Massutrotningen i slutet av permperioden för 252 miljoner år sedan – en av de stora omsättningarna av livet på jorden – verkar ha utspelat sig annorlunda och vid olika tidpunkter på land och i havet, enligt nyligen redigerade fossiler sängar från Sydafrika och Australien.

Nya tidsåldrar för fossiliserade ryggradsdjur som levde precis efter döden av faunan som dominerade den sena permperioden visar att ekosystemförändringarna började hundratusentals år tidigare på land än i havet, vilket slutligen resulterar i att upp till 70 % av landlevande ryggradsdjursarter dör. Den senare marina utrotningen, där nästan 95 % av havsarterna försvann, kan ha inträffat under tiotusentals år.

Även om de flesta forskare tror att en serie vulkanutbrott, förekommer i stora pulser under en period av en miljon år i det som nu är Sibirien, var den primära orsaken till utrotningen av slutperm, fördröjningen mellan landutrotningen på södra halvklotet och den marina utrotningen på norra halvklotet tyder på olika omedelbara orsaker.

"De flesta trodde att den terrestra kollapsen började samtidigt som den marina kollapsen, och att det hände samtidigt på södra halvklotet och på norra halvklotet, sa paleobotanisten Cindy Looy, University of California, Berkeley, docent i integrativ biologi. "Det faktum att de stora förändringarna inte var synkrona på norra och södra halvklotet har stor effekt på hypoteser om vad som orsakade utrotningen. En utrotning i havet gör inte, i sig, måste ha samma orsak eller mekanism som en utrotning som hände på land."

Bidrog förlust av ozonskikt till utrotning?

Medlemmar av Looys labb har genomfört experiment på levande växter för att avgöra om en kollaps av jordens skyddande ozonskikt kan ha bestrålat och utplånat växtarter. Andra globala förändringar – ett värmande klimat, en ökning av koldioxid i atmosfären och en ökning av havsförsurningen – inträffade också runt slutet av permperioden och början av trias och bidrog troligen.

På mark, utrotningen av ryggradsdjur i slutet av perm är bäst dokumenterad i Gondwana, den södra halvan av superkontinenten känd som Pangea som så småningom separerades i de kontinenter vi idag känner som Antarktis, Afrika, Sydamerika och Australien. Där, i den sydafrikanska Karoo Basin, populationer av stora växtätare, eller växtätare, skiftat från Daptocephalus-sammansättningen till Lystrosaurus-sammansättningen. Dessa grupper är nu utrotade.

I havet, utrotningen är bäst dokumenterad på norra halvklotet, i synnerhet av kinesiska fossiler. Utrotningen av slutperm är kanske bäst förknippad med trilobiters bortgång.

För att förbättra tidigare datum för landutrotningen, ett internationellt team av forskare, inklusive Looy, genomfört uran-bly-datering av zirkonkristaller i en välbevarad vulkanisk askfyndighet från Karoo Basin. Looy, som också är curator för paleobotanik vid campus Museum of Paleontology och curator för gymnospermer vid universitetet och Jepson Herbaria, bekräftade att sediment från flera meter ovanför det daterade lagret saknade Glossopteris-pollen, bevis på att dessa fröormbunkar, som brukade dominera den sena permiska Gondwanan-floran, utrotades vid den tiden.

Vid 252,24 miljoner år gammal, zirkonerna – mikroskopiska silikatkristaller som bildas i stigande magma inuti vulkaner och som spys ut i atmosfären under utbrott – är 300, 000 år äldre än datum som erhölls för den bekräftade perm-trias (P-T) gränsen i Kina. Detta betyder att sedimentlagret som antas innehålla P-T-gränsen i Sydafrika faktiskt var minst 300, 000 år för gammal.

Datum för en askdeponering i Australien, precis ovanför lagren som dokumenterar den första växtens utrotning, på samma sätt kom in nästan 400, 000 år äldre än trott. Det verket publicerades i januari av Christopher Fielding och kollegor vid University of Nebraska i Lincoln.

"Karoo Basin är affischbarnet för omsättningen av ryggradsdjur i slutet av Perm, men tills nyligen, det var inte väl daterat, " sade Looy. "Vårt nya zirkondatum visar att basen av Lystrosaurus-zonen föregår den marina utrotningen med flera hundra tusen år, liknande mönstret i Australien. Detta betyder att både blom- och djuromsättningen i Gondwana inte är synkroniserad med den marina biotiska krisen på norra halvklotet.

"Sedan några år tillbaka vi har vetat att – i motsats till den marina massutrotningen – fortsatte pulserna av störning av liv på land djupt in i triasperioden. Men att starten på den terrestra omsättningen skedde så långt innan den marina utrotningen var en överraskning."

I deras papper, Looy och ett internationellt team av kollegor drog slutsatsen "att större hänsyn bör tas till en mer gradvis, komplex, och nyanserad övergång av terrestra ekosystem under Changhsingian (den sista delen av Perm) och, eventuellt, den tidiga triasen."

Looy och kollegor publicerade sina resultat den 19 mars i tidskriften open access Naturkommunikation .