Massenaussterben Teil 1

Mindestens fünf Mal gab es im Laufe unserer Erdgeschichte ein Ereignis, das man als Massenaussterben bezeichnet. Das bedeutet, dass in einem geologisch kurzen Zeitraum zahlreiche Arten verschwanden. Es muss ein größerer Teil der gesamten Artenzahl sein, damit man es als Massenaussterben bezeichnet, denn es gab auch sonst den Artenrückgang z.B., wenn Kontinente sich vereinigen und so Ozean- und Luftzirkulation sich verändern. Diese betreffen aber nicht so viele Arten und es verläuft langsamer. Aber auch der Begriff „geologisch kurz“ ist dehnbar. Ein Massensterben kann sich über 10 Millionen Jahre hinweg ziehen, also länger als die gesamte Existenz der menschlichen Art.

Wahrscheinlich gab es noch mehr Massensterben oder Massenextinktionen, wie sie auch heißen. Doch datieren können wir nur die, die ab dem Kambrium passierten. Auch wenn die ältesten Spuren von Leben 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Tiere und Pflanzen sich vor mindestens 2,4 Milliarden Jahren getrennt haben blieb das Leben die ersten 3.000 Millionen Jahren einzellig. Erst an der Grenze zum Kambrium vor rund 600 Millionen Jahren tauchten mehrzellige Lebewesen auf. Vorher haben einzellige Lebewesen kaum Möglichkeiten zu fossilieren und damit gibt es nur wenige Zeugnisse. Richtig sicher ist man sich nur bei den Masseaussterben, die es ab dem Kambrium gab. Nimmt man diese Grafik über die ausgestorbenen Arten im Laufe der letzten knapp 600 Millionen Jahren so sieht man dass es immer wieder viele verschwanden (CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4084669). Die Grafik de Wikipedia ist etwas ungünstig. Man sollte vielmehr die Zahl der Arten angeben, da ist das deutlicher. Interessant wäre dann auch zu sehen, ob es nach einem Aussterbeereignis einen Gegeneffekt gibt, das nun viele neue Arten entstehen, wie das oft gesagt wird. Wenn ich aber nur die Prozentzahl der Arten angeben ohne die Artenzahl absolut sieht man diesen Effekt nicht.

Zumindest eine Aussterbewelle im Präkambrium gilt aber als wissenschaftlich sicher. Das Leben begann ursprünglich anerob. Die ersten Organismen oxidierten im Wasser gelöste organische Substanzen oder gelöste Mineralien wie Methan, Schwefelwasserstoff, Eisen. Derartige Bakterien gibt es heute noch und viele zählen zu den Archaebakterien, die man als urtümlich erachtet. Als die Photosynthese von den Blaualgen entwickelt wurde, reicherte sich im Wasser Sauerstoff an, der Gift für diese Organismen ist. Zudem oxidierte der Sauerstoff die gelösten Stoffe. Eisen fiel z.b. als Eisen-III-Oxid aus. Eisen-II Ionen sind anders als Eisen-III dagegen wasserlöslich. Ein Großteil der Eisenerzvorkommen stammt aus dieser Zeit. Dies wird als die große Sauerstoffkatastrophe bezeichnet. Sie ereignete sich aber schon vor 2.400 Milliarden Jahren. Site ist auch die Einzige die im Präkambrium sicher ist.

Nicht umsonst findet man Aussterbeereignisse immer an der Grenze von geologischen Zeitaltern, die wir heute als Kreide, Jura, Perm etc. bezeichnen. Als man diese Zeitalter festlegte, kannte man keine Datierung und nichts über Aussterbeereignisse. Man sah aber das das Gestein sich wandelte und dann wieder einige Zeit eine bestimmte Gesteinsart entstand.  Die hat man dann benannt. viele übrigens nach Keltischen Stämmen. So auch beim ersten Zeitakter, das nach den Kambrern Kambrium genannt wird.

Das Kambrium ist dadurch gekennzeichnet, das an seinem Beginn, vor früher 590 Millionen Jahren, heute mit besserer Datierung etwa 540 Millionen Jahren urplötzlich viele Arten auftauchen – weil nun viele Arten makroskopisch groß wurden und auch viele fossilierbare Bestandteile, wie Exoskelette bildeten. Zu Beginn Kambrium war der Sauerstoffgehalt der Luft noch zu gering, als dass an Land noch zu viel UV-Strahlung ankam. Der Sauerstoffgehalt stieg dann während des Kambriums rapide von etwa 4 auf 10% an. Damit konnten in der folgenden Periode erstmals primitive Organismen an der Grenzregion Wasser/Land überleben.

