Iedereen kent het uitsterven van de dinosauriërs. De ergste uitsterving werd veroorzaakt door een snelle temperatuurstijging.
De ernstigste uitsterving van de aarde vond plaats lang voordat de dodelijke asteroïde-inslag de dinosauriërs uitwiste. Het gebeurde zo'n 252 mya en het betekende het einde van wat de Perm-periode wordt genoemd. De uitsterving staat bekend als de Perm-Triassic Extinction Event, de End-Permian Extinction, of eenvoudiger, "The Great Dying". Tot 70% van de gewervelde landdieren en tot 96% van alle mariene soorten zijn tijdens The Great Dying uitgestorven.
Hoe is het gebeurd? Zou het nog een keer kunnen gebeuren?
"Deze studie benadrukt het potentieel voor massale uitsterving als gevolg van een soortgelijk mechanisme onder antropogene klimaatverandering." - hoofdauteur Justin Penn, School of Oceanography, University of Washington.
Wetenschappers hebben hard gewerkt om de oorzaak van de ergste uitsterving in de geschiedenis van de aarde te begrijpen. Maar het is moeilijk om het bewijs samen te voegen van iets dat meer dan 250 mya is gebeurd. Aanwijzingen van gebeurtenissen die lang geleden zijn verborgen in de rots, en veel van de oude rots is ondergedompeld. Er is geen rookpistool zoals een enorme krater. Er zijn slechts kleine beetjes bewijs. Een bepaald bewijs is bijzonder overtuigend: het fossiele bewijs toont de verspreiding van de mariene soorten die uitstierven, versus degenen die niet uitstierven.
Een nieuwe studie, gepubliceerd in Science, zet het fossielenbestand op nul en laat zien dat de boosdoener achter de Great Dying klimaatverandering was. En hoewel de klimaatverandering destijds waarschijnlijk werd veroorzaakt door vulkanen, zijn de implicaties duidelijk: klimaatverandering, of het nu wordt veroorzaakt door vulkanen of iets anders, kan catastrofale uitsterving veroorzaken, net zo erg als, of erger dan, een asteroïde-impact.
Het artikel is getiteld "Temperatuurafhankelijke hypoxie verklaart biogeografie en de ernst van het uitsterven van de eindpermiaanse mariene massa." De hoofdauteur is Justin Penn van de School of Oceanography, van de University of Washington. In de studie concluderen Penn en zijn co-auteurs dat de stijgende oceaantemperaturen en de daarmee gepaard gaande hypoxie The Great Dying veroorzaakten, en waarschijnlijk ook andere uitstervingen.
"... klimaatopwarming en zuurstofverlies waren de belangrijkste oorzaak van het uitsterven." - Justin Penn, School of Oceanography, University of Washington.
Een hoop bewijs toont aan dat het mechanisme achter die klimaatverandering 252 mya vulkanen was. Het belangrijkste effect van de vulkanen was een opwarmend klimaat, vanwege de broeikasgassen die ze in de atmosfeer spoten. De vulkanen hadden andere effecten, maar de opwarming is de sleutel. Het zorgde ervoor dat de oceanen aanzienlijk warmer werden.
De onderzoekers combineerden klimaatmodellering met het fossielenbestand om tot hun conclusie te komen. Ze modelleerden het klimaat op aarde net voor de uitsterving, toen er een enkel continent genaamd Pangaea bestond, en wanneer de temperatuur en het zuurstofniveau van de oceaan vergelijkbaar waren met die van vandaag. In hun model voeren ze ook de temperatuur- en zuurstofgevoeligheden in van 61 moderne mariene soorten, waaronder schaaldieren, vissen, schaaldieren, koralen en haaien. De omstandigheden vóór de Grote Sterven waren vergelijkbaar met de omstandigheden nu, dus de gevoeligheden van deze 61 moderne soorten vertegenwoordigen de soort ten tijde van de ergste uitsterving van de aarde.
Vervolgens verhoogden ze de temperatuur met 10 graden, passend bij de temperatuurverandering 252 mya. Het resultaat gaf hen een geografisch beeld van de Grote Stervende.
"Zeer weinig mariene organismen bleven in dezelfde habitats als waarin ze leefden - het was op de vlucht of kwam om", zei tweede auteur Curtis Deutsch, een universitair hoofddocent oceanografie bij UW. In de simulatie werden soorten met een hoge breedtegraad bijna volledig weggevaagd, terwijl sommige soorten dichter bij de evenaar het overleefden.
"Dit is de eerste keer dat we een mechanistische voorspelling hebben gedaan over de oorzaak van de uitsterving die direct kan worden getest met het fossielenbestand, waardoor we vervolgens voorspellingen kunnen doen over de oorzaken van uitsterving in de toekomst", zei eerste auteur Justin Penn , een UW doctoraatsstudent in oceanografie.
Sommige oude zeebodemrotsen zijn nog steeds in de buurt van de ergste uitsterving van de aarde, 252 mya, en ze bevatten het bewijs voor de uitsterving zelf. Er was een bloeiend en divers marien ecosysteem en vervolgens een hele reeks lijken. En het duurde miljoenen jaren voordat de aarde zich diversifieerde en weer bloeide. Met de resultaten van hun simulatie in de hand, vergeleken de wetenschappers het met het overlevende fossielenbestand.
Het fossielenbestand laat zien waar soorten vóór het uitsterven waren en die volledig werden weggevaagd of beperkt tot een fractie van hun voormalige leefgebied. En het fossielenbestand bevestigt wat de onderzoekers vonden: soorten die het verst van de evenaar verwijderd waren, leden het meest.
