Onderzoekers van de Universiteit van Southampton hebben aangetoond dat een uitstervingsgebeurtenis 360 miljoen jaar geleden, die een groot deel van het planten- en zoetwaterleven op aarde doodde, werd veroorzaakt door een korte afbraak van de ozonlaag die de aarde beschermt tegen schadelijke ultraviolette (UV) straling. Dit is een nieuw ontdekt uitstervingsmechanisme met ingrijpende implicaties voor onze opwarmende wereld van vandaag.

Er zijn in het geologische verleden een aantal massale uitstervingen geweest. Slechts één werd veroorzaakt door een asteroïde die de aarde raakte, dat was 66 miljoen jaar geleden toen de dinosaurussen uitstierven. Drie van de anderen, inclusief het einde Perm Great Dying, 252 miljoen jaar geleden, werden veroorzaakt door enorme vulkaanuitbarstingen op continentale schaal die de atmosfeer en oceanen van de aarde destabiliseerden.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers hebben bewijs gevonden dat hoge niveaus van UV-straling de bosecosystemen deden instorten en vele soorten vissen en tetrapoden (onze voorouders met vier ledematen) hebben gedood aan het einde van de geologische periode van het Devoon, 359 miljoen jaar geleden. Deze schadelijke uitbarsting van UV-straling vond plaats als onderdeel van een van de klimaatcycli op aarde, in plaats van te worden veroorzaakt door een enorme vulkaanuitbarsting.

De ineenstorting van de ozonlaag vond plaats toen het klimaat snel opwarmde na een intense ijstijd en de onderzoekers suggereren dat de aarde vandaag vergelijkbare temperaturen zou kunnen bereiken, mogelijk een soortgelijke gebeurtenis teweegbrengen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Het team verzamelde rotsmonsters tijdens expedities naar bergachtige poolgebieden in Oost-Groenland, die ooit een enorme oude meerbedding vormde in het dorre binnenland van het oude rode zandsteencontinent, bestaande uit Europa en Noord-Amerika. Dit meer lag op het zuidelijk halfrond van de aarde en zou qua aard vergelijkbaar zijn met het hedendaagse Tsjaadmeer aan de rand van de Sahara.

Andere rotsen werden verzameld uit het Andesgebergte boven het Titicacameer in Bolivia. Deze Zuid-Amerikaanse monsters waren afkomstig van het zuidelijke continent Gondwana, die dichter bij de Zuidpool van het Devoon lag. Ze hadden aanwijzingen over wat er gebeurde aan de rand van de smeltende Devoon-ijskap, waardoor een vergelijking kan worden gemaakt tussen het uitsterven dichtbij de pool en dicht bij de evenaar.

Terug in het laboratorium, de rotsen werden opgelost in fluorwaterstofzuur, het afgeven van microscopisch kleine plantensporen (zoals stuifmeel, maar van varenachtige planten die geen zaden of bloemen hadden) die honderden miljoenen jaren bewaard waren gebleven. Bij microscopisch onderzoek, de wetenschappers ontdekten dat veel van de sporen bizar gevormde stekels op hun oppervlak hadden - een reactie op UV-straling die hun DNA beschadigde. Ook, veel sporen hadden donker gepigmenteerde muren, beschouwd als een soort beschermende 'tan', als gevolg van verhoogde en schadelijke UV-niveaus.

De wetenschappers concludeerden dat, in een tijd van snelle opwarming van de aarde, de ozonlaag stortte korte tijd in, het leven op aarde blootstellen aan schadelijke niveaus van UV-straling en een massale uitsterving veroorzaken op het land en in ondiep water bij de Devoon-Carboon grens.

Na het smelten van de ijskappen, het klimaat was erg warm, met de toegenomen hitte boven continenten die meer natuurlijk gegenereerde ozonvernietigende chemicaliën naar de bovenste atmosfeer duwen. Dit liet duizenden jaren lang hoge niveaus van UV-B-straling binnen.

Hoofdonderzoeker professor John Marshall, van de School of Ocean and Earth Science van de University of Southampton, wie is een National Geographic Explorer, commentaar:"Ons ozonschild verdween voor een korte tijd in deze oude periode, samenvallend met een korte en snelle opwarming van de aarde. Onze ozonlaag is van nature in een staat van verandering - wordt voortdurend gecreëerd en verloren - en we hebben aangetoond dat dit ook in het verleden is gebeurd, zonder een katalysator zoals een vulkaanuitbarsting op continentale schaal."

Tijdens het uitsterven, planten overleefden selectief, maar werden enorm verstoord toen het bosecosysteem instortte. De dominante groep gepantserde vissen stierf uit. Degenen die het overleefden - haaien en beenvissen - blijven tot op de dag van vandaag de dominante vissen in onze ecosystemen.

Deze uitstervingen kwamen op een belangrijk moment voor de evolutie van onze eigen voorouders, de tetrapoden. Deze vroege tetrapoden zijn vissen die evolueerden om ledematen te hebben in plaats van vinnen, maar leefde nog grotendeels in het water. Hun ledematen bezaten veel vingers en tenen. Het uitsterven zette de richting van hun evolutie terug, waarbij de overlevenden na het uitsterven aards waren en het aantal vingers en tenen werd teruggebracht tot vijf.

Professor Marshall zegt dat de bevindingen van zijn team verrassende implicaties hebben voor het leven op aarde van vandaag:"De huidige schattingen suggereren dat we vergelijkbare wereldwijde temperaturen zullen bereiken als die van 360 miljoen jaar geleden, met de mogelijkheid dat een soortgelijke ineenstorting van de ozonlaag opnieuw zou kunnen plaatsvinden, exposing surface and shallow sea life to deadly radiation. This would move us from the current state of climate change, to a climate emergency."

The remote locations visited in East Greenland are very difficult to access, with travel involving light aircraft capable of landing directly on the tundra. Transport within the vast field area was by inflatable boats equipped with outboard motors, all of which had to fit in the small aircraft.

All field logistics was organised by CASP, an independent charitable trust based in Cambridge specialising in remote geological fieldwork. Mike Curtis, Managing Director of CASP says:"We have a history of assisting research geologists such as John Marshall and colleagues to access remote field areas and we are particularly pleased that their research has proved to have such potentially profound implications."