Vielfältig und reich an Meeresleben: Im Devon-Zeitalter der Erde – das vor mehr als 370 Millionen Jahren stattfand – entstanden die ersten samentragenden Pflanzen, die sich als große Wälder über die Kontinente Gondwana und Laurussia ausbreiteten.
Allerdings ist ein Massenaussterben gegen Ende dieser Ära seit langem Gegenstand von Debatten. Einige Wissenschaftler argumentieren, dass das Massensterben im späten Devon durch großflächige Vulkanausbrüche verursacht wurde, die zu einer globalen Abkühlung führten. Andere argumentieren, dass ein massiver Sauerstoffentzug, der durch die Ausbreitung von Landpflanzen verursacht wurde, dafür verantwortlich sei.
Eine kürzlich veröffentlichte Studie im Tagebuch Kommunikation Erde und Umwelt Die von Forschern am IUPUI geleitete Studie geht nun davon aus, dass beide Faktoren eine Rolle gespielt haben – und macht auf die ökologischen Wendepunkte aufmerksam, mit denen der Planet heute konfrontiert ist.
Die Studie wurde gemeinsam von Gabriel Filippelli und William Gilhooly III, Fakultät für Naturwissenschaften der IUPUI-Fakultät, verfasst. Der Hauptautor ist Matthew Smart, ein Assistenzprofessor für Ozeanographie an der US Naval Academy, der zum Zeitpunkt der Studie Doktorand in Filippellis Labor war.
Die Arbeit ist die erste, die zwei konkurrierende Theorien zum Aussterben des späten Devon in einem umfassenden Ursache-Wirkungs-Szenario vereint. Im Wesentlichen kam die Gruppe zu dem Schluss, dass beide Ereignisse – Massenvulkanismus und Sauerstoffmangel, verursacht durch Landpflanzen, die überschüssige Nährstoffe in die Ozeane spülen – eintreten mussten, damit das Massensterben stattfinden konnte.
„Der Schlüssel zur Lösung dieses Rätsels bestand darin, den Zeitpunkt und die Größe der geochemischen Signale zu identifizieren und zu integrieren, die wir mithilfe eines ausgeklügelten globalen Modells ermittelt haben“, sagte Filippelli. „Diese Modellierungsbemühungen ergaben, dass das Ausmaß der Nährstoffereignisse, die wir auf der Grundlage der geochemischen Aufzeichnungen sahen, zu erheblichen Meeresaussterbeereignissen führen konnte, aber die Dauer der Ereignisse erforderte beide Faktoren – Baumwurzelentwicklung und Vulkanismus –, um die toxischen Meeresbedingungen aufrechtzuerhalten.“ für Organismen.
Mit Experten für Sedimentologie, Paläontologie, Geochemie, Biogeochemie und mathematische Modellierung grub die Gruppe buchstäblich in die Tiefe, um Hunderte von Proben, die über verschiedene Kontinente verstreut waren, geochemisch zu analysieren. Dazu gehören Proben von der Ymer-Insel im Osten Grönlands, der Heimat einiger der ältesten Gesteinsproben der Welt.
„Der Prozess war sehr interdisziplinär“, sagte Gilhooly. „Diese kombinierte Expertise schuf einen rigorosen Ansatz für die Sammlung der Proben, die zeitliche Korrelation von Sequenzen, die Erfassung chemischer Daten und die Verwendung geochemischer Modelle, um Arbeitshypothesen über die relativen Einflüsse von biotisch (Pflanzen) und chemisch (Vulkanen) verursachten Auslösern des Massensterbens zu testen. Unsere Analysen zeigen, dass die Einflüsse deutlich gemischter sind als bei einem Entweder-Oder-Szenario.“
Filippelli und Gilhooly sagten, die Schlussfolgerung der Studie gebe den Forschern viel zu bedenken. Während der Devon-Ära hatten neue biologische Ergebnisse an Land negative Auswirkungen auf das Leben im Ozean. Gilhooly bemerkte, dass heutzutage Aktivitäten wie das Abfließen von Düngemitteln in den Ozean in Kombination mit der Erwärmung durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe den Sauerstoffgehalt der Ozeane verringern. Der bisherige Ausgang dieses ähnlichen Szenarios im späten Devon habe katastrophale Folgen gehabt, sagte er.
„Im Laufe der Erdgeschichte gab es eine Reihe biologischer Innovationen und geologischer Ereignisse, die die biologische Vielfalt und die Umweltbedingungen im Ozean und an Land völlig verändert haben“, sagte Gilhooly.
„Im Devon-Zeitalter hatte eine neue biologische Strategie an Land negative Auswirkungen auf das Leben im Ozean. Dies ist eine ernüchternde Beobachtung, wenn man sie in den Kontext des modernen globalen und klimatischen Wandels stellt, der durch menschliche Aktivitäten verursacht wird. Wir können viel daraus lernen.“ Erdgeschichte, die uns helfen kann, über Strategien und Maßnahmen nachzudenken, um künftige Wendepunkte zu vermeiden.“
Mehr Informationen:
Matthew S. Smart et al.: Die Ausbreitung der Landpflanzen im späten Devon trug zum Massensterben der Meere bei. Kommunikation Erde und Umwelt (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-01087-8