För cirka 252 miljoner år sedan tog livet på jorden nästan slut. I en geologisk blixt försvann minst 70 procent av jordens landarter tillsammans med 96 procent av alla arter i haven.
Detta var en massutrotning. Den största någonsin, den översteg vida den som släckte dinosaurierna cirka 186 miljoner år senare. Den slog bara ut 50 procent av jordens arter. Den tidigare katastrofen är nu känd som Permo-Trias massutdöende eftersom den inträffade när Permperioden gav vika för Trias.
Dess effekter var så massiva att forskare nu hänvisar till den tiden som den stora döende.
Detaljer om denna period är skrivna i sten. Bokstavligen. Detaljer har dykt upp från fossiler i stenar som utvecklades vid denna tid. Många organismer försvann plötsligt från fossilregistret. Marina leddjur som kallas trilobiter, till exempel, är vanliga i stenar från Perm. När stenar från triasåldern utvecklades hade alla tecken på dessa djur försvunnit.
Vad som orsakade det stora döendet har länge varit ett mysterium. Många forskare misstänkte att ett massivt vulkanutbrott hade något att göra med det. Detta utbrott inträffade i det som är en del av Ryssland som nu kallas Sibirien och varade i årtusenden. Men det fanns få bevis som kopplade det utbrottet till utrotningen. Så den största utplåningen i livets historia förblev ett kallt fall.
Tills nu.
Forskare har nya bevis som lägger stor skuld på de sibiriska utbrotten. De utlöste dödliga förhållanden på både land och i havet. Och nya analyser av dem kan ge viktiga lärdomar om hur man tolkar förändringar som sker på jorden idag.
Livet avbrutet
Under Perm hade nästan alla jordens landmassor samlats till en megakontinent. Den heter: Pangea (Pan-JEE-uh). Jorden hade ett huvudhav och ett mindre hav. Pangaeas enorma storlek förändrade planetens klimat. De flesta ställen blev varma och torra.
En konstnärs vision av Pangea, en superkontinent som bildades ca. 300 miljoner år sedan. Det var resultatet av tektoniska plattor som sammanförde större delen av jordens landyta. Det bröt så småningom upp igen, vilket ledde till bildandet av dagens kontinenter. Gary Hincks / Vetenskapskälla
Denna permiska värld vimlade av liv. På land surrade och kröp insekter, inklusive primitiva trollsländor och kackerlackor. Stora, växtätande reptiler och groddjur betade dess skogar. Haven styrdes av fiskar. Korallreven trivdes. Trilobiter slingrade sig längs havsbotten. Sedan, i slutet av denna frodiga period, började vulkaner att få utbrott. Och bryter ut. Och sedan få utbrott ännu mer – spy ut vad som skulle tyckas vara en oändlig kaskad av lava under en period av 60 000 år. De mest massiva i jordens historia, utbrotten hällde ut tillräckligt med lava för att täcka hela det kontinentala USA till ett djup av nästan 1,6 kilometer (en mil)!
Mycket stora vulkanutbrott kan krångla till livet på flera sätt. Först skjuter de moln av aska högt upp i atmosfären. Det kan blockera mycket solljus. Utbrotten kan också tillföra värme till haven och atmosfären. Detta skulle värma yttemperaturer över hela världen, längs vägen förändra vädermönster. Utbrott pumpar ut gaser, särskilt koldioxid. Som en växthusgas hindrar koldioxid värme från att fly ut i rymden. Även detta värmer klimatet. Även haven kommer att absorbera mycket kol, vilket gör vattnet allt surare.
Det enorma utbrottet av de sibiriska vulkanerna och Permo-Trias massutrotningen inträffade ungefär samtidigt. Slump… eller inte? Det har varit en stor – och kvardröjande – fråga.
För att ta reda på om de sibiriska vulkanerna kunde ha orsakat det stora döendet krävdes att man visste mycket exakt när varje händelse inträffade. Ange geokronolog Seth Burgess. Han visste att jagOm dessa utbrott inträffade precis efter utrotningen, till exempel, kunde de inte skyllas på.
