Warme Meere als TodesfalleRätsel um größtes Massenaussterben der Erdgeschichte gelöst
Vor etwa 252 Millionen Jahren löschten Hitze und Sauerstoffmangel fast das gesamte Leben in den Meeren aus. Eine neue Studie erklärt nun, warum einige Tiergruppen die Katastrophe überlebten und andere nahezu vollständig verschwanden.
Vor rund 252 Millionen Jahren gerieten die Ozeane aus dem Gleichgewicht. Das Wasser erwärmte sich, sein Sauerstoffgehalt sank – und innerhalb geologisch kurzer Zeit verschwand ein Großteil des Lebens. Beim sogenannten Perm-Trias-Massenaussterben, dem größten bekannten Artensterben der Erdgeschichte, wurden Schätzungen zufolge rund 96 Prozent der Meeresarten und 70 Prozent der Landtierarten ausgelöscht.
Doch die Katastrophe traf nicht alle Meeresbewohner gleich. Armfüßer, die äußerlich an Muscheln erinnern, und am Meeresboden lebende Seelilien verschwanden beinahe vollständig. Muscheln, Schnecken, Fische und andere beweglichere Tiere kamen deutlich besser davon und prägen die Ozeane bis heute. Warum ausgerechnet diese Gruppen überlebten, darüber rätseln Forschende seit Langem. Eine neue Studie der Stanford University liefert nun eine überraschende Erklärung: Entscheidend war demnach, wie der Stoffwechsel der Tiere auf die Kombination aus steigender Temperatur und schwindendem Sauerstoff reagierte.
Veröffentlicht wurde die Arbeit im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS). Das Forschungsteam um José Andres Marquez und Erik Anders Sperling untersuchte lebende Vertreter jener Tiergruppen, die vor dem Massenaussterben die Meere dominierten, und verglich diese mit Angehörigen der später erfolgreichen Meeresbewohner. „Wir wollten im Grunde das Rätsel lösen, warum man am Strand Muschel- und Schneckenschalen findet und nicht die von Armfüßern“, erklärt Studienautor Marquez laut Mitteilung der Stanford University.
Warum wir heute Muschelsuppe essen
Vor dem Massenaussterben kamen Armfüßer in den Meeren wesentlich häufiger vor als Muscheln. Heute existieren nur noch etwa 400 Armfüßerarten, aber schätzungsweise 10.000 bis 15.000 Arten von Muscheln und anderen Zweischalern. Das Massenaussterben veränderte damit nicht nur die Artenzahl, sondern die gesamte Zusammensetzung der Meereswelt.
Die Forschenden führen diesen Wechsel auf grundlegende Unterschiede im Körperbau und Stoffwechsel zurück. Viele Tiere der alten, paläozoischen Fauna lebten unbeweglich am Meeresboden, filterten Nahrung aus dem Wasser und verbrauchten vergleichsweise wenig Energie. Muscheln und Fische besaßen dagegen leistungsfähigere Atmungs- und Kreislaufsysteme und konnten den steigenden Sauerstoffbedarf im wärmer werdenden Meer besser ausgleichen. Armfüßer kamen zwar mit wenig Sauerstoff zurecht, ihr langsamer Stoffwechsel geriet bei höheren Temperaturen jedoch rasch an seine Grenzen.
Armfüßer hätten kaum Muskulatur besessen, erklärt Sperling. Muscheln, Schnecken, Seeigel oder Fische seien dagegen beweglicher und haben einen leistungsfähigeren Stoffwechsel. „Deshalb essen wir Muschelsuppe und keine Armfüßersuppe“, so der Studienautor. Armfüßer hätten schlicht fast kein Fleisch.
Versauerung war wohl nicht entscheidende Faktor
Somit sind laut der Studie Ozeanerwärmung und Sauerstoffverlust die Haupttreiber des Massenaussterbens gewesen. Lange hatte man angenommen, dass die Versauerung der Ozeane der eigentliche Grund war: Große Mengen Kohlendioxid lösten sich damals im Meerwasser und machten es saurer. Das dürfte insbesondere Tiere belastet haben, die Kalkschalen oder Skelette bildeten, heißt es in der Studie. Nach Einschätzung des Forschungsteams war dieser Effekt jedoch deutlich weniger verheerend als die Kombination aus Hitze und Sauerstoffmangel.
Ausgelöst wurde die Katastrophe durch gewaltige vulkanische Aktivität im Gebiet des heutigen Sibiriens. Über lange Zeit gelangten enorme Mengen Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre. Die globalen Temperaturen stiegen um schätzungsweise acht bis zwölf Grad Celsius. Dadurch erwärmten sich auch die Meere. Wärmeres Wasser kann grundsätzlich weniger Sauerstoff speichern. Gleichzeitig benötigten die Tiere wegen ihres beschleunigten Stoffwechsels mehr davon.
Eine frühere Modellierung kam zu dem Ergebnis, dass die Ozeane während der Katastrophe etwa 80 Prozent ihres Sauerstoffs verloren. Rund die Hälfte des Meeresbodens wurde demnach vollständig sauerstofffrei. Schon deutlich vor einer solchen totalen Sauerstofflosigkeit können viele Tiere jedoch nicht mehr überleben.
„Welt, die der heutigen sehr ähnlich war“
Die Forschenden sehen in ihrer Arbeit dabei nicht nur eine Erklärung für ein 252 Millionen Jahre altes Rätsel. Der grundlegende Mechanismus sei auch heute relevant: Durch den menschengemachten Ausstoß von Treibhausgasen erwärmen sich die Meere, zugleich nimmt in vielen Regionen der verfügbare Sauerstoff ab. Die damalige und die heutige Situation sind demnach allerdings (noch) nicht identisch. Das Massenaussterben spielte sich in einem Zeitraum von Tausenden Jahren ab und ging mit einer erheblich stärkeren globalen Erwärmung einher, als sie derzeit bis zum Ende dieses Jahrhunderts erwartet wird. Dennoch wirken heute dieselben physikalischen und biologischen Grundprozesse.
„Das größte Massensterben aller Zeiten begann in einer Welt, die der heutigen sehr ähnlich war“, sagt Sperling. Damals habe es zunächst ebenfalls relativ kühle und gut mit Sauerstoff versorgte Ozeane gegeben, bevor eine gewaltige Kohlendioxid-Zufuhr das Erdsystem verändert habe. Im schlimmsten Fall bewege sich die Erde langfristig in Richtung jener Erwärmung, die einst das Massenaussterben auslöste. Noch könne man die Entwicklung aber beeinflussen und das Schlimmste abwenden, mahnt Sperling: „Wir sind immer noch an dem Punkt, an dem wir etwas ändern und dagegen tun können.“
