Die Evolution der Baumwurzeln könnte zum Massensterben geführt haben

Laut einer Studie, die von Wissenschaftlern des IUPUI zusammen mit Kollegen im Vereinigten Königreich geleitet wurde, könnte die Entwicklung von Baumwurzeln eine Reihe von Massensterben ausgelöst haben, die die Ozeane der Erde während der Devon-Periode vor über 300 Millionen Jahren erschütterten.

Beweise für diese neue Sichtweise einer bemerkenswert unbeständigen Periode in der Vorgeschichte der Erde werden im veröffentlicht GSA-Bulletin. Die Studie wurde von Gabriel Filippelli, Kanzlerprofessor für Geowissenschaften an der School of Science der IUPUI, und Matthew Smart, einem Ph.D. Student in seinem Labor zum Zeitpunkt der Studie.

„Unsere Analyse zeigt, dass die Evolution von Baumwurzeln wahrscheinlich die Ozeane mit überschüssigen Nährstoffen überschwemmt hat, was zu massivem Algenwachstum geführt hat“, sagte Filippelli. „Diese schnelle und zerstörerische Algenblüte hätte den Ozeanen den größten Teil des Sauerstoffs entzogen und katastrophale Massensterben ausgelöst.“

Die Devon-Periode, die vor 419 Millionen bis 358 Millionen Jahren vor der Entwicklung des Lebens an Land stattfand, ist bekannt für Massensterben, bei denen schätzungsweise fast 70 % des gesamten Lebens auf der Erde starben.

Der in der Studie skizzierte Prozess – wissenschaftlich bekannt als Eutrophierung – ist dem modernen, wenn auch kleineren Phänomen bemerkenswert ähnlich, das derzeit breite „tote Zonen“ in den Großen Seen und im Golf von Mexiko als überschüssige Nährstoffe aus Düngemitteln und anderen landwirtschaftlichen Abflüssen anheizt lösen massive Algenblüten aus, die den gesamten Sauerstoff des Wassers verbrauchen.

Der Unterschied besteht darin, dass diese vergangenen Ereignisse wahrscheinlich durch Baumwurzeln angeheizt wurden, die in Zeiten des Wachstums Nährstoffe aus dem Land zogen und sie dann in Zeiten des Verfalls abrupt in das Wasser der Erde abgaben.

Die Theorie basiert auf einer Kombination aus neuen und bestehenden Beweisen, sagte Filippelli.

Basierend auf einer chemischen Analyse von Steinablagerungen aus alten Seebetten – deren Überreste auf der ganzen Welt bestehen, einschließlich der Proben, die in der Studie von Standorten in Grönland und vor der Nordostküste Schottlands verwendet wurden – konnten die Forscher zuvor identifizierte höhere Zyklen bestätigen und weniger Phosphor, ein chemisches Element, das in allem Leben auf der Erde vorkommt.

Sie waren auch in der Lage, Nass- und Trockenzyklen anhand von Anzeichen von „Verwitterung“ – oder Bodenbildung – zu identifizieren, die durch Wurzelwachstum verursacht wurden, wobei eine stärkere Verwitterung auf Nasszyklen mit mehr Wurzeln und eine geringere Verwitterung auf Trockenzyklen mit weniger Wurzeln hinweist.

Am wichtigsten war, dass das Team feststellte, dass die Trockenzyklen mit höheren Phosphorwerten zusammenfielen, was darauf hindeutet, dass absterbende Wurzeln während dieser Zeiten ihre Nährstoffe in das Wasser des Planeten freisetzen.

„Es ist nicht einfach, über 370 Millionen Jahre in die Vergangenheit zu blicken“, sagte Smart. „Aber Steine ​​haben ein langes Gedächtnis, und es gibt immer noch Orte auf der Erde, an denen man die Chemie als Mikroskop nutzen kann, um die Geheimnisse der Antike zu lüften.“

Angesichts der Phosphorzyklen, die gleichzeitig mit der Entwicklung der ersten Baumwurzeln stattfanden – ein Merkmal von Archaeopteris, auch die erste Pflanze, die Blätter trieb und eine Höhe von 30 Fuß erreichte – konnten die Forscher den Verfall von Baumwurzeln genau bestimmen als Hauptverdächtiger hinter den Aussterbeereignissen der Devonzeit.

Glücklicherweise, sagte Filippelli, richten moderne Bäume keine ähnliche Zerstörung an, da die Natur seitdem Systeme entwickelt hat, um die Auswirkungen von verrottendem Holz auszugleichen. Die Tiefe des modernen Bodens hält auch mehr Nährstoffe im Vergleich zu der dünnen Erdschicht, die die alte Erde bedeckte.

Aber die in der Studie offenbarte Dynamik wirft Licht auf andere neuere Bedrohungen für das Leben in den Ozeanen der Erde. Die Autoren der Studie stellen fest, dass andere das Argument vorgebracht haben (wie in Wissenschaft im Jahr 2016), dass die Verschmutzung durch Düngemittel, Gülle und andere organische Abfälle wie Abwässer die Ozeane der Erde an den „Rand der Anoxie“ oder eines vollständigen Sauerstoffmangels gebracht haben.

„Diese neuen Einblicke in die katastrophalen Folgen von Naturereignissen in der Antike könnten als Warnung vor den Folgen ähnlicher Bedingungen dienen, die sich aus heutiger menschlicher Aktivität ergeben“, sagte Fillipelli.