Op een bepaald moment in de geschiedenis zijn bijna alle soorten op land en zee verdwenen. We weten nu waarom. De massa-extinctie van het Perm, informeel aangeduid als de Great Dying, wordt beschouwd als een van de grootste geologische gebeurtenissen in de geschiedenis van het leven op aarde. In relatief korte tijd verdween ongeveer 70% van de gewervelde dieren die op het land leefden en ongeveer 90% van de mariene soorten van de aardbodem. Het massale uitsterven van het Perm werd, om eerlijk te zijn, zojuist de grootste aardse ramp. De aarde is voor ons immers in de eerste plaats leven.
Tien jaar geleden was het niet met zekerheid bekend welke trigger deze zeer dodelijke ramp 252 miljoen jaar geleden veroorzaakte. De reden was in mysterie gehuld, wetenschappers stelden tientallen theorieën voor.
En dus, meer recentelijk, hebben de vooruitgang in de dateringstechnologie en de zoektocht naar geologisch bewijs een precieze indicatie gegeven. De meeste wetenschappers op aarde zijn het erover eens dat het grootste van de Big Five-uitstervingen werd veroorzaakt door een miljoen jaar vulkanische activiteit.
Maar is dit raadsel opgelost? Niet echt.
Foto: hi-news.ru
Ja, ergens in het noordwesten van Siberië kwam ergens ongeveer 5 miljoen kubieke kilometer lava uit - genoeg om het aardoppervlak 10 meter diep te bedekken - en dit gebeurde net voordat de massa-uitsterving begon. Dit leidde tot het vrijkomen van enorme hoeveelheden broeikasgassen die de opwarming van de aarde hebben ondersteund en de levensondersteunende systemen op aarde ernstig hebben verstoord.
Niettemin blijven de exacte details van hoe dit precies leidde tot het uitsterven van zoveel levensvormen het onderwerp van fel wetenschappelijk debat.
Promotie video:
En dit is niet alleen academische interesse. Deze catastrofale gebeurtenis speelde een belangrijke rol bij het vormgeven van de flora en fauna die we vandaag zien. Bovendien zijn er duidelijke parallellen tussen de omgevingsveranderingen die toen plaatsvonden en die vandaag worden waargenomen. Sommigen zeggen dat het vergroten van het bewustzijn van onze soort van de tijd dat het leven bijna ophield, ons zal helpen ons eigen voortbestaan op lange termijn te verzekeren.
In 1980 leverden Louis en Walter Alvarez, een vader en zoon aan de University of California, Berkeley, nieuw en overtuigend bewijs dat de beroemdste massa-extinctie - die 66 miljoen jaar geleden plaatsvond - het resultaat was van een enorme vallende asteroïde. En ze wekten een golf van belangstelling op voor de oorzaken van andere massa-uitstervingen, waaronder de grootste van het late Perm.
Foto: hi-news.ru
Destijds hadden westerse uitstervingsjagers minder bewijs om toegang te krijgen omdat ze zich in China en Rusland bevonden, niet in de meest open landen. Maar dit weerhield hen er niet van om verschillende theorieën voor te stellen.
Sommigen hebben gewezen op de bijwerkingen van de vorming van het Pangaea-supercontinent, zoals het verlagen van de diepte van het mariene leefgebied, waar de meeste mariene soorten leefden. Anderen hebben gewezen op een scherpe daling van de zuurstof in monsters van laat-Perm-gesteenten en een daling van de zeespiegel - beide zouden kunnen verklaren waarom mariene soorten zo'n slechte ervaring hadden.
Anderen hebben een massale uitstoot van methaan uit de zeebodem gesuggereerd. Er was ook de mogelijkheid dat het intense vulkanisme dat zoveel vulkanisch gesteente achterliet in Siberië een bijzondere factor was. Elke volgende lavastroom verspreidde zich over de vorige en creëerde een reeks getrapte heuvels. Ze kregen de naam Siberische vallen - van de Zweedse "trapp", dat wil zeggen trappen.
