Massenaussterben

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Aussterbeereignisse in der Erdgeschichte; dargestellt ist der Anteil der ausgestorbenen, meeresbewohnenden fossilienbildenden Spezies im Verlauf der letzten 542 Millionen Jahre.

Ein Massenaussterben (englisch Mass Extinction) ist ein in geologisch kurzen Zeitabschnitten von einigen zehntausend bis mehreren hunderttausend Jahren stattfindendes großes Artensterben, das sich vom sogenannten „normalen“ Hintergrundaussterben signifikant ebenso abhebt wie von Massensterben: außergewöhnlichen, drastischen Verlusten von Individuen einer oder vieler Populationen einer Art innerhalb kurzer Zeit.

Im chronostratigraphischen System der Erdgeschichte fand an den einzelnen Epochenübergängen fast immer ein Faunenwechsel mit einem vorhergehenden Aussterbe-Ereignis statt. Für die letzten 2,4 Milliarden Jahren wurde anhand geologischer, paläontologischer und paläoklimatologischer Befunde eine Reihe von größeren und kleineren Massenaussterben nachgewiesen.[1]

Die in den vergangenen Jahrzehnten erzielten Fortschritte bei den radiometrischen Datierungs- und Nachweisverfahren führten zu einer erheblichen Zunahme der Messgenauigkeit. Dadurch wurde es möglich, verschiedene Massenaussterben zeitlich genauer einzugrenzen, relativ umfassend zu beschreiben und vorher unbekannte biologische und ökologische Krisen im Laufe der Erdgeschichte zu dokumentieren. In der Wissenschaft besteht kein eindeutiger Konsens bei der Definition eines Massenaussterbens. Einige Publikationen verwenden den Begriff nur bei einer Aussterberate von über 75 Prozent, andererseits wird häufig jeder stärkere Einschnitt in die Biodiversität als Massenaussterben bezeichnet.[2][3]

Die großen Massenaussterbeereignisse[Bearbeiten]

Im Verlauf der Erdgeschichte kam es zu mehreren großen Massenaussterbeereignissen:

