Wissenschaftler haben enthüllt, wie ein „Tag-Team“ zwischen den Ozeanen und Kontinenten vor Millionen von Jahren das Meeresleben vernichtete – und den Lauf der Evolution auf der Erde veränderte.
Ihre Studie hat eine neue Erklärung für eine Reihe schwerer Umweltkrisen zutage gefördert, die als ozeanische Anoxieereignisse bezeichnet werden und sich vor 185 bis 85 Millionen Jahren ereigneten. Sie traten auf, als der gelöste Sauerstoffgehalt der Meere kritisch abnahm.
Experten der Universität Southampton, die die Studie leitete, sagten, diese Ereignisse hätten erhebliche biologische Umwälzungen ausgelöst, darunter das Massenaussterben von Meeresarten. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Naturgeowissenschaften.
Der Hauptautor Tom Gernon, Professor für Geowissenschaften in Southampton, sagte: „Ozeanische anoxische Ereignisse waren wie das Drücken eines Reset-Knopfes für die Ökosysteme unseres Planeten. Die Herausforderung bestand darin, zu verstehen, welche geologischen Kräfte diesen Knopf betätigten.“
Die Studie wurde von Southampton in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universitäten Leeds, Bristol in Großbritannien, Adelaide in Australien, Utrecht in den Niederlanden, Waterloo in Kanada und Yale in den USA durchgeführt. Die Forscher untersuchten die Auswirkungen plattentektonischer Kräfte auf die Chemie der Ozeane während der Jura- und Kreidezeit, die zusammen als Mesozoikum bezeichnet werden.
Dieses Kapitel der Erdgeschichte wird oft als das Zeitalter der Dinosaurier bezeichnet, sagt Professor Gernon, und ist entlang der Jurassic Coast an der Südküste Großbritanniens sowie an den Klippen von Whitby in Yorkshire und Eastbourne in East Sussex gut zu erkennen.
Das Team kombinierte statistische Analysen und komplexe Computermodelle, um zu erforschen, wie die chemischen Kreisläufe im Ozean möglicherweise auf den Zerfall des Superkontinents Gondwana reagiert haben könnten, der großen Landmasse, die einst von Dinosauriern bevölkert war.
Prof. Gernon sagte: „Im Mesozoikum kam es zum Zerfall dieser Landmasse, was wiederum weltweit zu intensiver vulkanischer Aktivität führte. Als sich tektonische Platten verschoben und neue Meeresböden entstanden, gelangten große Mengen Phosphor, ein für das Leben unverzichtbarer Nährstoff, aus verwitternden Vulkangesteinen in die Ozeane.
„Entscheidend ist, dass wir Hinweise auf mehrere chemische Verwitterungsschübe sowohl auf dem Meeresboden als auch auf den Kontinenten gefunden haben, die abwechselnd die Ozeane erschütterten. Es ist wie ein geologisches Tag-Team.“
Experten der Universitäten fanden heraus, dass der Zeitpunkt dieser Verwitterungsimpulse mit den meisten ozeanischen anoxischen Ereignissen im Gesteinsarchiv übereinstimmte. Sie vermuten, dass der verwitterungsbedingte Zufluss von Phosphor in den Ozean wie ein natürlicher Dünger wirkte und das Wachstum von Meeresorganismen förderte.
Allerdings, so die Forscher, gingen diese Düngungsepisoden mit hohen Kosten für die marinen Ökosysteme einher. Die Zunahme der biologischen Aktivität habe dazu geführt, dass riesige Mengen organischer Materie auf den Meeresboden sanken, wo sie große Mengen Sauerstoff verbrauchten, sagte Co-Autor Benjamin Mills, Professor für Erdsystementwicklung an der Universität Leeds.
Er fügte hinzu: „Dieser Prozess führte schließlich dazu, dass große Teile der Ozeane anoxisch wurden, also keinen Sauerstoff mehr hatten, wodurch „tote Zonen“ entstanden, in denen der Großteil des Meereslebens ausstarb.“
„Die anoxischen Ereignisse dauerten typischerweise etwa ein bis zwei Millionen Jahre und hatten tiefgreifende Auswirkungen auf die marinen Ökosysteme, deren Folgen noch heute spürbar sind.“
„Die an organischer Substanz reichen Gesteine, die sich bei diesen Ereignissen angesammelt haben, sind mit Abstand die größte Quelle kommerzieller Öl- und Gasreserven weltweit.“
Die Erkenntnisse der Studie liefern nicht nur eine Erklärung für die extremen biologischen Turbulenzen im Mesozoikum, sondern unterstreichen auch die verheerenden Auswirkungen, die eine Nährstoffüberladung heute auf die Meeresumwelt haben kann.
Das Forscherteam erläuterte, dass die heutigen menschlichen Aktivitäten den mittleren Sauerstoffgehalt der Ozeane um etwa zwei Prozent reduziert haben, was zu einer erheblichen Ausdehnung sauerstofffreier Wassermassen geführt hat.
Prof. Gernon sagte: „Das Studium geologischer Ereignisse bietet wertvolle Erkenntnisse, die uns helfen können zu verstehen, wie die Erde auf zukünftige Klima- und Umweltbelastungen reagieren könnte.“
Insgesamt offenbaren die Erkenntnisse des Teams eine stärkere Verbindung als erwartet zwischen dem festen Erdinneren und der Oberflächenumgebung und Biosphäre, insbesondere während Perioden tektonischer und klimatischer Umwälzungen.
„Es ist bemerkenswert, wie eine Kette von Ereignissen im Inneren der Erde Auswirkungen auf die Oberfläche haben kann, oft mit verheerenden Folgen“, fügte Prof. Gernon hinzu. „Das Auseinanderreißen von Kontinenten kann tiefgreifende Auswirkungen auf den Verlauf der Evolution haben.“
Weitere Informationen:
Der Einfluss der festen Erde auf mesozoische ozeanische Anoxieereignisse, Naturgeowissenschaften (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01496-0