Laut The Conversation definieren Wissenschaftler ein Massensterben als das Aussterben von etwa drei Vierteln aller Arten innerhalb eines kurzen geologischen Zeitraums, der weniger als 2,8 Millionen Jahre beträgt. Gerade jetzt stehen die Menschen am Beginn des jüngsten Massensterbens, das viel schneller voranschreitet als jedes andere. Nach Angaben der International Union for Conservation of Nature (IUCN) sind die Populationen der Wirbeltierarten seit 1970 um durchschnittlich 68 % zurückgegangen, und mehr als 35.000 Arten gelten mittlerweile als vom Aussterben bedroht. Allein im 20. Jahrhundert starben etwa 543 Arten von Landwirbeltieren aus, heißt es in einem Forschungsbericht in der Fachzeitschrift PNAS.
Fossilien verraten uns nicht nur, welche Lebewesen vor uns existierten, sondern auch, wie lange eine Art auf natürliche Weise überleben kann, bevor sie ohne menschliches Eingreifen ausstirbt. Dies wird als Hintergrundrate bezeichnet und entspricht etwa einem Artensterben pro 1 Million Arten pro Jahr. Aufgrund menschlicher Aktivitäten ist die tatsächliche Hintergrundrate derzeit zehntausendmal höher, was bedeutet, dass Arten viel schneller aussterben, als sie sollten. Untersuchungen haben gezeigt, dass einige Arten, die von der Erde verschwunden sind, ohne menschliches Eingreifen noch 800 bis 10.000 Jahre weiter existiert hätten, so eine in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie.
Wissenschaftler haben im Jahr 2022 ein verstecktes Massensterben in der Urgeschichte der Erde entdeckt. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass ein globaler Rückgang des Sauerstoffgehalts vor etwa 550 Millionen Jahren zum ersten bekannten Massensterben auf der Erde führte.
Der Höhepunkt der Ediacara-Zeit vor etwa 550 Millionen Jahren war eine Zeit, in der das Leben in den Ozeanen der Erde blühte. Federförmige Petalonamide saugten Nährstoffe aus dem Wasser, schneckenartige Kimberellas grasten auf mikrobiellen Matten und die Vorfahren der Quallen begannen gerade erst, Wellen zu schlagen.
Doch dann verschwanden 80 % des Lebens auf der Erde und hinterließen keine Spuren im Fossilienbestand.
Nun legt eine neue Studie nahe, dass diese fehlenden Fossilien auf das früheste bekannte Massenaussterben auf der Erde hinweisen. Diese ersten Gemeinschaften großer, komplexer Tiere wurden durch einen dramatischen globalen Sauerstoffrückgang getötet – eine Entdeckung, die Auswirkungen auf moderne Meeresökosysteme haben könnte, die durch menschliche Aktivitäten bedroht sind.
„Dies stellt das älteste bekannte große Aussterben im Fossilienbestand von Tieren dar“, sagte der Hauptautor der Studie, Scott Evans, Postdoktorand an der Virginia Tech. „Dies steht im Einklang mit allen großen Massensterben, die mit dem Klimawandel zusammenhängen.“
Abdrücke des ausgestorbenen Ediacara-Fossils Dickinsonia (links) und einer verwandten, aber seltenen Form von Andiva (rechts) aus dem Nilpena-Ediacaran-Nationalpark in Südaustralien. Scott Evans
Tiere haben den evolutionären Schmelztiegel des Massensterbens mindestens fünfmal durchlaufen. Es gab das Aussterben im Ordovizium-Silur und im Devon (vor 440 Millionen bzw. 365 Millionen Jahren), das viele Meeresorganismen auslöschte. Dann gab es das Aussterben im Perm-Trias – auch bekannt als das „Große Sterben“ – und im Trias-Jura-Aussterben (vor 250 Millionen bzw. 210 Millionen Jahren), das Meereswirbeltiere und Landtiere betraf. Beim letzten Massenaussterben vor etwa 66 Millionen Jahren am Ende der Kreidezeit wurden etwa 75 % der Pflanzen und Tiere ausgelöscht, darunter auch Nicht-Vogel-Dinosaurier.
Ob ein weiteres Massensterben zu dieser Liste hinzugefügt werden sollte, ist unter Paläontologen seit einiger Zeit eine offene Frage. Wissenschaftler wissen seit langem von einem plötzlichen Rückgang der Fossilienvielfalt vor 550 Millionen Jahren, es war jedoch unklar, ob dies auf ein plötzliches Massenaussterben zurückzuführen war.
