Laut einer neuen Studie, die von Forschern der Florida State University geleitet wurde, könnten schnelle Änderungen des Sauerstoffgehalts im Meer eine bedeutende Rolle beim Vorantreiben des ersten Massensterbens auf der Erde gespielt haben.
Vor etwa 443 Millionen Jahren erlebte das Leben auf der Erde das Massensterben des späten Ordoviziums (LOME), das etwa 85 % der Meeresarten auslöschte. Wissenschaftler haben dieses Massensterben lange untersucht und untersuchen weiterhin seine möglichen Ursachen, wie z.
Durch die Messung von Isotopen des Elements Thallium – das eine besondere Empfindlichkeit gegenüber Sauerstoffveränderungen in der alten Meeresumgebung zeigt – fand das Forschungsteam heraus, dass zuvor dokumentierte Muster dieses Massensterbens mit einem anfänglichen schnellen Rückgang des Sauerstoffgehalts im Meer zusammenfielen, gefolgt von einem schnellen Anstieg Sauerstoff. Ihre Arbeit wird online in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
„Paläontologen haben festgestellt, dass es mehrere Gruppen von Organismen wie Graptolithen und Brachiopoden gab, die sehr früh in diesem Massensterben-Intervall zu schrumpfen begannen, aber wir hatten nicht wirklich gute Beweise für eine Umwelt- oder Klimasignatur, um so früh eine Verbindung herzustellen Rückgang dieser Gruppen auf einen bestimmten Mechanismus“, sagte Co-Autor Seth Young, außerordentlicher Professor am Department of Earth, Ocean and Atmospheric Science. „Dieses Papier kann diese frühe Phase des Aussterbens direkt mit Änderungen des Sauerstoffgehalts in Verbindung bringen. Wir sehen eine deutliche Veränderung der Thalliumisotope, während diese Organismen gleichzeitig mit ihrem stetigen Rückgang in die Hauptphase des Massensterbens beginnen.“
Dieser Abnahme des Sauerstoffs folgte unmittelbar eine Zunahme. Diese schnelle Verschiebung des Sauerstoffs fiel mit dem traditionellen ersten Absterben des Massensterbens und dem starken Wachstum der Eisdecke über dem alten Südpol zusammen.
„Turbulenzen im Sauerstoffgehalt in ozeanischen Gewässern scheinen wirklich ziemlich problematisch für Organismen gewesen zu sein, die zu dieser Zeit im späten Ordovizium lebten, die möglicherweise anfänglich an die Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt angepasst waren oder umgekehrt“, sagte Young. „Die Tatsache, dass der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen neben den Kontinenten über kurze geologische Zeiträume (einige hunderttausend Jahre) hin und her wechselt, schien diese Meeresökosysteme wirklich zu verwüsten.“
Das Aussterben des späten Ordoviziums war eines von fünf großen Massensterben in der Erdgeschichte und das einzige, von dem Wissenschaftler überzeugt sind, fand unter sogenannten „Eishaus“-Bedingungen statt, bei denen weit verbreitete Eisschilde auf der Erdoberfläche vorhanden sind. Die Erde erlebt derzeit Eishausbedingungen und den Verlust der Artenvielfalt, was dieses uralte Massensterben zu einem wichtigen Analogon für die heutigen Bedingungen macht, zusammen mit dem Versuch, die Zukunft der Erde zu verstehen, da sich unser Klima weiter erwärmt und die Eisschilde zurückgehen.
Frühere Forschungen zu den Umweltbedingungen rund um LOME verwendeten Beweise, die in Kalksteinen aus sauerstoffreicheren Umgebungen gefunden wurden, aber diese Studie verwendete Schiefer, die in tieferem, sauerstoffarmem Wasser abgelagert wurden und unterschiedliche geochemische Signaturen aufweisen, was es den Forschern ermöglichte, Rückschlüsse auf die globalen Meeresbedingungen zu ziehen , eher als für lokale Bedingungen.
„Die Entdeckung der anfänglichen Ausbreitung sauerstoffarmer Bedingungen auf globaler Ebene und das Zusammentreffen mit den frühen Phasen des Rückgangs der Meerestiere hilft, ein klareres Bild davon zu zeichnen, was mit diesem Aussterbeereignis geschah“, sagte Hauptautor Nevin Kozik, a Visiting Assistant Professor am Occidental College und ehemaliger FSU-Doktorand.
Mitautoren dieses Artikels waren der Doktorand Sean Newby und der außerordentliche Professor Jeremy Owens von der FSU; ehemaliger Postdoktorand der FSU und derzeitiger Assistenzprofessor am College of Charleston Theodore Them; Mu Liu und Daizhao Chen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften; Emma Hammarlund von der Universität Lund; und David Bond von der University of Hull.
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Nevin P. Kozik et al., Rapid marine oxygen variability: Driver of the Late Ordovizian mass extinction, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8345