De massale uitsterving aan het einde van de Perm-periode 252 miljoen jaar geleden - een van de grote omwentelingen van het leven op aarde - lijkt zich op het land en in de zee anders en op verschillende tijdstippen te hebben afgespeeld, volgens nieuw geredigeerde fossielenbedden uit Zuid-Afrika en Australië.

Nieuwe tijdperken voor gefossiliseerde gewervelde dieren die leefden net na de ondergang van de fauna die het late Perm domineerde, tonen aan dat de ecosysteemveranderingen honderdduizenden jaren eerder op het land begonnen dan in de zee, uiteindelijk resulterend in de ondergang van tot 70% van de gewervelde landdieren. Het latere uitsterven van de zee, waarin bijna 95% van de oceaansoorten is verdwenen, kunnen hebben plaatsgevonden in een tijdspanne van tienduizenden jaren.

Hoewel de meeste wetenschappers geloven dat een reeks vulkaanuitbarstingen, die zich in grote pulsen voordoet over een periode van een miljoen jaar in wat nu Siberië is, waren de belangrijkste oorzaak van het einde-Perm uitsterven, de vertraging tussen het uitsterven van land op het zuidelijk halfrond en het uitsterven van de zee op het noordelijk halfrond suggereert verschillende directe oorzaken.

"De meeste mensen dachten dat de ineenstorting van de aarde begon op hetzelfde moment als de ineenstorting van de zee, en dat het tegelijkertijd op het zuidelijk halfrond en op het noordelijk halfrond gebeurde, " zei paleobotanist Cindy Looy, Universiteit van Californië, Berkeley, universitair hoofddocent integratieve biologie. "Het feit dat de grote veranderingen op het noordelijk en zuidelijk halfrond niet synchroon verliepen, heeft een groot effect op de hypothesen over de oorzaak van het uitsterven. Een uitsterven in de oceaan doet dat niet, per se, moeten dezelfde oorzaak of hetzelfde mechanisme hebben als een uitsterving die op het land heeft plaatsgevonden."

Heeft het verlies van de ozonlaag bijgedragen aan het uitsterven?

Leden van Looy's lab hebben experimenten uitgevoerd op levende planten om te bepalen of een ineenstorting van de beschermende ozonlaag van de aarde plantensoorten heeft bestraald en uitgeroeid. Andere mondiale veranderingen:een opwarmend klimaat, een toename van koolstofdioxide in de atmosfeer en een toename van de verzuring van de oceaan - vond ook plaats rond het einde van de Perm-periode en het begin van het Trias en droeg waarschijnlijk bij.

Op het land, het einde-Perm uitsterven van gewervelde dieren is het best gedocumenteerd in Gondwana, de zuidelijke helft van het supercontinent dat bekend staat als Pangea en dat uiteindelijk uiteenviel in de continenten die we tegenwoordig kennen als Antarctica, Afrika, Zuid-Amerika en Australië. Daar, in het Zuid-Afrikaanse Karoo-bekken, populaties van grote herbivoren, of planteneters, verschoven van de Daptocephalus-assemblage naar de Lystrosaurus-assemblage. Deze groepen zijn nu uitgestorven.

In de oceaan, het uitsterven is het best gedocumenteerd op het noordelijk halfrond, met name door Chinese fossielen. Het einde-Perm uitsterven wordt misschien het best geassocieerd met de ondergang van trilobieten.

Om eerdere data voor het uitsterven van het land te verbeteren, een internationaal team van wetenschappers, inclusief Looy, voerde uranium-looddatering uit van zirkoonkristallen in een goed bewaarde vulkanische asafzetting uit het Karoo-bekken. Looy, die ook conservator paleobotanie is bij het Museum of Paleontology van de campus en conservator gymnospermen aan de universiteit en Jepson Herbaria, bevestigde dat sedimenten van enkele meters boven de gedateerde laag geen Glossopteris-pollen bevatten, bewijs dat deze zaadvarens, die vroeger de late Perm Gondwanan-flora domineerde, is rond die tijd uitgestorven.

Op 252,24 miljoen jaar oud, de zirkonen - microscopisch kleine silicaatkristallen die zich vormen in opkomend magma in vulkanen en tijdens uitbarstingen in de atmosfeer worden gespuwd - zijn 300, 000 jaar ouder dan data verkregen voor de bevestigde Perm-Trias (P-T) grens in China. Dit betekent dat de sedimentlaag waarvan wordt aangenomen dat deze de PT-grens in Zuid-Afrika bevat, in werkelijkheid minstens 300 was, 000 jaar te oud.

Data voor een asafzetting in Australië, net boven de lagen die het aanvankelijke uitsterven van planten documenteren, op dezelfde manier kwamen er bijna 400, 000 jaar ouder dan gedacht. Dat werk werd in januari gepubliceerd door Christopher Fielding en collega's van de Universiteit van Nebraska in Lincoln.

"Het Karoo-bekken is het uithangbord voor de omzet van gewervelde dieren aan het einde van het Perm, maar tot voor kort, het was niet goed gedateerd, "Zei Looy. "Onze nieuwe zirkoondatum laat zien dat de basis van de Lystrosaurus-zone enkele honderdduizenden jaren ouder is dan het uitsterven van de zee, vergelijkbaar met het patroon in Australië. Dit betekent dat zowel de flora als de fauna in Gondwana niet synchroon loopt met de mariene biotische crisis op het noordelijk halfrond.

"Sinds enkele jaren we weten dat - in tegenstelling tot het massale uitsterven van de zee - de pulsen van verstoring van het leven op het land tot diep in het Trias voortduurden. Maar dat het begin van de aardse omzet zo lang voor het uitsterven van de zee plaatsvond, was een verrassing."

In hun krant Looy en een internationaal team van collega's concludeerden "dat er meer moet worden nagedacht over een meer geleidelijke, complex, en genuanceerde overgang van terrestrische ecosystemen tijdens het Changhsingian (het laatste deel van het Perm) en, mogelijk, het vroege Trias."

Looy en collega's publiceerden hun bevindingen op 19 maart in het open access tijdschrift Natuurcommunicatie .