De massa-extinctie aan het einde van het Perm van ongeveer 252 miljoen jaar geleden - de ergste gebeurtenis in de geschiedenis van de aarde - is in verband gebracht met enorme vulkanische uitstoot van broeikasgassen, een grote temperatuurstijging, en het verlies van bijna elke soort in de oceanen en op het land.

Nutsvoorzieningen, het lijkt erop dat zelfs de meren en rivieren geen veilige havens waren. Een recente studie gepubliceerd door een internationaal team van onderzoekers, waaronder professor en hoofd van de afdeling Geowetenschappen Tracy Frank en professor Chris Fielding, beide nieuw aangekomen bij UConn, heeft een nieuwe oorzaak van uitsterven tijdens extreme opwarmingen geïdentificeerd:giftige microbiële bloei.

In een gezond ecosysteem microscopisch kleine algen en cyanobacteriën leveren zuurstof aan waterdieren als afvalproduct van hun fotosynthese. Maar als hun aantal uit de hand loopt, deze microben putten vrije zuurstof uit, en zelfs gifstoffen in het water afgeven. Door het fossiel te bestuderen, bezinken, en chemische gegevens van rotsen in de buurt van Sydney, Australië, de onderzoekers ontdekten dat verschillende pulsen van bloeigebeurtenissen hadden plaatsgevonden kort na het eerste vulkanische gerommel van de massa-extinctie aan het einde van het Perm. Zodra de dieren met de onderste voeders, of "detritivoren, " werden gedood, er was niemand meer om de microben in toom te houden. De zoetwatersystemen zaten toen vol met algen en bacteriën, waardoor het herstel van dieren misschien wel miljoenen jaren wordt vertraagd.

Frank en Fielding bestuderen sediment, en Frank licht hun bijdrage aan het werk toe, die werd uitgevoerd terwijl beiden aan de Universiteit van Nebraska-Lincoln waren, was in het verzamelen van details over de omstandigheden van het milieu, en de resulterende giftige soep, uit de sedimentlagen.

"We proberen te begrijpen in welke omstandigheden deze planten leefden, waren het bijvoorbeeld meerafzettingen versus rivierafzettingen, " zegt Frank. "Wat kunnen we dan details bepalen over het zoutgehalte en de temperaturen van de wateren, die details komen uit de geochemie."

De drie belangrijkste ingrediënten voor de giftige soep zijn versnelde uitstoot van broeikasgassen, hoge temperaturen, en overvloedige voedingsstoffen. De vulkaanuitbarstingen zorgden voor de eerste twee, terwijl plotselinge ontbossing de derde veroorzaakte. Toen de bomen waren uitgeroeid, de bodem bloedde in de rivieren en meren, voorzien van alle voedingsstoffen die de microben nodig hebben. Toen de onderzoekers de fossielen van verschillende aan de opwarming gerelateerde massa-extincties vergeleken, het team vond extreem vergelijkbare fossielen. Dit impliceert dodelijke microbiële bloei als herhaalde overtreders van het uitsterven van zoetwater tijdens extreme opwarmingen.

Vandaag, mensen hebben dit recept gevolgd, en zoetwater microbiële bloemen zijn in opkomst, illustreren hoe belangrijk de geowetenschappen zijn bij het begrijpen van het verleden op manieren die een cruciale context bieden voor het begrijpen van hedendaagse klimaatveranderingen.

"We zien steeds meer giftige algenbloei in meren en in ondiepe mariene omgevingen die verband houden met temperatuurstijgingen en veranderingen in plantengemeenschappen die leiden tot een toename van nutriëntenbijdragen aan zoetwateromgevingen, " zegt Frank. "Dus, veel parallellen met vandaag. Het vulkanisme was een bron van CO ₂ in het verleden, maar we weten dat de snelheid van CO ₂ input die toen werd gezien was vergelijkbaar met de snelheid van CO ₂ stijgingen die we vandaag zien vanwege antropogene effecten.

"We kunnen een idee krijgen van hoeveel het klimaat in het verleden is veranderd, wat de uitersten zijn, hoe snel het kan veranderen, wat de oorzaken van klimaatverandering zijn en dat geeft ons een mooie achtergrond om te begrijpen wat er vandaag gebeurt."

Volgens het rapport van dit jaar van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), de invloed van de mens op het veranderende klimaat is "ondubbelzinnig, " voorwaarden scheppen die de verspreiding van deze warmteminnende microben bevorderen. In combinatie met een instroom van voedingsstoffen door watervervuiling, voornamelijk van landbouw en ontbossing, dit heeft geleid tot een sterke toename van giftige bloemen. De resultaten:massale vissterfte, ernstige gevolgen voor de gezondheid van mens en dier, en een jaarlijkse kost die meetbaar is in miljarden dollars.

"Het eind-Perm is een van de beste plaatsen om parallellen te zoeken met wat er nu gebeurt, ', zegt Fielding.

"De andere grote parallel is dat de temperatuurstijging aan het einde van het Perm samenviel met een enorme toename van bosbranden. Een van de dingen die hele ecosystemen vernietigden, was vuur, en dat zien we nu in plaatsen als Californië. Je vraagt ​​je af wat de gevolgen op langere termijn zijn van dergelijke gebeurtenissen, aangezien ze steeds wijdverspreider worden."

Dit zijn duidelijke symptomen van een onevenwichtig ecosysteem, en de huidige studie geeft aan dat de effecten van bloeigebeurtenissen extreem lang kunnen weerklinken. Echter, in tegenstelling tot de soorten die in het verleden massaal uitsterven, we hebben de mogelijkheid om deze giftige bloei te voorkomen door onze waterwegen schoon te houden en onze uitstoot van broeikasgassen terug te dringen.

"Het enge is dat we gewend zijn te denken in termen van tijdschalen van jaren, misschien tientallen jaren, als we echt avontuurlijk worden. De massa-extinctie aan het einde van het Perm duurde vier miljoen jaar om te herstellen. Dat is ontnuchterend, ', zegt Fielding.