Upphovsman:CC0 Public Domain
Livet på jorden har ett långt, men också en extremt turbulent historia. Vid mer än ett tillfälle, majoriteten av alla arter utrotades och en redan högt utvecklad biologisk mångfald krympt till ett minimum igen, förändrar evolutionens gång varje gång. Den mest omfattande massutrotningen ägde rum för cirka 252 miljoner år sedan. Det markerade slutet på den permiska epoken och början på triasepoken. Ungefär tre fjärdedelar av allt landliv och cirka 95 procent av livet i havet försvann inom bara några tusen år.
Gigantiska vulkanaktiviteter i dagens Sibirien och utsläpp av stora mängder metan från havsbotten har länge diskuterats som potentiella utlösare för Permian-Trias-utrotningen. Men den exakta orsaken och händelseförloppet som ledde till massutrotningen förblev mycket kontroversiell. Nu, forskare från Tyskland, Italien och Kanada, inom ramen för det EU-finansierade projektet BASE-LiNE Earth under ledning av professor Dr. Anton Eisenhauer från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel i samarbete med Helmholtz Center Potsdam GFZ German Research Center for Geosciences, har för första gången lyckats rekonstruera hela kaskaden av händelser vid den tiden med hjälp av banbrytande analytiska tekniker och innovativ geokemisk modellering. Studien har publicerats idag i den internationella tidskriften Naturgeovetenskap .
För deras studier, BASE-LiNE Earth-teamet använde ett tidigare ofta försummat miljöarkiv:skal av fossila brachiopoder. "Det här är musseldeliknande organismer som har funnits på jorden i mer än 500 miljoner år. Vi kunde använda välbevarade brachiopodfossil från södra Alperna för våra analyser. Dessa skal deponerades längst ner på de grunda hyllorna Tethys Ocean för 252 miljoner år sedan och registrerade miljöförhållandena kort före och i början av utrotning, "förklarar Dr Hana Jurikova. Hon är första författare till studien, som hon genomförde som en del av projektet BASE-LiNE Earth och sin doktorsavhandling vid GEOMAR.
Genom att mäta olika isotoper av elementet bor i de fossila skalen, laget kunde spåra utvecklingen av pH -värdena i havet för 252 miljoner år sedan. Eftersom havsvatten pH är tätt kopplat till CO 2 koncentration i atmosfären, rekonstruktionen av den senare var också möjlig. För analyserna, laget använde isotopanalyser med hög precision vid GEOMAR samt högupplösta mikroanalyser på den toppmoderna storgeometri sekundära jonmasspektrometern (SIMS) vid GFZ.
"Med denna teknik, vi kan inte bara rekonstruera utvecklingen av atmosfärisk CO 2 koncentrationer, men också tydligt spåra det tillbaka till vulkanisk aktivitet. Upplösningen av metanhydrater, som hade föreslagits som en potentiell ytterligare orsak, är mycket osannolikt baserat på våra uppgifter, "förklarar doktor Marcus Gutjahr från GEOMAR, medförfattare till studien.
Illustration som visar uppkomsten av Permian-Trias massutrotning baserat på fynd från Jurikova et al. (2020). Havets försurning och försvinnande av marint liv i ytan orsakas av en stor utsläpp av vulkanisk CO2 från Siberian Traps. Illustrerad av:Dawid Adam Iurino Kredit:(PaleoFactory, Sapienza University of Rome) för Jurikova et al. (2020).
Som ett nästa steg, laget matade sina data från boret och ytterligare kolisotopbaserade undersökningar av en datorbaserad geokemisk modell som simulerade jordens processer vid den tiden. Resultaten visade att uppvärmning och försurning av havet i samband med det enorma vulkaniska CO 2 injektion i atmosfären var redan dödlig och ledde till utrotning av marina förkalkande organismer redan vid utrotningens början. Dock, kompaniet 2 frigivning gav också ytterligare konsekvenser; med ökade globala temperaturer orsakade av växthuseffekten, kemisk vittring på land ökade också.
Under tusentals år, ökande mängder näringsämnen nådde haven via floder och kuster, som sedan blev överbefruktad. Resultatet blev en storskalig syreförlust och förändring av hela elementära cykler. "Denna domino-liknande kollaps av de sammankopplade livslängda cyklerna och processerna ledde slutligen till den observerade katastrofala omfattningen av massutrotning vid Perm-Trias-gränsen, "sammanfattar doktor Jurikova.
Studien genomfördes inom ramen för det EU-finansierade ITN-projektet BASE-LiNE Earth, där användningen av brachiopoder som miljöarkiv systematiskt studerades för första gången, och relevanta analysmetoder förbättrades och nyutvecklades. "Utan dessa nya tekniker skulle det vara svårt att rekonstruera miljöprocesser för mer än 250 miljoner år sedan i samma detaljnivå som vi har gjort nu, "understryker prof. dr. Anton Eisenhauer från GEOMAR, tidigare BASE-LiNE Earth-projektkoordinator och medförfattare till den nya studien, "dessutom, de nya metoderna kan tillämpas för andra vetenskapliga tillämpningar. "