Koud water bevat meer zuurstof dan warmer water, dat is basiswetenschap. Soorten die zijn aangepast aan koudere streken, ver weg van de evenaar, hebben meer zuurstof nodig om te overleven dan soorten die zijn aangepast aan warmere wateren nabij de evenaar. Uit mariene fossielen blijkt dat mariene soorten die verder van de evenaar verwijderd waren, erger leden dan die dichter bij de evenaar.
Toen het klimaat opwarmde en het zuurstofgehalte in de oceaan daalde, waren de soorten die meer zuurstof nodig hadden de eerste die uitstierf. De soort dichter bij de evenaar moest ergens heen: ze konden de evenaar verlaten en water vinden met zuurstofgehalten waaraan ze gewend waren. Of in ieder geval een paar van hen. Maar voor degenen die verder ten noorden en ten zuiden van de evenaar waren, was er nergens heen te gaan.
"Omdat de stofwisseling van tropische organismen al was aangepast aan redelijk warme, zuurstofarme omstandigheden, konden ze zich van de tropen verwijderen en ergens anders dezelfde omstandigheden vinden." - Curtis Deutsch, co-auteur, UW-universitair hoofddocent oceanografie.
"Omdat de stofwisseling van tropische organismen al was aangepast aan redelijk warme, zuurstofarme omstandigheden, konden ze zich van de tropen verwijderen en ergens anders dezelfde omstandigheden vinden", aldus Deutsch. 'Maar als een organisme was aangepast voor een koude, zuurstofrijke omgeving, dan hielden die omstandigheden op in de ondiepe oceanen.'
De verwarmende oceanen waren een dubbele klap voor mariene soorten. Naarmate de oceanen warmer werden, daalde niet alleen het zuurstofniveau, maar versnelde het metabolisme van mariene soorten en hadden ze meer zuurstof nodig. Het sleutelbegrip hierbij is de verhouding tussen temperatuurafhankelijke O2-vraag en aanbod. Deze verhouding, de metabole index genoemd, meet het milieubereik voor aërobe activiteit en wordt bepaald door de toestand van de oceaan en door thermische en hypoxiegevoelige eigenschappen die van soort tot soort verschillen. Als de metabole index voor een bepaalde soort onder hun minimumvereiste zakt, kunnen ze gewoon niet ademen en sterven ze af.
"De handtekening van dat dodingsmechanisme, klimaatopwarming en zuurstofverlies, is dit geografische patroon dat door het model wordt voorspeld en vervolgens ontdekt in de fossielen," zei Penn. "De overeenkomst tussen de twee geeft aan dat dit mechanisme van klimaatopwarming en zuurstofverlies een primaire oorzaak was van het uitsterven."
De opwarming en het gebrek aan zuurstof die het veroorzaakte, was niet de enige factor bij het uitsterven, maar het verklaart meer dan de helft van de verliezen aan mariene diversiteit. Volgens de auteurs waren andere veranderingen, zoals verzuring of verschuivingen in de productiviteit van fotosynthetische organismen, waarschijnlijk een bijkomende oorzaak.
Wat betekent dit voor de toekomst? Als opwarming de belangrijkste oorzaak was van The Great Dying, de ergste uitsterving in de geschiedenis van de aarde, dan kan opwarming weer uitsterven veroorzaken. In feite is het dat al.
Het niveau van broeikasgassen is gestegen in het Perm, en ze stijgen vandaag. Niet van vulkanen natuurlijk, maar van mensen.
"Onder een business-as-usual emissiescenario's zal tegen 2100 opwarming in de bovenste oceaan 20 procent van de opwarming in het late Perm bereikt hebben en tegen 2300 tussen de 35 en 50 procent," zei Penn. "Deze studie benadrukt het potentieel voor massale uitsterving als gevolg van een soortgelijk mechanisme onder antropogene klimaatverandering."
We maken momenteel een uitstervingsgebeurtenis door, de Holocene-uitsterving genoemd. Het wordt beschouwd als de zesde uitsterving, omdat er in de afgelopen 600 miljoen jaar vijf andere zijn geweest. Het uitsterven van het Holoceen omvat planten en dieren, waaronder zoogdieren, vogels, amfibieën, reptielen en geleedpotigen. Het wordt niet allemaal gedreven door een opwarmend klimaat, maar een deel ervan wel. Verlies van biodiverse habitat door menselijke activiteit is een afzonderlijke oorzaak. Maar het is niettemin een uitsterven. Wetenschappers denken dat de huidige snelheid van uitsterven voor plant- en diersoorten tussen de 100 en 1.000 keer groter is dan de natuurlijke achtergrond van uitsterven.
Het valt nog te bezien hoeveel warmer ons klimaat zal worden en hoeveel soorten met uitsterven worden bedreigd. Laten we hopen dat de nodige veranderingen kunnen worden aangebracht om het ergste te voorkomen. En laten we hopen dat er niet te veel vulkaanuitbarstingen zijn.
- Persbericht: Grootste uitsterven in de geschiedenis van de aarde veroorzaakt door de opwarming van de aarde, waardoor zeedieren naar adem happen
- Onderzoeksartikel: Temperatuurafhankelijke hypoxie verklaart biogeografie en de ernst van extinctie van het einde van het permamassa
- Wikipedia-vermelding: uitsterven van het holoceen
- Research Paper: De verkeerd begrepen zesde massa-extinctie
- Onderzoekspaper: schatting van het normale achtergrondpercentage van het uitsterven van soorten
