömten jahrtausendelang vermehrt Nährstoffe in die Ozeane und führte zu einer Überdüngung.
Giftiges Wasser und mangelnder Sauerstoff
Als Folge kam es in den Meeren zu einem massiven Sauerstoffmangel, der einige Zonen weitgehend lebensfeindlich machte. Parallel dazu lösten sich durch die veränderte Meereschemie große Mengen an Phosphat, Ammonium und Eisen aus den Sedimenten. In einigen Meeresgebieten kam es zudem zu einer starken Anreicherung von Sulfiden, die unter anderem an den Rändern des Tethys-Meeres toxische Konzentrationen erreichten, wie die Forscher berichten.
All dies führte zum Aussterben von 95 Prozent der marinen Organismen. „Diese Kaskade ineinandergreifender geochemischer Prozesse führte schließlich zu dem beobachteten katastrophalen Ausmaß des Massenaussterbens an der Perm-Trias-Grenze“, sagt Jurikova. (Nature Geoscience, 2020; doi: 10.1038/s41561-020-00646-4)
Quelle: GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