"Men dacht dat het einde van de massa-uitsterving in het Perm zich over enkele miljoenen jaren had verspreid", zegt Paul Vignal, een geoloog aan de Universiteit van Leeds die in september 2015 The Worst of Times over massa-extincties publiceerde.
Na het verzamelen van monsters in de Dolomieten, Italië, concludeerden Vignal en Anthony Hallam van de Universiteit van Birmingham in een artikel dat in 1992 werd gepubliceerd dat het uitsterven feitelijk tienduizenden of duizenden jaren heeft geduurd.
Dit korte tijdsbestek heeft velen ertoe aangezet op zoek te gaan naar een korte maar acute catastrofe die het uitsterven zou kunnen verklaren, bijvoorbeeld de val van een asteroïde.
Sommige wetenschappers pleiten voor dit idee en wijzen op zeldzame korrels schokkwarts in Australië - zandkorrels die zich op de plaats van de vermeende inslag bevonden en tijdens dit proces aan een sterke fysieke impact werden blootgesteld. Andere wetenschappers die op Antarctica werken, hebben helium en argon ontdekt met een isotopenverhouding die vergelijkbaar is met die van koolstofrijke meteorieten in het vroege zonnestelsel.
Maar er werd geen inslagkrater gevonden en alles stierf uit.
"We hebben simpelweg geen geologisch bewijs van een inslag of een andere belangrijke gebeurtenis die zou kunnen leiden tot een uitsterving van deze omvang, behalve de Siberische vallen", zegt Jonathan Payne, een geoloog en massa-extinctiespecialist aan de Stanford University in Californië, VS.
Foto: hi-news.ru
Naarmate de dateringsmethoden verbeterden en monsters werden verzameld, werd vulkanisme geleidelijk de belangrijkste boosdoener - vooral nadat wetenschappers concludeerden dat Siberische vallen ongeveer een miljoen jaar geleden werden gevormd, en niet 10-50 miljoen jaar, zoals eerder werd gedacht.
De gevolgen van de Siberische vallen waren verschrikkelijk. De grootste effecten werden waargenomen in de oceanen, met name op de zeebodem.
Veel groepen zijn volledig verdwenen, waaronder een van de eerste groepen geleedpotigen - trilobieten - en primitieve rugoses, koralen, blastoïden, familieleden van moderne zee-egels en zeesterren. Anderen, zoals brachiopoden, bryozoën, inktvisachtige ammonieten en zeelelies, hebben het grootste deel van hun soort verloren.
De zwemmers hadden iets meer geluk: acanthodes en placoderms stierven uit, maar veel andere vissen en palingachtige conodonten bleven praktisch intact.
Ook terrestrische organismen werden getroffen. Veel grote groepen werden vernietigd, waaronder de gorgonops, de sabeltandige dominante roofdieren van die tijd en de omvangrijke herbivore pareiasauriërs.
Volgens Dmitry Shcherbakov van het Paleontologisch Instituut in Moskou werd ongeveer 40% van de insectenfamilies uit het einde van het Perm vernietigd. Veel equatoriale groepen, zoals kakkerlakken en krekels, trokken naar het noorden toen de temperatuur steeg.
In termen van planten zijn de bossoorten praktisch verdwenen.
Foto: hi-news.ru
Veel groepen dominante gymnospermen zijn in verval geraakt. Er wordt al ongeveer 10 miljoen jaar geen steenkool geproduceerd, wat wijst op het verdwijnen van turfvormende planten. Een ander teken van ondubbelzinnige dodelijke vernietiging van planten is de "paddenstoelensprong" - een enorme toename van het aantal gefossiliseerde schimmelsporen.
"Dit wordt geïnterpreteerd als het resultaat van een explosie van paddenstoelen die op dode of stervende bomen leven", zegt Barry Lomax van de Universiteit van Nottingham in het VK. "We hebben zoiets niet gezien op een andere geologische grens."
Een nauwkeurige analyse van wat stierf en wanneer het stierf, biedt dus enkele van de beste aanwijzingen die zullen verklaren hoe Siberische vallen zo'n grote impact hadden kunnen hebben.
