Perm-Trias-Grenze

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Das Diagramm zeigt die Aussterberate von Gattungen mariner Fossilien während geologischer Zeiträume. Man sieht deutlich die Aussterbeereignisse an der Grenze Ordovizium/Silur, im späten Devon, die PT-Grenze, die Trias-Jura-Grenze, und die KT-Grenze (Kreide-Paläogen-Grenze).

An der Perm-Trias-Grenze (auch PT-Grenze oder Perm-Trias-Ereignis genannt) vor rund 252 Millionen Jahren[1], an der Wende vom Perm zur Trias (zugleich die Grenze zwischen Paläozoikum und Mesozoikum), ereignete sich das größte bekannte Massenaussterben der Erdgeschichte.[2].

Es ist das einzige bekannte Massensterben, das auch Insekten betraf[3] und darüber hinaus große Teile der Fauna.[4] Etwa 75 % der an Land lebenden Arten sowie etwa 95 % der marinen Invertebraten starben aus (Großforaminiferen, paläozoische Korallen, Trilobiten, Eurypteriden und weitere); stark dezimiert wurden Bryozoen, Brachiopoden, Crinoiden und Ammonoideen. Mollusken waren von dem Artensterben weniger betroffen. Eine Zeit lang scheint es hauptsächlich Pilze an Land und in den Flachwasserzonen gegeben zu haben. Eine andere Deutung dieser fossilen Befunde ist jedoch, dass sich die Hyphen der Pilze besser für eine Fossilisation eigneten, zumal sie bereits im sedimentären Substrat lebten. Ablauf und Ursache des PT-Ereignisses sind aber noch immer unklar.[5] Studien gehen von einer[1] bis drei[6] verschiedenen Ursachen aus. Die Dauer der Perm-Trias-Krise konnte lange Zeit nur grob geschätzt werden, aktuellen Forschungsergebnissen zufolge geschah das Massenaussterben in zwei Etappen von jeweils 60.000 Jahren und wurde mithilfe neuer Datierungsmethoden der untersten Trias vor 251,9 Millionen Jahren zugeordnet.[7]

Mögliche Ursachen[Bearbeiten]

Lystrosaurus war das am weitesten verbreitete Landwirbeltier und überlebte sogar das „Große Sterben“.

Superkontinent Pangäa[Bearbeiten]

Wegen der Vereinigung der meisten der damaligen Kontinente an der Perm-Trias-Wende zum Superkontinent Pangäa waren Regressionen des Meeres weit verbreitet und die Fläche der Schelfe auf der ganzen Welt nahm deutlich ab. Neben den negativen Auswirkungen auf die Biodiversität von Flachwasserfaunen verhinderte auch die nunmehr sehr eingeschränkte Anzahl von möglichen Wanderungswegen in West-Ost-Richtung in niederen Breiten den Austausch von Meeresfaunen und schränkte die Biodiversität weiter ein. Bei Klimaveränderungen war den Organismen ein Ausweichen sehr erschwert, so dass die Gefahr des Aussterbens ganzer Tiergattungen sehr hoch war.[8]

Vulkanismus[Bearbeiten]

Als Hauptursache für das Artensterben gilt gegenwärtig eine Reihe von Vulkanausbrüchen über einen Zeitraum von 165.000 bis 600.000 Jahren. Ein Beleg dafür sind die bis zu 3000 m mächtigen Flutbasalt-Ablagerungen des Sibirischen Trapps, die in der fraglichen Zeit entstanden und die eine Fläche von etwa 7 Millionen km² bedeckten.[9] Der Megavulkanismus emittierte schätzungsweise 170 Billionen Tonnen Kohlenstoffdioxid sowie 18 Billionen Tonnen Chlorwasserstoff, wodurch sich die globale Temperatur in relativ kurzer Zeit um 5 °C erhöhte.

Analysen der 18O/16O-Isotope aus dieser Zeit dokumentieren eine rasche Erwärmung der oberen Meeresschichten um mindestens 8 °C. Die extreme Temperaturzunahme führte nicht nur zur Bildung und Ausbreitung anoxischer Zonen, sondern ließ auch die Meere in zunehmenden Maße versauern. Das rapide Absinken des pH-Werts gilt als primäre Ursache für das fast vollständige Verschwinden der ozeanischen Lebensformen. Ein weiterer Effekt trat durch die Destabilisierung der Methanhydrat-Lagerstätten der ozeanischen Schelfgebiete ein, wodurch große Mengen an Methan in die Atmosphäre diffundierten. Das zusätzliche Treibhauspotential führte in der nächsten Phase zu einem Temperatursprung von nochmals 5 °C. Der Sauerstoffgehalt sank aufgrund der inzwischen stark dezimierten Vegetationsbedeckung bis auf 15 Prozent oder lag zeitweilig noch darunter.[10] Eine aktuelle Untersuchung im heutigen Gebiet der Vereinigten Arabischen Emirate bestätigt die starke Versauerung des Meeres während der zweiten Phase des Massensterbens.[11].

