Ongeveer 252 miljoen jaar geleden, meer dan 90 procent van al het dierenleven op aarde stierf uit. Deze gebeurtenis, genaamd de "Perm-Trias massa-extinctie, " vertegenwoordigt de grootste catastrofe in de geschiedenis van het leven op aarde. Ecosystemen hebben er bijna vijf miljoen jaar over gedaan om te herstellen en veel aspecten van de gebeurtenis blijven een mysterie.

Een onderzoeksteam, geleid door wetenschappers van de Arizona State University en gefinancierd door NASA en de National Science Foundation, helpt te begrijpen waarom deze uitsterving plaatsvond en waarom het zo lang duurde om te herstellen. De studie, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , werd geleid door ASU School of Earth and Space Exploration afgestudeerde student Feifei Zhang, onder leiding van schoolfaculteitslid Ariel Anbar.

Massale uitsterving van mariene ecosystemen

Voor deze studie is het onderzoeksteam richtte zich op mariene ecosystemen, die werden gedecimeerd tijdens het Perm-Trias massa-extinctie. Eerdere studies hebben aangetoond dat het verlies van opgeloste zuurstof in de oceanen van de aarde, een effect genaamd "mariene anoxie, " speelde een belangrijke rol bij het massale uitsterven. Het team wilde weten wanneer de anoxie plaatsvond, hoe wijdverbreid het was, en hoe lang het aanhield na het uitsterven.

Vooral, het team wilde zien of afzonderlijke perioden van uitsterven die plaatsvonden tijdens de lange herstelperiode werden veroorzaakt door episodes van oceaananoxie en andere veranderingen in het milieu.

Een nieuwe techniek pionieren

Typisch, wetenschappers bepalen het zuurstofgehalte in de oceaan door te kijken naar de overvloed aan pyriet, algemeen bekend als "fool's gold, " en andere elementen en mineralen in oude modderrotsen. Maar modderrotsen geven alleen aanwijzingen voor wat er op een enkele locatie is gebeurd. Wetenschappers moeten tientallen locaties over de hele wereld bemonsteren om het grote plaatje uit modderrotsen af ​​te leiden.

Om dit te overwinnen, het team pionierde met een nieuwe en efficiëntere aanpak. Door de variaties van uraniumisotopen te bestuderen die zijn vastgelegd in carbonaten, het team was in staat om wereldwijde anoxie af te leiden die in de hele oceaan voorkomt met behulp van monsters van een enkele ontsluiting. Deze sedimenten, verzameld in het hedendaagse Iran, werden 252-246 miljoen jaar geleden afgezet in een relatief ondiepe tropische oceaan nabij de evenaar.

De resulterende variaties van uraniumisotopen gaven het team de antwoorden waarnaar ze op zoek waren. Ze konden aantonen dat perioden van uitsterven samenvielen met pulsen van oceaananoxie, gedreven door veranderingen in de oceaancirculatie en nutriëntenniveaus.

"Deze vonst, " zegt Zhang, "biedt belangrijke inzichten in patronen van oceanische milieuveranderingen en hun onderliggende oorzaken, die uiteindelijk verband hielden met intense klimaatopwarming tijdens het vroege Trias."

Klimaatverandering - toen en nu

De ontdekking van dit team vestigt ook de aandacht op de mogelijke effecten van moderne klimaatverandering, omdat de opwarming van de aarde de ultieme oorzaak was van anoxie op zee in de vroege Trias-periode.

"Een van de meest interessante en verontrustende dingen over het uitsterven van het Perm-Trias is hoe vergelijkbaar die gebeurtenissen zijn met wat er vandaag gebeurt, ", zegt co-auteur Stephen Romaniello. "Vergelijkbaar met wat er gebeurde tijdens de Perm-periode, de moderne oceanen van de aarde worden geconfronteerd met een snelle klimaatopwarming en verbeterde nutriëntenstromen."

Punt in feite, wetenschappers hebben meer dan 400 dode zones in de moderne oceanen ontdekt. Deze zijn meestal gekoppeld aan verhoogde nutriëntenstromen in kustgebieden, en door de opwarming van de aarde zullen deze zones in de toekomst waarschijnlijk dramatisch uitbreiden.

"Ons werk laat zien dat als we doorgaan op onze huidige koers, er is een goede kans dat zuurstoftekort de uitdagingen waarmee mariene organismen nu al worden geconfronteerd, zal verergeren, " voegde co-auteur Thomas Algeo toe.