Toen Vinyal en collega's van de China University of Terrestrial Sciences in Wuhan in detail de monsters onderzochten die het lot van 537 mariene soorten in China lieten zien, ontdekten ze dat 92 procent van hen was vernietigd. Ze ontdekten ook dat het uitsterven plaatsvond in twee fasen, gescheiden door 180.000 jaar.
De eerste was vooral fataal voor bewoners van ondiep water, zoals koralen, die op de bodem van microscopisch kleine dieren fusuliniden en plankton van radiolarians leefden. Het uitsterven van de tweede golf vond plaats in de diepten van de oceaan.
Nieuwe soorten ontwikkelden zich vrij snel na de eerste golf, maar het herstel verliep veel langzamer na de tweede, hoogstwaarschijnlijk vanwege langetermijnredenen die de diepe fundamenten van veel ecosystemen ondermijnden. Ander bewijsmateriaal van plantenresten die op Groenland en Antarctica zijn teruggevonden, ondersteunt het idee van een dubbele massa-extinctie.
Wat was het met het Siberische vulkanisme dat zoveel vernietiging voor het leven veroorzaakte in zijn verschillende Permische manifestaties?
Samen met de lava kwamen enorme hoeveelheden broeikasgassen en andere schadelijke gassen naar buiten. Deze omvatten enorme hoeveelheden kooldioxide en zwaveldioxide, wat leidde tot stijgende temperaturen.
Foto: hi-news.ru
De opwarming van de oceanen verminderde hun vermogen om zuurstof vast te houden, en de stromingen die normaal gesproken zuurstof naar de diepte voerden, konden vertragen of stoppen. Aangenomen wordt dat zuurstofgebrek de belangrijkste oorzaak is geweest van het uitsterven van de zee, zoals blijkt uit gesteentemonsters op de grens tussen twee geologische perioden op verschillende locaties over de hele wereld.
"Bijna al het sediment waar we naar keken, ging van rijk aan zuurstof en leven naar arm aan zuurstof en leven", zegt Mike Benton, paleontoloog aan de Universiteit van Bristol. "Deze lijn is zo absoluut als de snede van een mes en is duidelijk zichtbaar."
Sommigen wijzen erop dat naarmate het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer toenam, het niveau ook in de oceanen toenam, het water zuurder werd en minder snel mariene organismen aanmoedigde om hun schelpen te maken. Het verhoogde kooldioxidegehalte in het algemeen had een negatief effect op het zuurstofuitwisselingssysteem van zeedieren.
"Mensen praten over de dodelijke drie-eenheid van opwarming, verzuring en deoxygenatie", zegt Payne, die beweert dat verzuring tienduizenden jaren kan duren. "Al deze dingen hebben invloed op het leven van zeedieren, hun metabolisme en het gebruik van zuurstof."
Vignal speelt echter de rol van oceaanverzuring. "Als je het oceaanoppervlak verzuurt, zal dat ongetwijfeld ook gebeuren, maar de meeste organismen kunnen nog steeds hun schelpen maken omdat ze het in hun lichaam doen, zonder contact met het omringende zeewater."
De opwarming had aanzienlijke gevolgen voor het land - maar onvergelijkbaar met de gevolgen die destijds tot dergelijke uitstervingen leidden. Geologen geven de schuld aan het vrijkomen van schadelijke CFK-achtige gassen zoals chloormethaan.
Deze gassen worden verondersteld te worden gegenereerd wanneer lagen steenkool en zout opwarmen terwijl magma naar het Siberische oppervlak beweegt. Ze leiden tot de vernietiging van de ozonlaag, wat leidt tot een aanzienlijke toename van de blootstelling aan schadelijke ultraviolette straling van de zon.
Argumenten om deze theorie te ondersteunen kwamen naar voren in 2004, toen Henk Vischer van de Universiteit van Utrecht in Nederland het bewijs presenteerde van een significante toename van gefossiliseerde gemuteerde lymfoïde sporen tijdens de late Perm-massa-extinctie.