  • Vor ca. 485 Millionen Jahren am Ende des Kambriums: Rund 80 % aller Tier- und Pflanzenarten starben aus. Auslöser waren vermutlich ein Klimawandel oder Meeresspiegelschwankungen. Viele Trilobiten (Dreilappkrebse), aber auch Conodonten oder Brachiopoden (Armfüßer) verschwanden.
  • Vor ca. 444 Millionen Jahren im oberen Ordovizium: Im ordovizischen Massenaussterben starben 50 % aller Arten aus, u. a. viele Brachiopoden. Die Trilobiten überlebten, doch ihre immense Vielfalt verringerte sich erheblich. Möglicherweise war das in dieser Zeit stattfindende Erscheinen von Landpflanzen dafür verantwortlich. Diese entzogen dem Boden Calcium, Magnesium, Phosphor und Eisen und ermöglichten damit eine chemische Verwitterung des Bodens, wodurch der Atmosphäre Kohlendioxid entzogen wurde. Dies wiederum kühlte das globale Klima um ca. 5 Grad ab.[4] Anderen Autoren zufolge wird dieses Aussterbeereignis mit einer erdnahen Supernova in Verbindung gebracht.[5] Einige Forscher vermuten, dass Spuren einer vergangenen erdnahen Supernova noch durch Spuren bestimmter Metall-Isotope in Gesteinslagen nachweisbar sind. Anreicherungen des Isotops 60Fe wurden beispielsweise in Tiefseesedimenten des Pazifischen Ozeans festgestellt.[6][7][8]
  • Vor ca. 360 Millionen Jahren im oberen Devon (Kellwasser-Ereignis): Erneut starben 50 % aller Arten aus, darunter einige Fische, Korallen und Trilobiten. Es starben auch etliche „Riffbauer“ unter den Korallen. Das hatte zur Folge, dass die Zahl der Korallenriffe abnahm. Einige Wissenschaftler sind der Meinung, dass dadurch der Sauerstoffgehalt im Wasser sank (sog. „ozeanisches anoxisches Ereignis“). Demnach überlebten nur Tiere, die sich anpassen oder auch Sauerstoff außerhalb des Wassers aufnehmen konnten. Die Zeit der Amphibien war gekommen.
  • Vor ca. 252 Millionen Jahren, innerhalb einer Zeitspanne von 200.000 Jahren[9] an der Perm-Trias-Grenze: 95 % aller meeresbewohnenden Arten sowie ca. 66 % aller landbewohnenden Arten (Reptilien- und Amphibienarten) starben aus; die genaue Ursache ist bis heute unbekannt. Die meisten Wissenschaftler machen heute jedoch den sibirischen Trapp verantwortlich. Dabei handelt es sich um eine aus Flutbasalten entstandene Großmagmatische Provinz, bei dessen Entstehung große Mengen CO2 freigesetzt wurden, was das Klima veränderte.[10] Neue Erkenntnisse zeigen, dass sich das Perm-Massensterben in drei Phasen gliedern lässt, wobei die erste Phase (an Land) durch den vom sibirischen Trapp verursachten extremen Klimawandel hervorgerufen worden sein könnte. Die Atmosphäre erwärmte sich um etwa 5 °C und mit der Zeit erhöhte sich auch die Temperatur der Ozeane, was verheerende Folgen auf das marine Leben gehabt hätte (Phase 2 – marines Massensterben). Eine im April 2015 veröffentlichte Studie legt nahe, dass eine Versäuerung der Ozeane eine maßgebliche Rolle beim Aussterben der marinen Arten gespielt haben könnte. Ozeane nehmen große Mengen atmosphärisches CO2 auf, was ihren pH-Wert erniedrigt, sie werden also saurer. Man schätzt, dass an der Perm-Trias Grenze der pH-Wert um 0,6 bis 0,7 sank, hervorgerufen durch die enorme CO2 Konzentration. Dies führte dazu, dass Meeresorganismen, die ihre Schale oder ihr Skelett aus Kalk aufbauen in dem nun sauren Milieu nicht mehr überleben konnten. Diese Vermutung muss jedoch noch durch Auswertung weiterer Gesteinsproben rund um den Globus bestätigt werden.[11][12] Der Temperaturanstieg in den Meeren hatte jedoch nicht nur Einfluss auf das Leben, sondern auch auf chemische Vorgänge am Boden der Ozeane. So ist es wahrscheinlich, dass durch den Temperaturanstieg die chemische Struktur des in der Tiefe der Meeresböden gebundenen Methanhydrats aufgebrochen wurde. Das in Wassermoleküle eingeschlossene Methan wurde freigesetzt und stieg als Gas in die Atmosphäre auf, wo es ca. 20-mal wirksamer als CO2 für eine relativ rasche Erwärmung der Atmosphäre um weitere 5 °C sorgte und die 3. Phase (wieder an Land) des Massensterbens einleitete.[13] Auch ein Drittel aller Insektenarten starb aus, das einzige bekannte Massenaussterben von Insekten in der Erdgeschichte. Von allen Massenaussterben des Phanerozoikums war das im Perm das größte.