Veränderungen der CO2-Konzentration während des Phanerozoikums, also während der letzten 541 Millionen Jahre. Jüngere Daten befinden sich auf der linken Seite des Diagramms.[12] Der Graph beginnt rechts in der Zeit, bevor pflanzliches Leben an Land existierte und während der die Leistung der Sonne um 4 bis 5 Prozent niedriger war als heute.[13] Auf der ganz linken Seite der Grafik sind die heutigen CO2-Niveaus dargestellt.

Neuere Untersuchungen der Schichtenfolgen am West Blind Fjord auf Ellesmere Island in der kanadischen Arktis zeigten, dass die einst dort heimischen Hornkieselschwämme bereits 100.000 Jahre vor der ersten großen Aussterbewelle in der Tethys stark dezimiert wurden. Das führte zu der Annahme, dass dies sowie die chemischen Spuren vermehrter Landerosion und Nährstoffauswaschung zunächst auf die Nordhalbkugel beschränkte Auswirkungen vulkanischer Aktivität in Sibirien gewesen seien.[14] Forschungen aus dem Jahr 2013 legen nahe, dass die Eruptionen des Sibirischen Trapps eine Reihe von Folgewirkungen nach sich zogen. So wurde bereits 2011 in einer Studie die Möglichkeit erörtert, dass die magmatischen Flutbasalte riesige Kohle-Lagerstätten entzündeten, wodurch in erheblichem Umfang CO2, Schwefeldioxid und Schwermetalle wie Chrom freigesetzt wurden. Die Analysen ozeanischer Sedimentschichten bestätigten, dass die weiträumig verteilte Flugasche der brennenden Kohleflöze große Mengen an Cenosphären enthielt.[15]

Impakthypothese[Bearbeiten]

Im Sommer 2006 wurde in der Antarktis in Wilkesland ein möglicher Einschlagskrater mit einem Durchmesser von bis zu 500 km entdeckt, der ebenfalls in diese Zeitperiode datiert wurde, der sogenannte Wilkesland-Meteorit. Gegen die Ursache eines Meteoriteneinschlags am Ende des Perms wird allerdings oft das Fehlen des in Meteoriten etwa 1000-fach häufiger als auf der Erde vorkommenden Iridiums in den entsprechenden geologischen Schichten (im Gegensatz zum Artensterben vor 65 Millionen Jahren an der Kreide-Tertiär-Grenze) angeführt. Impaktforscher geben jedoch zu bedenken, dass nicht alle Meteoriten einen gleich hohen Anteil an Iridium mit sich führen. Vor allem Kometen besitzen aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte sehr wenig dieses Edelmetalls, so dass es beim Einschlag eines Kometen folglich auch kaum in der anschließend entstehenden Impaktschicht nachzuweisen ist. Zudem gilt es zu berücksichtigen, dass gerade die größten Einschläge derart viel Energie frei setzen, dass ein Großteil des aus dem Krater ausgeworfenen Materials wieder in den Weltraum geschleudert wird und somit verloren geht. Gerade die größten Einschläge würden somit durch einen immer größeren Mangel an Iridium in der sich bildenden Impaktschicht gekennzeichnet sein. Der Einschlag eines Meteoriten wird zudem als mögliche Ursache für den oben erwähnten Vulkanismus diskutiert.[16] Auch die australische Bedout- Struktur kommt als (Mit-?) Auslöser in Frage.

Bakterielle Erzeugung von Methan und Halogenkohlenwasserstoffen[Bearbeiten]

Als weitere mögliche Ursache wird schließlich die Freisetzung von Stoffwechselprodukten von Einzellern angesehen. Bakterien in den Salzseen des Zechsteinmeeres könnten nach einer 2008 veröffentlichten Theorie eine Mitschuld am Artensterben haben, indem sie Halogenkohlenwasserstoffe in großen Mengen an die Atmosphäre abgaben. Diese Substanzen greifen die Ozonschicht an und schädigen Pflanzen.[17] Daneben wird in der wissenschaftlichen Literatur auch eine Massenvermehrung von sogenannten Methanbildnern in den zunehmend sauerstoffreien ozeanischen Habitaten diskutiert, die eventuell dazu beitrugen, dass sich die biologische Krise an der Perm-Trias-Grenze weiter verschärfte.[18]

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Referenzen[Bearbeiten]