Geokronologer (JEE-oh-kron-ol-uh-jizts) är specialiserade på att bestämma hur gammal en sten är. Som doktorand vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) ledde han ett team som analyserade stenar från Kina. Dessa hade bildats under det sena Perm. Dessa forskare ville veta vad forntida stenar kunde berätta för dem om tidpunkten för de sibiriska vulkanerna.
De kinesiska klipporna innehöll lager av kalksten. Sådan sedimentary stenar skapas i kronologisk ordning, med den yngsta överst. I de lägsta kalkstenslagren hittade forskarna fossiler av djur som levde i Perm. Men dessa fossiler saknades i nyare permiska lager. Så det stora döendet måste ha inträffat någonstans däremellan.
Genom att titta på två beståndsdelar i kalkstenen – kol och zirkon – kunde Burgess och hans team komma på en tidslinje för de sibiriska utbrotten. Fossilerna, de hittade, hade försvunnit inom ett intervall på 60 000 år. Under de senaste 10 000 åren har det dock skett en plötslig puls av vulkaniskt härlett kol.
Burgess avslutar: “Det såg ut som business as usual tills allt plötsligt förändrades.” Hans team publicerade sina resultat i den 10 februari 2014, Proceedings of the National Academy of Sciences.
Men hur förändrade det kolet världen? En grupp forskare var nyfiken på varför havets pH förändrades som det hade under dessa 60 000 år. De ville särskilt veta om något ovanligt hade hänt med pH under de senaste 10 000 åren. Kan det vara kopplat till det extra kol som Burgess och hans team hade hittat?
Detta är platsen för fältarbete av Clarksons team i Förenade Arabemiraten. D. Astratti För att utforska mysteriet ledde Matthew Clarkson ett forskarteam som reste till Förenade Arabemiraten. Det är ett litet land i Mellanöstern. Clarkson, en geokemist, var vid University of Edinburgh i Skottland när han utförde det arbetet 2014. Hans team hittade kalkstensstenar som en gång låg på botten av ett forntida permiskt hav. Dessa stenar ger ett register över havets förhållanden då.För att ta reda på hur pH hade förändrats, spårade gruppen skillnader i bergarternas mängder av två former av bor, ett grundämne som kom från havsvattnet i det Permiska havet.
“Bor finns i havsvatten i två olika former, borsyra och borat”, förklarar Clarkson. “Mängden av varje i havet beror på vattnets pH.” Genom att bestämma förhållandet – eller relativa mängder – av borat och borsyra i kalkstenen kan forskare beräkna vad som skulle ha varit pH-värdet för havsvatten när berget bildades.
Clarksons team plottade förhållandet mellan de två formerna av bor i kalkstenslagren. Visst kunde de se ett mönster i pH-värdena. Precis vid gränsen mellan Perm och Trias skedde ett snabbt, dramatiskt pH-fall. Det innebar att vattnet hade blivit surare.
“Vi ser en förändring i bor,” säger Clarkson, “som motsvarar cirka 0,6 pH-enheter.” Hans team jämförde dessa data med Burgesss exakta kolålder från kinesiska stenar i samma ålder. De upptäckte att denna stora förändring mot surare hav skedde under samma 10 000 år som förändringen i mängden vulkaniskt kol.
Men det var inte slutet på det. De första 50 000 åren av utbrott i Sibirien skulle ha släppt ut tillräckligt med koldioxid för att avsevärt ha värmt upp planetens yta. Många landdjur hade kanske inte lätt kunnat anpassa sig till de förändrade förhållandena. Dessutom skulle artförluster ha stressat ekosystemen vida och brett, avslutar Clarkson, nu vid University of Otago i Dunedin, Nya Zeeland. Och minskat syre från dessa 50 000 år av utbrott kan ha försvagat många arter ytterligare, säger han.