  • Vor ca. 200 Millionen Jahren am Ende der Trias: 50 bis 80 % aller Arten, unter anderen fast alle Landwirbeltiere, starben aus. Hier wird ein Zusammenhang mit gewaltigen Magmafreisetzungen vor dem Auseinanderbrechen von Pangaea vermutet (central atlantic eruption)[14] bzw. die Vergiftung der flachen, warmen Randmeere durch große Mengen von Schwefelwasserstoff, nachdem gewaltige Vulkanausbrüche große Mengen an Kohlendioxid und Schwefeldioxid freigesetzt haben.[15][16]
  • Vor 33,9 Millionen Jahren fand im Rahmen der Grande Coupure eine Abkühlung des globalen Klimas mit damit verbundenem Artensterben und Faunentausch statt.
  • Vor ca. 50.000-12.000 Jahren: Seit dem Ende des oberen Pleistozän, teilweise auch noch im Holozän, starb im Verlauf einer Quartären Aussterbewelle der Großteil der Megafauna Amerikas, Eurasiens und Australiens aus. Obwohl dieses Massenaussterben verhältnismäßig wenige Tierarten betraf, beschäftigt es die Menschen bis heute, da sehr viele sehr große, außergewöhnliche und bekannte Tierarten dabei waren, etwa das Mammut, das Wollnashorn und die Säbelzahnkatze. Die Gründe für diese auf den einzelnen Kontinenten zu unterschiedlichen Zeiten auftretende Aussterbewelle sind umstritten. Einige Forscher nehmen an, dass der Mensch diese Großsäuger durch übermäßige Bejagung (Overkill-Hypothese) ausgerottet hat. Diese Theorie wurde in der Öffentlichkeit auch durch bekannte Dokumentationen (Menschen gegen Monster bzw. Monsters we met, Großbritannien 2004; oder Wild New World, Großbritannien 2002) bekräftigt und ist besonders in den englischsprachigen Ländern weit verbreitet. In Fachkreisen ist diese Theorie jedoch umstritten; Klimaveränderungen am Ende der Eiszeit gelten ebenfalls als wahrscheinlich, eine Reduzierung auf menschliche Einflüsse allein oder als entscheidender Faktor wird heute von Teilen der Fachwelt abgelehnt. Es gibt allerdings auch Hinweise auf den Einschlag eines Meteoriten (oder Teil eines Kometen) bis in die Atmosphäre oder den Erdboden, der vor etwa 13.000 Jahren Großsäuger bis auf annähernd Null reduzierte. Hinweis in Nordamerika ist eine "schwarze Matte" genannte Schicht, über der es keine Ablagerungen jener Tiere mehr gibt. Eine Verortung eines möglichen Einschlags ist wohl auch wegen der Erosion derzeit nicht gelungen. Siehe Clovis-Kometen-Theorie.
  • Heute: Die gegenwärtige Aussterbewelle wird durch den Menschen verursacht und begann vor ca. 8.000 Jahren im Holozän. Sie hält bis zum heutigen Tag an und beschleunigt sich dabei; die Weltnaturschutzunion (IUCN) geht dabei davon aus, dass die gegenwärtige Aussterberate 1.000- bis 10.000-fach über der so genannten normalen Hintergrundaussterberate liegt.[17] Allerdings sind die Übergänge zu der Aussterbewelle des Pleistozäns fließend, weshalb von einer „Quartären Aussterbewelle“ gesprochen werden muss. Beispielsweise verschwand das Wollhaarmammut erst im Holozän aus Sibirien. Auf der Wrangel-Insel überlebte es gar bis in die Zeit der ägyptischen Pharaonen. Seit der Sesshaftwerdung des Menschen in der Jungsteinzeit wurde die Tierwelt, insbesondere die Megafauna, stark zurückgedrängt, allerdings verschwanden damals deutlich weniger Arten als am Ende des Pleistozäns. Als Menschen ab ca. 800 n. Chr. weitere Inseln besiedelten, rotteten sie die dortige Megafauna, die eine niedrige Reproduktionsrate und fehlende Fluchtreflexe hatte, durch übermäßige Jagd aus (etwa Neuseeland oder Madagaskar) oder brachten die ansässige Vogelwelt zum Verschwinden (Hawaii, Polynesien). Eine richtige Aussterbeflut brachte jedoch das Zeitalter der Entdeckungen ab ca. 1500, als Europäer andere Kontinente besiedelten, vermeintliche Schädlinge ausrotteten und Neozoen einschleppten (Ratten, Füchse, Schweine), denen die einheimische Fauna nur schwer gewachsen war.