Eine mögliche Erklärung könnte sein, dass frühe Trilobiten – gepanzerte und oft helmköpfige Meeresarthropoden – begannen, mit der Ediacara-Fauna zu konkurrieren, was zu deren Aussterben führte. Eine andere mögliche Erklärung ist, dass die Ediacara-Fauna weiterhin existierte, die Bedingungen für die Erhaltung der Ediacara-Fossilien jedoch nur bis vor 550 Millionen Jahren existierten. „Die Menschen erkannten, dass es zu diesem Zeitpunkt Veränderungen in der Biota gab“, sagte Evans. „Es wurden jedoch erhebliche Fragen zu den möglichen Gründen aufgeworfen.“
Um diese Fragen zu beantworten, stellten Evans und seine Kollegen eine Datenbank mit Ediacara-Fossilien zusammen, die andere Forscher zuvor in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben hatten, und sortierten jeden Datensatz nach Faktoren wie geografischer Lage, Körpergröße und Ernährung. Das Team katalogisierte 70 Tiergattungen, die vor 550 Millionen Jahren lebten, und stellte fest, dass etwa 10 Millionen Jahre später nur noch 14 dieser Gattungen existierten. Sie bemerkten keine signifikanten Veränderungen in den Bedingungen, die für die Erhaltung der Fossilien erforderlich waren, und fanden auch keine Unterschiede in den Ernährungsgewohnheiten, die darauf hindeuten würden, dass die Ediacara-Tiere aufgrund der Konkurrenz mit Tieren aus dem frühen Kambrium wie Trilobiten ausgestorben sind.
Die überlebenden Organismen hatten jedoch eines gemeinsam: Körperpläne mit einer großen Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, was den Tieren helfen könnte, mit Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt zurechtzukommen. Diese Beobachtung, kombiniert mit geochemischen Beweisen für einen Sauerstoffrückgang vor 550 Millionen Jahren, legt nahe, dass die Ediacara-Zeit möglicherweise mit einem Massensterben aufgrund des niedrigen Sauerstoffgehalts im Ozean endete. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse am 7. November 2022 online in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Abdrücke ausgestorbener Ediacara-Fossilien: Dickinsonia (Mitte) und die kleinere ankerförmige Parvancorina (links) im Sandstein im Nilpena-Ediacaran-Nationalpark in Südaustralien. Scott Evans
„Wir haben uns Selektivitätsmuster angesehen – was ausgestorben ist, was überlebt hat und was nach dem Aussterben gedieh“, sagte der Co-Autor der Studie, Shuhai Xiao, Professor für Geobiologie an der Virginia Tech. „Es stellte sich heraus, dass Organismen, die mit niedrigen Sauerstoffwerten nicht zurechtkommen, selektiv entfernt wurden.“
Warum der Sauerstoffgehalt in den letzten Jahren der Ediacara-Zeit stark abnahm, bleibt ein Rätsel. Evans sagte, dass Vulkanausbrüche, Bewegungen tektonischer Platten und Asteroideneinschläge möglich seien, ebenso wie weniger dramatische Erklärungen wie veränderte Nährstoffwerte im Ozean.
Unabhängig davon, wie es genau geschah, beeinflusste dieses Massensterben wahrscheinlich die spätere Entwicklung des Lebens auf der Erde und könnte Auswirkungen auf Wissenschaftler haben, die die Entstehung des Tierlebens untersuchen.
„Ediacaran-Tiere sind ziemlich seltsam – die meisten von ihnen sehen überhaupt nicht wie die Tiere aus, die wir kennen“, sagte Evans. „Nach diesem Aussterben sehen wir immer mehr Tiere, die denen ähneln, die wir heute haben. Dieses frühe Ereignis könnte den Weg für modernere Tiere geebnet haben.
Die Ergebnisse könnten auch Erkenntnisse über die Bedrohungen enthalten, die der Mensch für Wasserlebewesen darstellt. Verschiedene Agrar- und Abwasserwässer haben Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff in Meeres- und Flussökosysteme eingetragen und dadurch die Menge an Algen erhöht, die sich im Wasser zersetzen und Sauerstoff verbrauchen. Die Ausbreitung von „toten Zonen“, in denen der Sauerstoffgehalt im Wasser zu niedrig ist, um Leben zu ermöglichen, könnte moderne Tiere vor ähnliche Probleme stellen.