Anderen hebben gesuggereerd dat omgevingsstressoren zoals verhoogde droogte, in plaats van verhoogde straling, mutaties kunnen hebben veroorzaakt. Lomax ondersteunt echter de theorie van Vischer. "Er zijn andere periodes van langdurige droogte geweest en we zien geen bewijs van enige associatie met sporenmutatie, dus het lijkt logischer om ze toe te schrijven aan UV-straling."
Foto: hi-news.ru
De gassen die uit de vulkanen ontsnapten, vormden carbolzuur, zwavelzuur en andere zuren, die vielen in de vorm van zure regen, waardoor het gevaar voor het milieu groter werd. Dit toont aan hoe de omgeving soorten van de ene op de andere dag direct en indirect kan vernietigen.
"Verlies van planten door UV-straling en zure regen had de ruggengraat van de voedselketen op het land moeten wegnemen, wat zou hebben geleid tot uithongering van herbivoren, die op hun beurt de voedselbron waren voor carnivoren", zegt Benton.
Velen zijn van mening dat deze ecosysteemrelaties moeten worden overwogen door de mensen van de 21e eeuw, aangezien onze activiteit de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer tot een extreem niveau verhoogt. Het uitsterven van het einde van de Perm-periode geeft stof tot nadenken.
"In wezen creëren of versnellen we het einde van de Perm-massa-extinctie", zegt Vignal. “Het zal echter lang duren om de oceanen op te warmen, en modellen laten zien dat de oceanen in termen van opgelost zuurstofgehalte over 200-300 jaar in de problemen zullen komen, en problemen met de oceanencirculatie zullen binnen een paar duizend jaar verschijnen. Wie weet wat we dan zullen doen."
Foto: hi-news.ru
Payne wijst erop dat de massale uitsterving van het late Perm kan worden beschouwd als gunstig voor het leven op de lange termijn - het totale aantal soorten op aarde groeide uiteindelijk zelfs nog meer dan het deed - maar de tijdlijn biedt geen voedsel voor troost.
"De grootste uitsterving in de levensgeschiedenis heeft veel te maken met de veranderingen in het milieu die vandaag plaatsvinden en die kunnen worden verwacht in de komende 100-1000 jaar", zegt hij. "In feite zal dit op de lange termijn een stimulerend effect hebben op de diversiteit van het ecosysteem, maar herstel zal miljoenen jaren duren, dus het verlies aan diversiteit is nauwelijks gunstig voor de menselijke samenleving."
In zijn boek The Great Paleozoic Crisis uit 1993 vergeleek de Amerikaanse paleobioloog Doug Erwin het probleem van het beoordelen van de mogelijke oorzaken van de massa-uitsterving in het einde van het Perm met de situatie waarin Hercule Poirot zich in Murder on the Orient Express bevond. Rechercheur Agatha Christie concludeert uiteindelijk dat alle passagiers in de trein betrokken waren bij de moord.
In zijn laatste boek beschrijft Vignal Poirots conclusie dat "iedereen het deed" als "lui". In plaats daarvan noemt hij het voorbeeld van Sarah Lund, ster van het Deense misdaaddrama Murder. De lijst met verdachten groeit met elke serie. (Het zou voor ons handiger zijn om Tsjechovs "De Zeemeeuw" als voorbeeld te noemen). De moordenaar van Vignal is vulkanisme, resulterend in opwarming, deoxygenatie van de oceaan en de aantasting van de ozonlaag.
Wetenschappers krijgen echter toegang tot een groeiend aantal steeds nauwkeurigere gegevens die proberen verschillen te isoleren in de exacte combinaties van oorzakelijke factoren voor uitsterven in verschillende ecosystemen, groepen en soorten, die mogelijk geen directe antwoorden bieden. Als dit een misdaadspel is, dan is het erg complex, met een heleboel lijken, en ze werden vermoord met een verscheidenheid aan wapens.
"Omgevingsoorzaken vermenigvuldigen zich in plaats van te tellen, dus het is moeilijk om één ding uit te kiezen", zegt Payne. Dit is geen mislukking van de wetenschap, maar eerder een beschuldiging tegen onze vraag naar eenvoudige antwoorden.