Der Vergleich des aktuellen Massenaussterbens mit den oben genannten Ereignissen der Erdgeschichte ist dabei schwierig, weil heute überwiegend deutlich andere Ursachen für den Rückgang der Artenvielfalt verantwortlich sind als in der geologischen Vergangenheit.

Der Jahresbericht 2014[18] der Umweltstiftung World Wide Fund For Nature (WWF) spricht von einer teilweise dramatisch zunehmenden Verschlechterung der Lage vieler Arten wie etwa Nashörner (von einer Unterart, dem Nördlichen Breitmaulnashorn, gibt es laut WWF nur noch fünf Exemplare), Elefanten (Wilderer in Afrika erlegen mehr Elefanten, als Nachwuchs geboren wird), Löwen (in Westafrika stehen sie vor dem Aussterben, in Indien gibt es nur noch Restbestände) oder Walrösser (sie werden Opfer des Klimawandels, ihre Ruheplätze auf Eisschollen verschwinden mit dem Rückgang des arktischen Packeises). Auch viele andere Tiere verlieren laut WWF ihren Lebensraum: Menschenaffen wie die Bonobos verlieren ihre letzten Schutzgebiete, beispielsweise infolge einer in einem Nationalpark im Kongo geplanten Erdölförderung. Bei den Primaten finden sich inzwischen 94 Prozent auf der Roten Liste in einer der drei höchsten Gefährdungskategorien (Stand 2014). Laut WWF hat die Artenvielfalt seit den 1970er-Jahren stark gelitten; die Zahl der Säugetiere, Vögel, Reptilien und Fische habe sich seither im Schnitt halbiert, die Welt verliere täglich 380 Tier- und Pflanzenarten.[19][20]

„Der Mensch verursacht gerade das größte globale Artensterben seit dem Verschwinden der Dinosaurier.“

Eberhard Brandes, WWF Deutschland [21]

Ursachen[Bearbeiten]

Die Ursachen von Massenaussterben sind ein vieldiskutiertes Thema der Paläontologie. Folgende Ereignisse werden als Ursache immer wieder diskutiert:

Meteoriteneinschlag
Hat ein Meteorit eine ausreichende Größe und Geschwindigkeit, wird bei seinem Einschlag eine so große Menge des Meteoriten- und Erdgesteins als feine Partikel in die Atmosphäre geschleudert, dass sich eine Staubschicht um die Erde legt, die fast jede Photosynthese und damit letztlich fast alles Leben auf der Erde unmöglich macht. Für das Massenaussterben am Ende der Kreide gilt ein Meteoriteneinschlag als Ursache für äußerst wahrscheinlich (Kreide-Tertiär-Grenze), für die übrigen steht ein solcher Beleg noch aus.
Vulkanismus
Starker Vulkanismus kann durch die in die Atmosphäre geblasene Asche die Sonneneinstrahlung behindern und zu einer Eiszeit führen. Andererseits können durch Vulkanismus auch ausgestoßene Treibhausgase (z. B. Kohlendioxid) eine globale Erwärmung verursachen, die ihrerseits weitere Treibhausgase freisetzen kann (z. B. Methan aus Methanhydrat durch einen deutlichen Temperaturanstieg in den Ozeanen). Eine derartige Entwicklung hin zu einem gigantischen Treibhauseffekt wird als Ursache für das Massensterben am Ende des Perm vermutet.
Klimawandel
Durch einen abrupten Klimawandel, insbesondere durch eine Eiszeit, kann großflächig Lebensraum verschwinden.
Schwefelwasserstoff
Infolge einer starken globalen Erwärmung kann es zur Freisetzung sehr großer Mengen des giftigen Gases Schwefelwasserstoff aus sauerstofffreien Ozeanen gekommen sein (P. Ward 2007)
Strahlung
Eine in der Nähe stattfindende Supernova, ein extrem starker Sonnensturm oder ein Aufschlag auf einem Neutronenstern (Gammablitz)[22] würde Strahlung solcher Intensität erzeugen, dass komplexes Leben fast unmöglich wird. Ein Problem dieses Ansatzes ist, dass er praktisch nicht nachweisbar wäre, da die Strahlung nach einem solchen Zeitraum nicht mehr messbar ist. Zudem wurden in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft keine geeigneten Objekte gefunden bzw. gibt es keinerlei Indizien für Sonnenstürme dieser Stärke.