Ordovizium-Silur-Aussterben: Vor 440 Millionen Jahren starben 85% der Arten aus. Das nächste Massensterben auf der Erde ereignete sich zu einer Zeit, als Organismen wie Korallen und gepanzerte Brachiopoden die flachen Gewässer der Welt füllten, aber noch nicht das Land erreicht hatten. Das Leben selbst begann sich auszubreiten und zu diversifizieren und erschien erstmals vor etwa 3,7 Milliarden Jahren. Doch vor etwa 440 Millionen Jahren führte ein Klimawandel zu einer Änderung der Meerestemperaturen und zum Aussterben der meisten Meereslebewesen.
Am Ende des Ordoviziums überzog die rasch einsetzende massive Vereisung den südlichen Superkontinent Gondwana. Vereisungen dieses Ausmaßes haben einen großen Teil der Gewässer der Welt blockiert und den globalen Meeresspiegel stark gesenkt, wodurch vielen Arten lebenswichtige Lebensräume entzogen, Nahrungsketten unterbrochen und der Fortpflanzungserfolg beeinträchtigt wurden, heißt es in einer in der Fachzeitschrift Oceanology veröffentlichten Studie.
Es ist nicht genau bekannt, was genau diese Ereignisse verursacht hat. Eine Theorie besagt, dass der Abkühlungsprozess laut Nachrichten aus Ohio möglicherweise durch die Bildung der nordamerikanischen Appalachen verursacht wurde. Die großflächige Erosion dieser Silikatgesteine ist mit der Entfernung des Treibhausgases Kohlendioxid aus der Atmosphäre verbunden.
Allerdings sind nicht alle Wissenschaftler damit einverstanden. Alternative Theorien deuten darauf hin, dass sich das giftige Metall während einer Zeit des Sauerstoffmangels im Meerwasser aufgelöst und das Leben im Meer ausgelöscht haben könnte, so National Geographic. Andere Wissenschaftler gehen laut APS News davon aus, dass ein Gammastrahlenausbruch der Supernova ein riesiges Loch in die Ozonschicht gerissen hat, wodurch tödliche ultraviolette Strahlung das Leben darunter töten konnte, und eine andere Theorie legt laut einer in veröffentlichten Studie nahe, dass Vulkanismus die Ursache war die Zeitschrift Geology.
Aussterben im späten Devon: Vor 365 Millionen Jahren starben 75% der Arten aus. In der Devon-Zeit, die oft als „Zeitalter der Fische“ bezeichnet wird, kam es zum Aufstieg und Niedergang vieler prähistorischer Meeresarten. Obwohl sich die Tiere zu diesem Zeitpunkt bereits an Land entwickelten, schwammen die meisten Lebewesen in den Ozeanen. Dies geschah, bis Gefäßpflanzen wie Bäume und Blumen wahrscheinlich das Massensterben verursachten, wie aus einer 1995 in der Fachzeitschrift GSA Today veröffentlichten Studie hervorgeht.
Als die Pflanzen Wurzeln entwickelten, veränderten sie unbeabsichtigt das Land, auf dem sie lebten, und verwandelten Steine und Schutt in Erde, so die BBC. Dieser nährstoffreiche Boden gelangte dann in die Weltmeere und verursachte dort massive Algenblüten. Durch diese Blüte entstanden im Wesentlichen riesige „tote Zonen“, das sind Bereiche, in denen Algen dem Wasser Sauerstoff entziehen, wodurch Meereslebewesen ersticken und die Nahrungsketten im Meer beschädigt werden. Arten, die sich nicht an niedrige Sauerstoffwerte und Nahrungsmangel anpassen konnten, starben.
Diese Theorie ist jedoch umstritten, und einige Wissenschaftler glauben, dass Vulkanausbrüche für den Rückgang des Sauerstoffgehalts im Ozean verantwortlich sind, so eine in der Fachzeitschrift Geology veröffentlichte Studie.
Eines der ausgerotteten Seeungeheuer war ein 10 Meter langer Panzerfisch namens Dunkleosteus. Dieser Riesenfisch war ein furchterregendes Raubtier und hatte einen Helm aus Knochenplatten, der seinen gesamten Kopf bedeckte und an seinem Kiefer einen zahnartigen Vorsprung bildete.
Perm-Trias-Aussterben: Vor 253 Millionen Jahren starben 96% der Meeresorganismen aus; 70% der terrestrischen Organismen. Dieses Aussterbeereignis, das oft als „Großes Sterben“ bezeichnet wird, ist das größte, das jemals auf der Erde stattgefunden hat. Es löschte etwa 90 % aller Arten auf dem Planeten aus und vernichtete die Reptilien, Insekten und Amphibien, die das Land durchstreiften. Einer Theorie zufolge war die Ursache für dieses katastrophale Ereignis eine Zeit ungezügelten Vulkanismus. Am Ende des Perm kam es in dem Teil der Welt, den wir heute Sibirien nennen, zu Vulkanausbrüchen. Dadurch wurden große Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, was zu einem Treibhauseffekt führte, der den Planeten erwärmte. Dadurch änderten sich die Wetterbedingungen, der Meeresspiegel stieg und saurer Regen fiel auf die Erde.
