Klimaforschung

Treibhauseffekt führte zu enormem Massenaussterben

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Vor über 250 Millionen Jahren, lange vor den Dinosauriern, kam es zum größten Massensterben der Erdgeschichte. Analysen von Forschenden des Deutschen GeoForschungsZentrums in Potsdam und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel sagen, sie haben nun den Auslöser gefunden.

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Das Leben vor 252 Millionen Jahren

Zur Zeit des Massenaussterbens gab es noch keine Kontinente, wie wir sie heute kennen, sondern nur einen großen Kontinent: Pangäa. Das Klima dort war warm und die Temperatur der Ozeane betrug zum Teil über 20 Grad Celsius. Außerdem besiedelten viele Tiere das Gebiet, sowohl an Land als auch im Wasser.

Zum Beispiel große, schleimige Salamander und kleine dicke Wesen, die mit ihren Stoßzähnen Wurzeln aus dem Boden wühlen konnten. Außerdem gab es riesige Fleischfresser mit säbelzahnartigen Eckzähnen, die diese kleinen Wesen fraßen. So beschreibt es der Paläontologe Stephen Brusatte. Ein blühendes Ökosystem am Land wie im Ozean – wo es viele Fische, große, Hai-artige Tiere und Korallenriffe gab.

Doch dann starben drei Viertel aller Landlebewesen und 95 Prozent des Lebens im Ozean aus – innerhalb weniger tausend Jahre. Wie das genau passieren konnte, war lange unklar. Aber jetzt haben Forscherinnen und Forscher erstmals die Ursache für das Massensterben an der Perm-Trias-Grenze identifiziert. Hana Jurikova ist die Erstautorin der Studie:

Wir haben herausgefunden, dass es damals zu gigantischen vulkanischen Aktivitäten im heutigen Sibirien kam, was dann auch der Auslöser für das Aussterben war.

Kalkschalen geben Aufschluss über Massenaussterben

Dafür hat Jurikovas Team ein bisher wenig beachtetes Umweltarchiv untersucht: Schalen von fossilen Brachiopoden. Das sind muschelähnliche Organismen, die vor über 250 Millionen Jahren auf dem Boden Ozeans abgelagert wurden und jetzt in den südlichen Alpen zu finden sind. Das Forschungsteam hat den Anteil verschiedener Isotope, also letztlich die chemische Zusammensetzung der Schalen gemessen.

Anhand der Isotop-Messungen konnten wir den pH-Wert des Ozeans rekonstruieren. Er ist ein sehr wichtiger Parameter. Er sagt uns, wie sauer eine Lösung ist. Zudem ermöglicht er die Rekonstruktion des Kohlenstoffkreislaufs, da der pH-Wert des Seewassers eng mit dem CO₂-Gehalt in der Atmosphäre verbunden ist.

Vergrößertes Modell der modernen patagonischen Brachiopodenart Magellania venosa  (Foto: SWR)
Die Forscherin Hana Jurikova mit einem vergrößerten Modell der modernen patagonischen Brachiopodenart Magellania venosa, Maßstab 1:10

Vulkanausbrüche als Auslöser

Die Forscherinnen und Forscher haben ihre Daten in ein Computermodell integriert und damit die Auswirkungen des Vulkanismus auf die Umwelt simuliert. Das Forschungsteam konnte so die Menge des damals durch Vulkane freigesetzten CO₂s berechnen. Insgesamt sei das annähernd die 50-fache Menge im Vergleich zum CO₂-Gehalt aller heutigen Brennstoffreserven gewesen.

Der Vulkanismus dauerte mehrere Jahrtausende an und verursachte dementsprechend einen sehr starken Treibhauseffekt. Weil Atmosphäre und Ozean durch den Kohlenstoffkreislauf aneinandergekoppelt sind und Gase austauschen, hatte die CO₂-Freisetzung im späten Perm auch Auswirkungen auf das Leben in den Meeren.

Zuerst führte es zur extremen Erwärmung. Die Wassertemperaturen sind um fast zehn Grad gestiegen und es fand eine starke Versauerung des Ozeans statt. Viele Meeresarten, vor allem die mir Kalkschale oder Kalkskelett, konnten sich nicht an diese Änderungen anpassen und sind ganz früh ausgestorben.

Bild eines Korallenriffs (Foto: Imago, imago images / OceanPhoto)
Jahrtausende lange Vulkanausbrüche und die damit verbundene Freisetzung von Kohlenstoffdioxid brachten den Kohlenstoffkreislauf aus dem Gleichgewicht. Imago imago images / OceanPhoto

Sauerstoffmangel bedeutete den Tod

Weil die biogeochemischen Kreisläufe sehr eng gekoppelt sind, sei es zu einem Dominoeffekt gekommen: Der starke Anstieg des atmosphärischen CO₂s habe so auch zu dramatischen Veränderungen an Land geführt, wie beispielsweise der chemischen Verwitterung – also dem Lösen von Mineralen aus Gestein. Das wiederum hatte offenbar einen bedeutenden Einfluss auf den Nährstoffkreislauf und somit auf die Entwicklung der Tiere sowohl an Land als auch im Wasser. Dort sei es aufgrund von „Überdüngung“ letztlich zu einer großen Sauerstoffarmut gekommen, die den Tod für die meisten Meeresarten bedeutete.

Auch heute ist der Kohlenstoffkreislauf von großer Bedeutung für das Klima. Die Ozeane sind dabei einer der größten Kohlenstoffspeicher. CO₂ aus der Atmosphäre löst sich im Oberflächenwasser, wird zu einem großen Teil durch Photosynthese in organische Materie umgewandelt, sinkt dann ab und wird so gespeichert. Langfristig ergibt sich so ein Gleichgewicht.

Wenn es zu sehr hohen und schnellen CO₂-Emissionen kommt, wie zum Beispiel die Freisetzung an der Perm-Trias-Grenze oder auch der heutige Klimawandel, dann kommt es zu Störungen dieses Kreislaufs und das System verliert sein Gleichgewicht.

Kohlekraftwerke stoßen CO₂ aus (Foto: Imago, imago images / photothek)
Auch in der heutigen Zeit sind die CO₂-Emissionen durch Kohlekraftwerke immer noch hoch. Sie tragen zum Treibhauseffekt bei. Imago imago images / photothek

Erkenntnisse für den heutigen Klimawandel

Die Ergebnisse des Teams um Hana Jurikova helfen, besser zu verstehen, wie sich die Erde, das Leben darauf und das Klima entwickelt haben. Der Millionen Jahre alte Treibhauseffekt, der tausende von Jahren andauerte, lässt sich sicher nicht einfach mit dem heutigen vergleichen. Aber die Menge an CO₂, die momentan pro Jahr ausgestoßen werden, sind laut Jurikova etwa 14-mal höher als die Spitzenemissionen während des Aussterbens an der Perm-Trias-Grenze.

Das zeigt uns, welchen großen Einfluss die Menschheit auf unseren Planeten hat.

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