Dem größten Massensterben in der Erdgeschichte vor etwa 251 Millionen Jahren gingen vor dem Hauptereignis erhöhte Aussterberaten voraus, gefolgt von einer verzögerten Erholung, die Millionen von Jahren andauerte. Neue Untersuchungen von zwei Wissenschaftlern der University of Washington legen nahe, dass ein starker Rückgang des Luftsauerstoffgehalts wahrscheinlich ein Hauptgrund sowohl für die erhöhten Extinktionsraten als auch für die sehr langsame Erholung war.
Das Land der Erde war zu dieser Zeit noch auf einem Superkontinent namens Pangaea versammelt, und der größte Teil des Landes über dem Meeresspiegel wurde unbewohnbar, weil ein niedriger Sauerstoffgehalt den meisten Organismen das Atmen zu schwer machte, um zu überleben, sagte Raymond Huey, ein UW-Biologieprofessor.
Darüber hinaus wurden in vielen Fällen nahe gelegene Populationen derselben Art voneinander abgeschnitten, da selbst Pässe in geringer Höhe nicht genügend Sauerstoff hatten, um den Tieren den Übergang von einem Tal zum nächsten zu ermöglichen. Diese Bevölkerungsfragmentierung erhöhte wahrscheinlich die Aussterberate und verlangsamte die Erholung nach dem Massensterben, sagte Huey.
"Biologen haben zuvor über die physiologischen Folgen eines niedrigen Sauerstoffgehalts während der späten Perm-Zeit nachgedacht, aber nicht über diese biogeografischen", sagte er.
Der atmosphärische Sauerstoffgehalt, heute etwa 21 Prozent, war in der frühen permischen Periode sehr reich an 30 Prozent. Frühere Modellierungen des Kohlenstoffkreislaufs von Robert Berner an der Yale University haben jedoch berechnet, dass der Luftsauerstoff bald darauf zu sinken begann, am Ende des Perms etwa 16 Prozent erreichte und in der Trias-Periode in weniger als 12 Prozent etwa 10 Millionen Jahre ihren Tiefpunkt erreichte.
"Der Sauerstoffgehalt ist von seinem höchsten auf den niedrigsten Stand aller Zeiten in nur 20 Millionen Jahren gesunken, was ziemlich schnell ist, und bei Tieren, die früher ganz leicht Bergpässe überqueren konnten, waren ihre Bewegungen plötzlich stark eingeschränkt", sagte Huey.
Er rechnete damit, dass das Atmen auf Meereshöhe bei einem Sauerstoffgehalt von 16 Prozent dem Versuch gleicht, heute auf dem Gipfel eines 9.200 Fuß hohen Berges zu atmen. In der frühen Trias-Zeit wäre der Sauerstoffgehalt auf Meereshöhe von weniger als 12 Prozent der gleiche gewesen wie heute in der Luft bei 17.400 Fuß, höher als bei jeder dauerhaften menschlichen Behausung. Das bedeutet, dass selbst Tiere auf Meereshöhe mit Sauerstoff belastet worden wären.
Huey und der UW-Paläontologe Peter Ward sind Autoren eines Papiers, das die Arbeit detailliert beschreibt und in der Ausgabe vom 15. April der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde. Die Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Science Foundation und des Astrobiology Institute der National Aeronautics and Space Administration unterstützt.
Am Ende des Perm sank nicht nur der Luftsauerstoffgehalt, sondern auch die Kohlendioxidwerte stiegen, was zu einer globalen Klimaerwärmung führte.
"Sinkende Sauerstoff- und Erwärmungstemperaturen wären für spätpermische Tiere doppelt stressig gewesen", sagte Huey. „Wenn sich das Klima erwärmt, steigen Körpertemperaturen und Stoffwechselraten. Das bedeutet, dass der Sauerstoffbedarf steigt, sodass Tiere einem erhöhten Sauerstoffbedarf und einem verringerten Angebot ausgesetzt wären. Es wäre, als würde man Sportler dazu zwingen, mehr zu trainieren, ihnen aber weniger Nahrung zu geben. Sie wären in Schwierigkeiten. "
Ward war Hauptautor eines in Science Anfang dieses Jahres veröffentlichten Papiers, das Beweise dafür vorlegte, dass die Aussterberaten von Landwirbeltieren im späten Perm, wahrscheinlich aufgrund des Klimawandels, erhöht waren und am Ende des Perms in einem Massensterben gipfelten. Das Ereignis, das oft als "das große Sterben" bezeichnet wird, war das größte Massensterben in der Geschichte der Erde und tötete 90 Prozent aller Meereslebewesen und fast drei Viertel aller Landpflanzen und -tiere.
Laut Ward hatten Paläontologen zuvor angenommen, dass Pangaea nicht nur ein Superkontinent, sondern auch eine „Autobahn“ sei, auf der Arten beim Übergang von einem Ort zum anderen auf wenige Straßensperren gestoßen wären.
Es scheint jedoch, dass der stark reduzierte Sauerstoff tatsächlich unpassierbare Barrieren geschaffen hat, die die Fähigkeit der Tiere, sich zu bewegen und zu überleben, beeinträchtigten, sagte er.
"Wenn dies wahr ist, müssen wir zurückgehen und uns mit Sauerstoff und seiner Rolle in der Evolution und der Entwicklung verschiedener Arten befassen", sagte Ward. „Man kann ein paar Wochen ohne Essen auskommen. Sie können für ein paar Tage ohne Wasser gehen. Wie lange kannst du ein paar Minuten ohne Sauerstoff auskommen? Es gibt nichts mit einer größeren evolutionären Wirkung als Sauerstoff. "
Originalquelle: UW-Pressemitteilung
