De ernstigste massa-extinctie in de geschiedenis van de aarde vond plaats met bijna geen vroege waarschuwingssignalen, volgens een nieuwe studie door wetenschappers van MIT, China, en elders.

De massa-extinctie aan het einde van het Perm, die 251,9 miljoen jaar geleden plaatsvond, doodde meer dan 96 procent van de mariene soorten van de planeet en 70 procent van het aardse leven - een wereldwijde vernietiging die het einde van de Perm-periode markeerde.

De nieuwe studie, vandaag gepubliceerd in de GSA-bulletin , meldt dat in de ongeveer 30 000 jaar voorafgaand aan het einde van het Perm uitsterven, er is geen geologisch bewijs dat soorten beginnen uit te sterven. De onderzoekers vonden ook geen tekenen van grote schommelingen in de temperatuur van de oceaan of dramatische stromen van koolstofdioxide in de atmosfeer. Toen oceaan- en landsoorten uitstierven, dat deden ze massaal, over een periode die geologisch ogenblikkelijk was.

"We kunnen met zekerheid zeggen dat er geen eerste pulsen van uitsterven binnenkwamen, " zegt co-auteur Jahandar Ramezani, een onderzoekswetenschapper in het MIT's Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen. "Een levendig marien ecosysteem bleef bestaan ​​tot het einde van Perm, en dan knal - het leven verdwijnt. En de grote uitkomst van dit artikel is dat we geen vroege waarschuwingssignalen van het uitsterven zien. Alles gebeurde geologisch heel snel."

Ramezani's co-auteurs zijn onder meer Samuel Bowring, hoogleraar geologie aan het MIT, samen met wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen, het Nationaal Natuurhistorisch Museum, en de Universiteit van Calgary.

Ontbrekende stukjes vinden

Al meer dan twee decennia, wetenschappers hebben geprobeerd de timing en duur van de massa-extinctie aan het einde van het Perm vast te stellen om inzicht te krijgen in de mogelijke oorzaken ervan. De meeste aandacht is besteed aan goed bewaarde lagen fossielrijke gesteenten in het oosten van China, op een plaats die bij geologen bekend staat als de Meishan-sectie. Wetenschappers hebben vastgesteld dat dit deel van sedimentair gesteente is afgezet in een oud oceaanbekken, net voor en iets na het einde van het Perm uitsterven. Als zodanig, men denkt dat de Meishan-sectie tekenen van hoe het leven op aarde en het klimaat verging in de aanloop naar de rampzalige gebeurtenis te behouden.

"Echter, de Meishan-sectie werd afgezet in een diep wateromgeving en is sterk gecondenseerd, " zegt Shuzhong Shen van het Nanjing Instituut voor Geologie en Paleontologie in China, die de studie leidde. "Het rockrecord is mogelijk onvolledig." Het hele uitstervingsinterval in Meishan omvat slechts 30 centimeter oude sedimentaire lagen, en hij zegt dat het waarschijnlijk is dat er perioden waren in deze specifieke oceaanomgeving waarin sedimenten niet bezonken, het creëren van "depositionele hiaten" waarin enig bewijs van leven of omgevingsomstandigheden mogelijk niet zijn geregistreerd.

1994, Shen nam Bowring, samen met paleobioloog Doug Erwin, nu curator van paleozoïsche ongewervelde dieren in het National Museum of Natural History en co-auteur van het artikel, op zoek naar een vollediger uitstervingsrecord in Penglaitan, een veel minder bestudeerd stuk rots in de Zuid-Chinese provincie Guangxi. De Penglaitan-sectie is wat geologen beschouwen als 'zeer uitgebreid'. Vergeleken met de 30 centimeter sedimenten van Meishan, De sedimentaire lagen van Penglaitan vormen een veel meer uitgebreide 27 meter die in dezelfde periode werden afgezet, net voordat de belangrijkste uitstervingsgebeurtenis plaatsvond.

"Het komt uit een ander deel van het oude oceaanbekken, dat dichter bij het continent was, waar je koraalriffen kunt vinden en veel meer sedimentatie en biologische activiteit, " zegt Ramezani. "Dus we kunnen veel meer zien, zoals in wat er gebeurt in de omgeving en met het leven, in dezelfde periode."

De onderzoekers verzamelden en analyseerden nauwgezet monsters uit meerdere lagen van de Penglaitan-sectie, inclusief monsters van asbedden die werden afgezet door vulkanische activiteit die plaatsvond toen de nabijgelegen zeebodem langzaam onder continentale korst werd verpletterd. Deze asbedden bevatten zirkonen - kleine minerale korrels die uranium en lood bevatten, de verhoudingen waarvan onderzoekers kunnen meten om de leeftijd van de zirkoon te bepalen, en het asbed waaruit het kwam.