Laut dem Sam Noble Museum in Oklahoma löste sich im Ozean ein erhöhter Kohlendioxidgehalt im Wasser auf, vergiftete das Meeresleben und entzog ihm sauerstoffreiches Wasser. Zu dieser Zeit bestand die Welt aus einem einzigen Superkontinent namens Pangäa, der nach Ansicht einiger Wissenschaftler zur mangelnden Bewegung in den Weltmeeren beitrug und ein globales Becken stehenden Wassers bildete, das die Ansammlung von Kohlendioxid nur aufrechterhielt. Steigende Meerestemperaturen haben auch den Sauerstoffgehalt im Wasser verringert.
Trias-Jura-Aussterben: Vor 201 Millionen Jahren starben 80% der Arten aus. In der Trias entstand neues und vielfältiges Leben, und Dinosaurier begannen, die Welt zu bevölkern. Leider brachen zahlreiche Vulkane gleichzeitig aus. Obwohl unklar ist, warum es genau zu diesem vierten Massenaussterben kam, gehen Wissenschaftler laut MIT News davon aus, dass es in einem Gebiet der Welt, das heute vom Atlantischen Ozean bedeckt ist, zu massiver vulkanischer Aktivität gekommen ist. Wie das Aussterben im Perm setzten Vulkane große Mengen Kohlendioxid frei, was zum Klimawandel und zur Zerstörung des Lebens auf der Erde führte. Die globalen Temperaturen sind gestiegen, das Eis ist geschmolzen und der Meeresspiegel ist gestiegen und versauert. Infolgedessen starben viele Meeres- und Landarten aus; unter ihnen waren große prähistorische Krokodile und einige fliegende Flugsaurier.
Laut der Zeitschrift Discover gibt es alternative Theorien, um dieses Massensterben zu erklären. Sie legen nahe, dass steigende Kohlendioxidwerte zur Freisetzung von eingeschlossenem Methan aus dem Permafrost führten, was zu einer ähnlichen Reihe von Ereignissen führen könnte.
K-Pg-Aussterben: Vor 66 Millionen Jahren starben 75% der Arten aus. Das berühmteste aller Massenaussterben ist das Kreide-Paläogen-Aussterben – besser bekannt als der Tag, an dem die Dinosaurier ausstarben. Dieses Ereignis wird manchmal auch als KT-Aussterben bezeichnet, und Geologen nennen es „K-Pg-Aussterben“, weil der Buchstabe „C“ die Abkürzung für die vorangegangene geologische Periode namens Kambrium ist. „K“ kommt vom deutschen Wort „Kreide“, was „kreideig“ bedeutet.
Der Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als 13 Kilometern prallte mit etwa 72.000 km/h auf die Erde und landete im heutigen Yucatan in Mexiko. Es schlug ein Loch mit einer Breite von 110 Meilen (180 km) und einer Tiefe von 12 Meilen (19 km), den sogenannten Chicxulub-Krater. Der Einschlag hätte das gesamte umliegende Land im Umkreis von 900 Meilen (1.450 km) versengt und die 180 Millionen Jahre währende Herrschaft der Dinosaurier auf der Erde beendet.
Der Einschlag hinterließ monatelang einen schwarzen Himmel, da Trümmer und Staub in die Atmosphäre geschleudert wurden. Dadurch konnten die Pflanzen kein Sonnenlicht mehr absorbieren und starben massenhaft aus, wodurch die Nahrungsketten der Dinosaurier unterbrochen wurden. Es führte auch dazu, dass die globalen Temperaturen sanken und die Welt in einen langen, kalten Winter stürzte. Wissenschaftler schätzen, dass die meisten Artensterben auf der Erde zu dieser Zeit innerhalb weniger Monate nach dem Einschlag stattgefunden hätten. Allerdings überlebten viele Arten, die fliegen, graben oder in die Tiefen der Ozeane tauchen konnten. Beispielsweise sind die einzigen echten Nachkommen der heute lebenden Dinosaurier moderne Vögel – es wird angenommen, dass mehr als 10.000 Arten von Überlebenden des Aufpralls abstammen.
