Eine neue Studie von Geobiologen der Virginia Tech führt die Ursache des ersten bekannten Massensterbens von Tieren auf die verringerte globale Sauerstoffverfügbarkeit zurück, die zum Verlust der Mehrheit der Tiere führte, die gegen Ende der Ediacara-Periode vor etwa 550 Millionen Jahren lebten.
Die von Scott Evans, einem Postdoktoranden in der Abteilung für Geowissenschaften des Virginia Tech College of Science, geleitete Forschung zeigt dieses früheste Massensterben von etwa 80 Prozent der Tiere in diesem Zeitraum. „Dies beinhaltete den Verlust vieler verschiedener Tierarten, aber diejenigen, deren Körperbau und Verhalten darauf hindeuten, dass sie auf erhebliche Mengen an Sauerstoff angewiesen waren, scheinen besonders hart getroffen worden zu sein“, sagte Evans. „Dies deutet darauf hin, dass das Aussterben durch die Umwelt kontrolliert wurde, ebenso wie alle anderen Massenaussterben in den geologischen Aufzeichnungen.“
Evans‘ Arbeit wurde am 7. November im veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences, eine von Experten begutachtete Zeitschrift der National Academy of Sciences. Die Studie wurde von Shuhai Xiao, ebenfalls Professor am Department of Geosciences, und mehreren Forschern unter der Leitung von Mary Droser vom Department of Earth and Planetary Sciences der University of California Riverside mitverfasst, wo Evans seinen Master-Abschluss und seinen Ph.D. erwarb.
„Umweltveränderungen wie globale Erwärmung und Sauerstoffmangel können zu einem massiven Aussterben von Tieren und einer tiefgreifenden Störung und Umstrukturierung des Ökosystems führen“, sagte Xiao, ein angeschlossenes Mitglied des Global Change Center, das Teil des Virginia Tech Fralin Life ist Wissenschaftliches Institut. „Dies wurde wiederholt in der Erforschung der Erdgeschichte nachgewiesen, einschließlich dieser Arbeit über das erste im Fossilienbestand dokumentierte Aussterben. Diese Studie informiert uns somit über die langfristigen Auswirkungen aktueller Umweltveränderungen auf die Biosphäre.“
Was genau hat den Rückgang des globalen Sauerstoffs verursacht? Das steht noch zur Debatte. „Die kurze Antwort darauf, wie das passiert ist, ist, dass wir es nicht wirklich wissen“, sagte Evans. „Es könnte eine beliebige Anzahl und Kombination von Vulkanausbrüchen, tektonischen Plattenbewegungen, einem Asteroideneinschlag usw. sein, aber was wir sehen, ist, dass die aussterbenden Tiere auf die verringerte globale Sauerstoffverfügbarkeit zu reagieren scheinen.“
Die Studie von Evans und Xiao ist aktueller als man denkt. In einer unabhängigen Studie fanden Wissenschaftler der Virginia Tech kürzlich heraus, dass Anoxie, der Verlust der Sauerstoffverfügbarkeit, die Süßwasser der Welt beeinträchtigt. Die Ursache? Die Erwärmung der Gewässer durch den Klimawandel und übermäßige Schadstoffabflüsse aus der Landnutzung. Erwärmung des Wassers verringert die Kapazität des Süßwassers, Sauerstoff zu halten, während der Abbau von Nährstoffen im Abfluss durch Süßwassermikroben Sauerstoff verschlingt.
„Unsere Studie zeigt, dass dieses neue, erste Massensterben von Tieren, wie alle anderen Massenaussterben in der Vergangenheit der Erde, durch einen großen Klimawandel verursacht wurde – eine weitere in einer langen Liste von warnenden Geschichten, die die Gefahren unserer aktuellen Klimakrise für das Tierleben aufzeigen “, sagte Evans, der Geobiologie-Stipendiat des Agouron-Instituts ist.
Etwas Perspektive: Die Ediacara-Periode erstreckte sich über ungefähr 96 Millionen Jahre und wurde auf beiden Seiten vom Ende der Kryogenischen Periode – vor 635 Millionen Jahren – und dem Beginn der Kambrischen Periode – vor 539 Millionen Jahren – umschlossen. Das Aussterbeereignis ereignet sich kurz vor einem bedeutenden Bruch in den geologischen Aufzeichnungen vom Proterozoikum bis zum Phanerozoikum.
Laut Xiao gibt es fünf bekannte Massenaussterben, die in der Geschichte der Tiere hervorstechen, die „Big Five“, darunter das Ordovizium-Silur-Aussterben (vor 440 Millionen Jahren), das späte Devon-Aussterben (vor 370 Millionen Jahren). Perm-Trias-Aussterben (vor 250 Millionen Jahren), Trias-Jura-Aussterben (vor 200 Millionen Jahren) und Kreide-Paläogen-Aussterben (vor 65 Millionen Jahren).
„Massenaussterben werden allgemein als bedeutende Schritte in der evolutionären Entwicklung des Lebens auf diesem Planeten anerkannt“, schreiben Evans und sein Team in der Studie. Was auch immer die auslösende Ursache für das Massensterben war, das Ergebnis waren mehrere große Veränderungen der Umweltbedingungen. „Insbesondere finden wir Unterstützung für die verringerte globale Sauerstoffverfügbarkeit als Mechanismus, der für dieses Aussterben verantwortlich ist. Dies deutet darauf hin, dass abiotische Kontrollen während der mehr als 570 Millionen Jahre alten Geschichte der Tiere auf diesem Planeten erhebliche Auswirkungen auf die Diversitätsmuster hatten“, schrieben die Autoren .
Fossile Abdrücke im Gestein verraten Forschern, wie die Kreaturen ausgesehen haben, die bei diesem Aussterbeereignis ums Leben kamen. Und sie sahen, in Evans‘ Worten, „seltsam“ aus.
„Diese Organismen kommen so früh in der Evolutionsgeschichte der Tiere vor, dass sie in vielen Fällen mit verschiedenen Wegen zu experimentieren scheinen, um große, manchmal mobile, vielzellige Körper zu bauen“, sagte Evans. „Es gibt viele Möglichkeiten, ihr Aussehen nachzubilden, aber die Erkenntnis ist, dass die Fossilien, die wir vor diesem Aussterben finden, oft nicht gut in die Art und Weise passen, wie wir Tiere heute klassifizieren. Im Wesentlichen hat dieses Aussterben dazu beigetragen, den Weg zu ebnen für die Evolution der Tiere, wie wir sie kennen.“
Die Studie entstand, wie zahlreiche andere neuere Veröffentlichungen, aus der COVID-19-Pandemie. Da Evans, Xiao und ihr Team keinen Zugang zu diesem Feld hatten, beschlossen sie, eine globale Datenbank aufzubauen, die hauptsächlich auf veröffentlichten Aufzeichnungen basiert, um Ideen zur Veränderung der Vielfalt zu testen. „Andere hatten angedeutet, dass es zu diesem Zeitpunkt ein Aussterben geben könnte, aber es gab viele Spekulationen. Also beschlossen wir, alles zusammenzustellen, was wir konnten, um diese Ideen auszuprobieren und zu testen.“ sagte Evans. Viele der in der Studie verwendeten Daten wurden von Droser und mehreren Doktoranden der University of California Riverside gesammelt.
Mehr Informationen:
Evans, Scott D., Umwelttreiber des ersten großen Tiersterbens im Ediacaran White Sea-Nama Übergang, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2207475119. doi.org/10.1073/pnas.2207475119