Ramezani en zijn collega's gebruikten deze geochronologische techniek, grotendeels ontwikkeld door Bowring, om met hoge precisie de ouderdom van meerdere asbedlagen in de Penglaitan-sectie te bepalen. Uit hun analyse blijkt ze waren in staat om vast te stellen dat het einde-Perm uitsterven plotseling plaatsvond, ongeveer 252 miljoen jaar geleden, geven of nemen 31, 000 jaar.

"Een plotselinge klap"

Het team analyseerde ook sedimentaire lagen op fossielen, evenals zuurstof- en koolstofisotopen, die iets kan vertellen over de oceaantemperatuur en de toestand van de koolstofcyclus op het moment dat de sedimenten werden afgezet. Uit het fossielenbestand, ze verwachtten golven van soorten te zien uitsterven in de aanloop naar de definitieve uitstervingshorizon. evenzo, ze anticipeerden op grote veranderingen in oceaantemperatuur en chemie, dat zou een teken zijn van de naderende ramp.

"We dachten dat we een geleidelijke afname van de diversiteit aan levensvormen zouden zien of, bijvoorbeeld, bepaalde soorten waarvan bekend is dat ze minder veerkrachtig zijn dan andere, we zouden verwachten dat ze vroeg zouden uitsterven, maar dat zien we niet " zegt Ramezani. "Verdwijningen zijn zeer willekeurig en komen niet overeen met enige vorm van fysiologisch proces of omgevingseffect. Dat doet ons geloven dat de veranderingen die we vóór de waarnemingshorizon zien, niet echt een weerspiegeling zijn van uitsterven."

Bijvoorbeeld, de onderzoekers vonden tekenen dat de oceaantemperatuur steeg van 30 tot 35 graden Celsius van de basis tot de top van het interval van 27 meter - een periode die ongeveer 30, 000 jaar voor de belangrijkste uitstervingsgebeurtenis. Deze temperatuurschommeling, echter, is niet erg significant vergeleken met een veel grotere opwarming die plaatsvond nadat de meeste soorten al waren uitgestorven.

"Grote temperatuurveranderingen komen direct na het uitsterven, als de oceaan erg heet en oncomfortabel wordt, "zegt Ramezani. "Dus we kunnen uitsluiten dat de temperatuur van de oceaan de oorzaak was van het uitsterven."

Dus wat zou de plotselinge, wereldwijde vernietiging? De leidende hypothese is dat het uitsterven aan het einde van het Perm werd veroorzaakt door enorme vulkaanuitbarstingen die meer dan 4 miljoen kubieke kilometer lava uitspuwden over wat nu bekend staat als de Siberische vallen, in Siberië, Rusland. Dergelijke immense en aanhoudende uitbarstingen hebben waarschijnlijk enorme hoeveelheden zwaveldioxide en koolstofdioxide in de lucht vrijgegeven, de atmosfeer opwarmen en de oceanen verzuren.

Eerder werk van Bowring en zijn voormalige afgestudeerde student Seth Burgess stelde vast dat de timing van de uitbarstingen van de Siberische vallen overeenkomt met de timing van het uitsterven van het einde van het Perm. Maar volgens de nieuwe gegevens van het team uit de Penglaitan-sectie, hoewel de toegenomen wereldwijde vulkanische activiteit de laatste 400 domineerde, 000 jaar van het Perm, het lijkt erop dat er geen dramatische uitstervingen van mariene soorten waren of significante veranderingen in de oceaantemperatuur en atmosferische koolstof in de 30, 000 jaar voorafgaand aan de belangrijkste uitsterving.

"We kunnen zeggen dat er uitgebreide vulkanische activiteit was voor en na het uitsterven, die enige milieustress en ecologische instabiliteit hadden kunnen veroorzaken. Maar de wereldwijde ecologische ineenstorting kwam met een plotselinge klap, en we kunnen zijn rokende pistool niet zien in de sedimenten die uitsterven registreren, " zegt Ramezani. "De sleutel in dit artikel is de abruptheid van het uitsterven. Elke hypothese die zegt dat het uitsterven werd veroorzaakt door geleidelijke veranderingen in het milieu tijdens het late Perm - al die langzame processen, kunnen we uitsluiten. Het lijkt alsof er een plotselinge stoot binnenkomt, en we proberen nog steeds uit te zoeken wat het betekende en wat het precies veroorzaakte."

"Deze studie voegt veel toe aan het groeiende bewijs dat de grote uitstervingsgebeurtenissen van de aarde plaatsvinden op zeer korte tijdschalen, geologisch gesproken, " zegt Jonathan Payne, hoogleraar geologische wetenschappen en biologie aan de Stanford University, die niet bij het onderzoek betrokken was. "Het is zelfs mogelijk dat de belangrijkste puls van het uitsterven van het Perm in slechts een paar eeuwen plaatsvond. Als het een omslagpunt in de omgeving blijkt te weerspiegelen binnen een langer interval van voortdurende veranderingen in het milieu, dat zou ons bijzonder bezorgd moeten maken over mogelijke parallellen met de wereldwijde verandering die momenteel in de wereld om ons heen plaatsvindt."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.