Al decenia, wetenschappers hebben onderzoek gedaan rond de vijf grote massale uitstervingen die de wereld waarin we leven hebben gevormd. De uitstervingen dateren van meer dan 450 miljoen jaar met de laat-Ordovicium-massale uitsterving tot de dodelijkste uitsterving, het uitsterven van het Laat-Perm 250 miljoen jaar geleden, waarbij meer dan 90 procent van de soorten werd uitgeroeid.

Door de jaren heen, wetenschappers hebben de belangrijkste oorzaken van de massale uitstervingen ontdekt, waaronder enorme vulkaanuitbarstingen, opwarming van de aarde, asteroïde botsingen, en zure oceanen als mogelijke boosdoeners. Andere factoren die zeker een rol spelen, zijn onder meer methaanuitbarstingen en anoxische gebeurtenissen in de zee - wanneer oceanen levensondersteunende zuurstof verliezen.

De gebeurtenissen die de laat-Ordovicium-massale uitsterving of LOME van zeedieren en planten veroorzaakten, zijn tot nu toe grotendeels een mysterie gebleven. Het Ordovicium was een dynamisch tijdsinterval in de geschiedenis van de aarde dat een grote toename van de mariene biologische diversiteit en een klimaatovergang van broeikas naar ijskelder registreerde. Onderzoekers geloven dat deze afkoelingsperiode, die culmineerde in de eerste Phanerozoïcum ijstijd leidde tot de laat-Ordovicium massale uitsterving.

Nu een team van onderzoekers, waaronder Maya Elrick van de Universiteit van New Mexico, Elricks voormalige masterstudent Rick Bartlett, nu promoveert aan de Louisiana State University, James Wheeley van de Universiteit van Birmingham (Engeland) en Andre Desrochers van de Universiteit van Ottawa, hebben geochemisch bewijs ontcijferd dat is achtergelaten in marien kalksteensediment dat suggereert dat dit uitsterven werd veroorzaakt door een periode van wereldwijde afkoeling die een wereldwijde anoxische gebeurtenis in de zee veroorzaakte.

Het onderzoek, "Abrupte mondiale oceaananoxie tijdens laat-Ordovicium-vroeg Siluur gedetecteerd met behulp van uraniumisotopen van mariene carbonaten, " werd vandaag gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ). Het werd ondersteund, gedeeltelijk, door een driejarige $ 680, 000 National Science Foundation-beurs.

"Deze uitsterving is de eerste van de 'big five' uitstervingen die de aarde troffen en ons onderzoek geeft aan dat het samenviel met de abrupte ontwikkeling van wijdverbreide anoxie in de oceaan die minstens 1 miljoen jaar duurde, ' zei Elrick.

Werken met een internationale crew, Elrick en haar team reisden naar Anticosti Island in de St. Lawrence zeeweg van Quebec, Canada, waar ze kalksteenmonsters verzamelden. De geretourneerde monsters werden geanalyseerd op uraniumisotopen met behulp van een massaspectrometer die is gehuisvest in het UNM-departement voor Aard- en Planetaire Wetenschappen. Resultaten van de studie geven aan dat abrupte en wijdverbreide anoxie in de zee plaatsvond op hetzelfde moment dat 85 procent van het zeeleven uitstierf.

"Deze resultaten leverden het eerste bewijs voor abrupte wereldwijde oceaananoxie die begon en voortduurt tijdens piek- en afnemende glaciale omstandigheden, " zei Elrick. "We suggereren dat de anoxie werd veroorzaakt door wereldwijde afkoeling die de oceaancirculatie op grote schaal reorganiseerde en leidde tot verminderde zuurstofvoorziening in de diepzee en, verbeterde nutriëntenstromen, die fytoplanktonbloei veroorzaakte en de gebieden met lage zuurstofconcentraties uitbreidde. Deze resultaten leveren ook het eerste bewijs voor wijdverbreide anoxie in de oceaan die begint en voortduurt tijdens glaciale omstandigheden."

Het onderzoek van Elrick en Bartlett is de eerste studie van dit type waarbij gebruik wordt gemaakt van een geochemische proxy (uraniumisotopen) die de volledige zuurstofconcentratie in de oceaan integreert. De resultaten komen overeen met wat andere wetenschappers eerder hadden gezegd, hoewel de eerdere studies alleen lokale zuurstofconcentraties beoordeelden in plaats van globaal geïntegreerde concentraties. Verder, Elrick en haar team modelleren de wereldwijde zuurstofconcentraties in de oceaan om te evalueren hoeveel van de zeebodem anoxisch is geworden tijdens het uitsterven van het Laat-Ordovicium.

Het team vergeleek de omstandigheden 450 miljoen jaar geleden met die van vandaag en stelde vast dat er ongeveer 15 procent meer anoxische zeebodem was tijdens het massale uitsterven van het laat-Ordovicium. De moderne oceaan heeft minder dan een half procent van de zeebodem die anoxisch is (voornamelijk de Zwarte Zee), dus een toename van 15 procent in anoxie op de zeebodem is behoorlijk significant.

"Anticosti-eiland is het beste natuurlijke laboratorium ter wereld voor het bestuderen van fossielen en sedimentaire lagen die dateren van de eerste massale uitsterving bijna 445 miljoen jaar geleden. Het eiland wacht nu op erkenning op het UNESCO-werelderfgoedprogramma vanwege zijn uitzonderlijke geologie en paleontologie, " zei Andre Desrochers van de Universiteit van Ottawa.

Elrick bestudeert ook drie van de andere 'big five' massa-extincties met behulp van uraniumisotopen als zuurstofproxy.

"Tot nu toe heeft elk van hen wijdverbreide anoxie geassocieerd met hen, dus we ontdekken dat lage zuurstofconcentraties in zeewater een grote doodsoorzaak zijn, "Elrick zei"

Deze resultaten voor de afgelopen 'big five' massa-extincties hebben implicaties voor de moderne uitsterving die onze planeet momenteel doormaakt.

"We verwarmen en verzuren de oceanen vandaag en warmere oceanen bevatten steeds minder zuurstof. Sommige mariene organismen kunnen de hitte en de zuurgraad aan, maar niet het gebrek aan zuurstof", zei Elrick. "Al deze dingen gebeuren vandaag de dag en de resultaten van de late Ordovicium-studie wijzen op de potentiële ernst van anoxie in de zee als een uitstervingsmotor voor veel van de vroegere en voortdurende biologische uitstervingsgebeurtenissen."