Probleme bei der Erklärung von Massenaussterben[Bearbeiten]

Bei der Erklärung von Massenaussterben treten vielfältige Probleme auf, von denen die wichtigsten sicherlich die gewaltigen zeitlichen Distanzen sowie die sehr dünn gesäten Fossilien sind. Beides zusammen erschwert die Rekonstruktion der Ereignisse, da teilweise nicht einmal die Geschwindigkeit des Massenaussterbens bekannt ist. So ist z. B. unklar, ob das Massenaussterben des Devon sich über einen Zeitraum von einem Jahr oder einer Million Jahre erstreckte. Der lückenhafte Fossilienbeleg erschwert nicht nur die Abschätzung des Ausmaßes eines Massensterbens, sondern auch das Auffinden einer spezifischen Ursache. So sollten bei einem durch Strahlung verursachten Massensterben strahlungsresistente Tiere wie z. B. Skorpione ungeschoren davongekommen sein. Die vorhandenen Fossilien erlauben eine solche Rekonstruktion jedoch nicht.

Ebenfalls ungeklärt ist, wieso nur bestimmte Tiergruppen aussterben und andere nicht. So starben z. B. am Ende der Kreide die Dinosaurier, Flugsaurier, Plesiosaurier und Fischsaurier aus, während alle anderen Wirbeltiergruppen (Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säuger) überlebten. Nimmt man wirklich eine Verdunkelung des Planeten und die fast vollständige Einstellung der Photosynthese an, sollten alle Tierarten davon gleich betroffen sein. Auch das Überleben blütenbestäubender Insekten kann nur schwer erklärt werden.

Bezieht man die aktuellen Fortschritte in der Geochronologie (Ar-Ar-Datierungen, U-Pb-Datierungen) mit in die Diskussion ein, wird der Sachverhalt noch komplizierter. Selbst wenn Massenaussterben durch großflächige Vulkanausbrüche und katastrophale Meteoriteneinschläge einen Zusammenhang vermuten lassen, könnte die Wahrheit jedoch ernüchternder aussehen. Die Verbesserung der Präzision aktueller Datierungsmethoden lässt eine noch nie dagewesene Genauigkeit zu, was den Ausbruchs- bzw. Einschlagszeitraum anbelangt und stellt längst gelöst geglaubte Probleme wieder in Frage. Ausbruchsphasen großer Vulkanprovinzen (LIPs, Large Igneous Provinces) erfolgen vergleichsweise über einen sehr langen Zeitraum und datierbare Proben geeigneter Qualität stellen letztendlich nur einen Ausschnitt einer längeren, aktiven Ausbruchsphase dar. Der Fehler in der Datierung kann mehrere Millionen Jahre betragen. Noch gravierender verhält es sich mit den Einschlagskratern von Meteoriten. Heute sind 25 Krater mit einem Durchmesser von mindestens 20 Kilometern bekannt, brauchbares Material für eine Datierung ist aber nicht leicht zu finden. Mit den neuen, präziseren Datierungsmethoden lassen sich beide Ereigniskategorien über Zerfallsreihen radioaktiver Isotope datieren und mit den Zeitpunkten der Aussterbeereignisse vergleichen. Dabei wurde schnell klar, dass die Diskrepanz in den meisten Fällen so groß ist, dass von einem klaren Ursache-Wirkungs-Verhältnis zwischen katastrophaler Umweltänderung und Aussterbeereignis in einigen Fällen nicht die Rede sein kann. Aktuell muss z. B. das Sterben der Saurier an der Kreide-Paläogen-Grenze (KT-Grenze) möglicherweise in einem neuen Licht betrachtet werden.[23]

Auswirkungen von Massenaussterben[Bearbeiten]

Massenaussterben beeinflussen den Verlauf der Evolution entscheidend. So entstanden z. B. die Dinosaurier nach dem Perm, wurden durch das Aussterben in der Trias zur dominanten Landwirbeltiergruppe und verschwanden am Ende der Kreide.