Landpflanzen oder Tiere gab es noch nicht. Von den im Wasser lebenden Tieren findet man aber alle großen Stämme, oder zumindest ihre Vorläufer, mit Ausnahme der Moostierchen. Wie mehrmals in der Erdgeschichte waren alle Kontinente zu einem Superkontinent zusammengeballt. Im Meer war das Klima subtropisch und das anscheinend weltweit.  Das muss eine Klimaänderung zu Beginn des Kambriums gewesen sein, denn auch der Meeresspiegel stieg damals an. Manche Autoren sehen darin auch eine Folge, dass eine Zeit der globalen Vergletscherung „Eisball Erde“ vor dem Kambrium endete.

Am ende des Kambriums starben dann 80 % der Arten aus. Warum weiß man bis heute nicht. Es gibt nur Hypothesen. Gondwana zerbrach und das scheint die Meeresströmungen geändert zu haben denn es wurde nun weltweit kühler, auch fielen die Meeresspiegel wieder. Folgt man den Argumenten dieser Seite. So hätte es eigentlich anders sein müssen: Mehrere Kontinente haben mehr Flachwasserzonen (die die Schelfe umgeben) und einen höheren Meeresspiegel. Doch gerade diese Flachwasserbereiche sind, die am meisten besiedelten. Zudem stieg der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre an. Den Spitzenwert erreichte er zu Ende des Kambriums, was ja eigentlich für ein sehr warmes Klima sorgen sollte.

Trotzdem geht man mit dem Auseinanderwandern von Gondwana von einer Klimaverschlechterung aus und der Meeresspiegel sank und damit auch die bewohnbaren Flachwasserzonen. Das Aussterben am Ende des Kambriums war eines der heftigsten. 80% der Organismen starben aus, anders als beim Bruch zum eozän überlebten viele Gattungen, die Artenvielfalt ging aber zurück. So sind die häufigsten Fossilien des Kambriums die Trilobiten (ich sage nicht die häufigste Art, denn durch ihr Exoskelett wurden sie wahrscheinlich besser erhalten als andere Arten, in den wenigen Funden, wo auch Weichteile erhalten blieben machen sie nur 2% der Individuen aus). Ihre Artzahl ging drastisch zurück, die Trilobiten selbst starben aber viel später aus. Trilobiten erholten sich aber davon nur bedingt. Schon im Ordovizium waren es bedeutend weniger Vertreter, in den letzten 100 Millionen Jahren, vor dem Aussterben am Ende des Perm (vor 251 Millionen Jahren) gab es nur wenige Arten. Die Trilobiten sind deswegen so prominent, weil es extrem viele Arten gab, über 15.000 also mehr als wir Säugetierarten kennen und man anhand ihrer Fossilien sehr gut eine Fundschicht datieren kann.

Vermutet wird, dass zu Beginn des Kambriums die Temperatur 12 bis 14 Grad höher lag als heute (zum Vergleich: wir reden von katastrophalen Aspekten für die Menschheit, wenn die Temperatur weiter steigt, und so um 1-2 Grad höher liegt als heute). Warum sie dann auf etwa +4 Grad mehr fallen konnte, weiß man nicht. Da der Kohlendioxidgehalt am Ende des Kambriums der höchste in der jüngeren Erdgeschichte war, scheint dies verwirrend. Wenn ich die links abgebildete Karte der damaligen Kontinente sehe, so wäre zumindest für mich eine Erklärung, dass Gondwana die Pole überquert. Nur auf Land kann sich aber Eis halten. Es könnte so angefangen haben, dass Eis an den Polen sich erstmals über das Jahr hielt, das führte zur Abkühlung der Pole und zu mehr Eis und so langsam zum Abkühlen der Meere. Da die Flachwasserzonen am Rande von Gondwana und damit in mittleren Breiten sind, reicht dann auch eine schon moderate Abkühlung der Meere aus, dass dort kein subtropisches Klima ist und es zum Aussterben kommt. Doch das ist nur meine Theorie.

Das Auseinanderbrechen von Gondwana, das nur während des Kambriums für etwa 50 Millionen Jahre existierte, scheint wohl das wichtigste Ereignis zu sein. Wenn man annimmt, das dies einhergeht mit tektonischer und vulkanischer Aktivität so ist auch der hohe Kohlendioxidgehalt von bis zu 5000 ppm (heut: 350 ppm) erklärbar. Vulkane stoßen neben Kohledioxid auch Schwefelgase aus, entweder Schwefeldioxid oder Schwefelwasserstoff, der aber auch in der Luft oder Wasser zu Schwefeldioxid oxidiert. Das könnte den pH-Wert der Meere abgesenkt haben.