Massa-uitsterving - leren van het verleden voor de toekomst

Een nieuwe publicatie in Nature Geoscience beschrijft de oorzakelijke verbanden tussen milieuveranderingen en het massaal uitsterven van leven op de grens van het Perm naar het Trias, zo'n 250 miljoen jaar geleden. Dankzij deze studie kunnen we een glimp opvangen van wat er met de biodiversiteit kan gebeuren als gevolg van de voorspelde opwarming van de aarde.

De zogeheten Perm–Trias massa-extinctie is de meest catastrofale crisis in de geschiedenis van het leven op aarde, de gebeurtenis wordt daarom ook wel "The Great Dying" genoemd. Naast het leven op land werd ook het zeeleven zwaar getroffen. Wetenschappers hebben de afgelopen decennia langzaam ontrafeld hoe de grootschalige vulkanische activiteit in deze periode, de daaropvolgende opwarming van het klimaat en uitputting van de zuurstof in de oceanen met elkaar verbonden zijn. Deze aaneenschakeling van gebeurtenissen leidde uiteindelijk tot het uitsterven van bijna al het leven op aarde. Het exacte mechanisme dat een vulkaanuitbarsting op het land koppelt aan de ondergang van het leven in de oceanen bleef echter een onderwerp van discussie.

Geen ‘mokerslag-effect’

"We weten dat de ondergang van de dinosauriërs waarschijnlijk werd veroorzaakt door onmiddellijke vernietiging van de leefomgeving toen de aarde werd getroffen door een asteroïde. In tegenstelling tot dit 'mokerslag-effect’ kende de uitstervingsgolf aan het einde van het Perm waarschijnlijk een langdurige aanloop waarbij uiteindelijk een kritische grens werd bereikt. Het overschrijden van die grens veroorzaakte een snelle wereldwijde uitsterving die meer dan 80% van alle soorten uitroeide", aldus eerste auteur Martin Schobben, aardwetenschapper aan de Universiteit Utrecht. Het onderzoek voor dit artikel voerde hij uit in Leeds.

Fosfor

In de nieuwe studie speelt het element fosfor een centrale rol. De auteurs denken dat het toegenomen vulkanisme voorafgaande aan de extinctie zorgde voor een vergrote aanvoer van fosfor en ijzerhoudende mineralen naar de zee. Deze verhoogde toevoer resulteerde in algenbloei in kustgebieden. Zodra de algen afstierven zakten ze naar de zeebodem waarbij onderweg al een gedeelte werd afgebroken. Deze afbraak verbruikte zuurstof uit het water waardoor er een zuurstoftekort ontstond. Al het organisch materiaal wat overbleef kwam, samen met de opgenomen fosfor, terecht in het sediment.

Dodelijk afvalproduct

Doordat een groot gedeelte van de fosfor hechtte aan ijzerhoudende mineralen in het sediment werd een enorme catastrofe uitgesteld. Althans, totdat er een kritische drempel (‘tipping point’) was bereikt waarbij de fosfor niet meer zo efficiënt in het sediment werd vastgelegd, mogelijk door  een verminderde toevoer van ijzerhoudende mineralen. Nu was er opeens meer fosfor beschikbaar voor de algen en werd er nog meer zuurstof uit het water verbruikt. Bovendien ontstond het dodelijke waterstofsulfide, een afvalproduct van bacteriën die gedijen in gebieden waar geen zuurstof voorhanden is en daar organisch materiaal afbreken. Deze zuurstofarme gebieden breidden zich daardoor uit van de kust naar de open oceaan, wat leidde tot de massa-extinctie in de oceaan. Alleen organismen die in staat waren om uit te wijken naar beter leefbare gebieden hadden een kans om de catastrofe te overleven.

Kleine veranderingen, grote gevolgen

Deze nieuwe kijk op de massale sterfte aan het einde van het Perm laat zien dat een lange reeks van gebeurtenissen, met aanvankelijk slechts kleine veranderingen, culmineerde in de uiteindelijke catastrofe. "Dit onderzoek toont aan dat extreme opwarming van het klimaat grootschalige milieuverwoestingen kan veroorzaken als een kritische drempel wordt overschreden. Ook kunnen de schadelijke gevolgen voor het zeeleven worden voorspeld, met belangrijke lessen voor de te verwachten klimaatverandering", zegt tweede auteur Will Foster.

Publicatie

Martin Schobben, Will Foster et.al. ‘A nutrient control on marine anoxia during the end-Permian mass extinction’, Nature Geoscience, https://doi.org/10.1038/s41561-020-0622-1 .