Den sista fasen av de tusenåriga sibiriska utbrotten verkar ha tillfört mycket mer kol till atmosfären. Óli Jón/ Flickr (CC BY-NC-ND 2.0) Av hans uppgifter och Burgesss, framgår det att en andra och förödande fas av utbrott hände under de senaste 10 000 åren. Den sista fasen av dessa utbrott, säger Burgess, levererade mer koldioxid än normalt. “Något tillförde mer koldioxid”, säger han. En möjlighet: De sibiriska vulkanerna började bryta ut genom ett lager av kalksten. Det utbrottet skulle troligen ha varit så varmt att kalkstenen smälte. Detta skulle ha släppt ut kolet som det innehöll och ökat de gaser som sprutas ut direkt av utbrotten.
Den extra boosten av koldioxid tycks ha gett den sista knock-out-punchen för havets varelser, misstänker Clarkson .
Mycket av den koldioxiden löstes upp i havens vatten. Det skulle ha orsakat ett kraftigt och snabbt fall i pH. Det surare vattnet skulle ha löst upp det kalciumbaserade mineralet som utgör snäckskal. Det skulle också ha gjort det svårare för varelser att bygga nya skal. Processen att använda kalcium för att skapa skal kallas calcification.
“Några av de organismer som är beroende av förkalkning för att skapa skal skulle ha lidit särskilt illa”, säger Clarkson. Fossiler visar att de varelser som dog ut i flest antal var de som var mest beroende av snäckor, konstaterar han. Under de senaste 10 000 åren gjordes äntligen många arter som överlevt den första fasen av vulkanutbrott.
Förklarare: Havsförsurning
Bordata “ger den mest direkta bilden hittills på hur havets pH kan ha förändrats under gränsintervallet perm-trias”, konstaterar Jonathan Payne. Han är geolog vid Stanford University i Kalifornien. Expert på hur forntida liv och miljö hänger ihop, han var inte involverad i studien.
Det finns också en indirekt koppling till utrotningar på land, menar han. Samma ökning av koldioxid som gjorde att havet blev surare kan också ha orsakat stora ekologiska skador på land. En global uppvärmning och förändringar i nederbörd eller snö skulle sannolikt ha utplånat många kvarvarande landbaserade organismer, misstänker Payne.
Katastrof upprepas?
Efter det stora döendet kom jorden långsamt tillbaka till liv. Det fanns trots allt några överlevande. De blev förfäder till många nya växter och djur, inklusive dinosaurierna. The Great Dying banade väg för några seriöst framgångsrika nykomlingar.
Ett försurande perm skulle ha gjort det svårt för skaldjur att bygga sina skyddande höljen. Idag är försurande hav redan återigen borta vid några varelsers skal. Den härs skal har tunnat ut till där det är genomskinligt. NOAA:s National Ocean Service/Flickr (CC-BY 2.0) Bland dem skulle finnas människor. Men för att förbli en framgångsrik art bör folk lyssna på lärdomar från den uråldriga perioden, hävdar nu forskarna. När allt kommer omkring, låter inte klimatförändringar och havsförsurning kusligt bekant? De händer igen, just nu. Precis som under Permo-Trias-utrotningen orsakas dagens förändringar av extra koldioxid i atmosfären. Bara den här gången kommer mycket av koldioxiden inte från sibiriska vulkaner utan från människor som förbränner kolrika fossila bränslen.
Clarkson säger att i början av 1800-talet , jordens hav hade ett pH på 8,2. Sedan dess har mänskliga aktiviteter pumpat ut massor av koldioxid i atmosfären. Havets pH har redan sjunkit till 8,1. “Det förväntas falla ytterligare 0,3 till 0,4 pH-enheter i slutet av detta århundrade. Det är 0,3 till 0,4 på 300 år”, säger han. Det räcker för att orsaka allvarlig skada på djur som är beroende av att bygga skal och på rovdjur som äter dessa djur.
I den takten, till år 2400, kan haven försuras med samma mängd som sågs under det stora döendet – när nästan alla levande arter på jorden dog ut.
Rättelse (10/28/15): Ett tidigare omnämnande av placoderms har tagits bort för att återspegla den allmänna konsensus som denna fisk hade sannolikt dött ut före permperioden.
Leave a Reply