  1. a b Y. G. Jin, Y. Wang, W. Wang, Q. H. Shang, C. Q. Cao, D. H. Erwin: Pattern of Marine Mass Extinction Near the Permian–Triassic Boundary in South China. In: Science. 289, Nr. 5478, 2000, S. 432–436. doi:10.1126/science.289.5478.432. PMID 10903200.
  2. The Great Dying - NASA Science. Abgerufen am 30. April 2011.
  3.  R. V. Sole und M. Newman: Extinctions and Biodiversity in the Fossil Record. In: Encyclopedia of Global Environmental Change - Volume Two: The earth system: biological and ecological dimensions of global environment change. John Wilely & Sons, Chichester 2002, ISBN 978-0-471-97796-4, S. 297-391.
  4. Borja Cascales-Miñana and Christopher J. Cleal: The plant fossil record reflects just two great extinction events. In: Terra Nova. 26, Nr. 3, 2013, S. 195–200. doi:10.1111/ter.12086.
  5. Yin Hongfu, Zhang Kexin, Tong Jinnan, Yang Zunyi und Wu Shunbao: The Global Stratotype Section and Point (GSSP) of the Permian-Triassic Boundary. In: Episodes. 24, Nr. 2, 2001, S. 102–114.
  6. Yin HF, Sweets WC, Yang ZY, Dickins JM,: Permo-Triassic Events in the Eastern Tethys. In: Cambridge Univ. Pres, Cambridge. 1992.
  7. Seth D. Burgess, Samuel Bowring, Shu-zong Shen: High-precision timeline for Earth’s most severe extinction. (html) In: pnas. 111, Nr. 9, 2014. doi:10.1073/pnas.1317692111.
  8. Sabine Schmidt: Das Massenaussterben an der Perm/Trias-Grenze. (Memento vom 31. März 2012 im Internet Archive) Vorlesungsreihe „Die Erde“ des Instituts für Geowissenschaften, Universität Kiel
  9. Stephan V. Sobolev, Alexander V. Sobolev, Dmitry V. Kuzmin, Nadezhda A. Krivolutskaya, Alexey G. Petrunin, Nicholas T. Arndt, Viktor A. Radko, Yuri R. Vasiliev: Linking mantle plumes, large igneous provinces and environmental catastrophes. (PDF) In: Nature. 477, Nr. 7364, September 2011, S. 312–316. doi:10.1038/nature10385. (abgerufen am 1. Juni 2015)
  10. Yadong Sun, Michael M. Joachimski, Paul B. Wignall, Chunbo Yan, Yanlong Chen, Haishui Jiang, Lina Wang, Xulong Lai: Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse. (PDF) In: Science. Nr. 366, Oktober 2012. doi:10.1126/science.1224126.
  11. M. O. Clarkson, S. A. Kasemann, R. A. Wood, T. M. Lenton, S. J. Daines, S. Richoz, F. Ohnemueller, A. Meixner, S. W. Poulton, E. T. Tipper: Ocean acidification and the Permo-Triassic mass extinction. (html) In: Science. 348, Nr. 6231, April 2015, S. 229–232. doi:10.1126/science.aaa0193.
  12. Royer: CO2-forced climate thresholds during the Phanerozoic. (PDF) In: Geochimica et Cosmochimica Acta. 70, Nr. 23, 2006, S. 5665-75. Bibcode: 2006GeCoA..70.5665R. doi:10.1016/j.gca.2005.11.031.
  13. Guinan, Ribas Our Changing Sun: The Role of Solar Nuclear Evolution and Magnetic Activity on Earth's Atmosphere and Climate. In: Montesinos, Benjamin; Gimenez, Alvaro; Guinan, Edward F. (Hrsg.): The Evolving Sun and its Influence on Planetary Environments, 269. Astronomical Society of the Pacific, San Francisco 2002, ISBN 1-58381-109-5.
  14. Global Extinction: Gradual Doom Is Just As Bad As Abrupt, Pressemitteilung der University of Cincinnati zur Arbeit der Forschungsgruppe von Thomas J. Algeo, 3. Februar 2012
  15. Stephen E. Grasby, Hamed Sanei, Benoit Beauchamp: Catastrophic dispersion of coal fly ash into oceans during the latest Permian extinction. (PDF) In: Nature Geoscience. 4, Februar 2011, S. 104–107. doi:10.1038/ngeo1069. (abgerufen am 2. Juni 2015)
  16.  Adrian P. Jones; David G. Price; Paul S. DeCarli; Richard Clegg: Impact Decompression Melting: A Possible Trigger for Impact Induced Volcanism and Mantle Hotspots?. In: C. Koeberl und F. Martinez-Ruiz (Hrsg.): Impact markers in the Stratigraphic Record. Springer Verlag, Berlin 2003, ISBN 3-540-00630-3, S. 91-120 (http://www.mantleplumes.org/WebDocuments/JonesSpringer2003.pdf).
  17. Mass extinctions: Peter Ward: The microbes strike back, New Scientist 9. Feb. 2008; Spiegel, 2009
  18. Daniel H. Rothman, Gregory P. Fournier, Katherine L. French, Eric J. Alm, Edward A. Boyle, Changqun Cao, Roger E. Summons: Methanogenic burst in the end-Permian carbon cycle. (html) In: pnas. 111, Nr. 15, April 2014, S. 5462–5467. doi:10.1073/pnas.1318106111.