Nach Aussterbeereignissen folgt für gewöhnlich eine Phase der Expansion der überlebenden Organismen, oft durch so genannte Radiation. Diese Ausbreitung neuer Arten markiert neben dem Fehlen bestimmter Organismen den neuen erdgeschichtlichen Zeitabschnitt. Teilweise unterscheidet man zwischen Faunenschnitten, in denen viele Tierarten ausstarben und Florenschnitten, in denen viele Pflanzenarten verschwanden und durch neue ersetzt wurden.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Richard J. Twitchett: The palaeoclimatology, palaeoecology and palaeoenvironmental analysis of mass extinction events. (PDF) In: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 232, Nr. 2–4, März 2006, S. 190–213. doi:10.1016/j.palaeo.2005.05.019.
  2. Anthony D. Barnosky, Nicholas Matzke, Susumu Tomiya, Guinevere O. U. Wogan, Brian Swartz, Tiago B. Quental, Charles Marshall, Jenny L. McGuire, Emily L. Lindsey, Kaitlin C. Maguire, Ben Mersey, Elizabeth A. Ferrer: Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived?. (html) In: Nature. 471, Nr. 7336, März 2011, S. 51–57. doi:10.1038/nature09678.
  3. Richard K. Bambach Bambach: Phanerozoic biodiversity mass extinctions. (html) In: Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 34, Mai 2006, S. 127–155. doi:10.1146/annurev.earth.33.092203.122654.
  4. First plants caused ice ages ScienceDaily vom 1. Februar 2012
  5. Melott, A. et al.: Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction?. In: International Journal of Astrobiology. 3, Nr. 2, 2004, S. 55–61. doi:10.1017/S1473550404001910. Abgerufen am 1. Februar 2007.
  6. Researchers Detect 'Near Miss' Supernova Explosion, University of Illinois College of Liberal Arts and Sciences. Fall/Winter 2005–2006, S. 17. Abgerufen am 19. Dezember 2013. 
  7. Knie, K. et al.: 60Fe Anomaly in a Deep-Sea Manganese Crust and Implications for a Nearby Supernova Source. In: Physical Review Letters. 93, Nr. 17, 2004, S. 171103–171106. doi:10.1103/PhysRevLett.93.171103.
  8. Fields, B. D.; Ellis, J.: On Deep-Ocean Fe-60 as a Fossil of a Near-Earth Supernova. In: New Astronomy. 4, 1999, S. 419–430. doi:10.1016/S1384-1076(99)00034-2. Abgerufen am 1. Februar 2007.
  9. Shu-zhong Shen u. a.: Calibrating the End-Permian Mass Extinction. In: Science, Online-Vorabveröffentlichung vom 17. November 2011, doi:10.1126/science.1213454
  10. Michael Reilly: The Armageddon factor. In: New Scientist, 8. Dezember 2007, S. 42–45.
  11. Ocean of Acid blamed for Earth's 'Great Dying', Live Science. 9. April 2015. Abgerufen am 11. April 2015. 
  12. Clarkson, M. O. et al.: Ocean acidification and the Permo-Triassic mass extinction. In: Science. 348, Nr. 10, 2015, S. 165–166. doi:10.1126/science.aaa0193. Abgerufen am 11. April 2015.
  13. Nick Davidson: Der Tag, an dem die Erde beinahe unterging. Dokumentation, Großbritannien 2002, ARTE F
  14. Michael Reilly: The Armageddon factor. S. 44.
  15. Sylvain Richoz et al.: Hydrogen sulphide poisoning of shallow seas following the end-Triassic extinction. In: Nature Geoscience, Online-Vorabveröffentlichung vom 12. August 2012, doi:10.1038/ngeo1539
  16. Schwefelwasserstoff vergiftete Urzeit-Ozeane. 200 Millionen Jahre alte Sedimente zeigen Meereszustand nach großem Massensterbenscinexx, 14. August 2012
  17. Klaus Jacob: sueddeutsche.de: Die sechste Katastrophe. Süddeutsche Zeitung, 31. August 2014.
  18. WWF: Gewinner und Verlierer 2014
  19. ARD tagesschau.de: WWF-Jahresbericht "Größtes Artensterben seit Dinosauriern"
  20. Christian Mihatsch: badische-zeitung.de: Die Welt verliert 380 Tier- und Pflanzenarten pro Tag. Badische Zeitung, 6. Oktober 2014
  21. [1]
  22. Sternexplosionen für Massenaussterben auf der Erde verantwortlich?, scinexx, 8. Februar 2012.
  23. Simon Kelley: The geochronology of large igneous provinces, terrestrial impact craters, and their relationship to mass exctinctions on earth. In: Journal of the Geological Society. September 2007.