Massensterben I

Der fatale Einfluss von Kohlendioxid

Von Horst Rademacher
Aktualisiert am 27.11.2020
 - 12:49
Beginn des Massensterbens am Ende des Erdaltertums
Das Verbrennen fossiler Energieträger trägt wesentlich zum gegenwärtigen Klimawandel bei. Es könnte aber schon einmal in der Erdgeschichte eine dramatische Wirkung entfaltet haben.

Es besteht kein Zweifel mehr daran, dass das Verbrennen fossiler Energieträger wesentlich zum gegenwärtigen Klimawandel beiträgt. Die vielen drastischen Klimaschwankungen im Laufe der Erdgeschichte wurden bisher in der Fachwelt aber nicht mit der Verbrennung von Kohle oder Öl in Verbindung gebracht. Eine dreiköpfige internationale Forschergruppe behauptet aber nun, vor etwa 252 Millionen Jahren wären in kurzer Zeit so viele fossile Energieträger verbrannt, dass der dadurch ausgelöste Klimawandel zum größten Massensterben von Arten in der Erdgeschichte führte. Der starke Einfluss von Kohlendioxid auf den damaligen abrupten Klimawandel wurde unterdessen unabhängig von einer anderen Forschergruppe bestätigt. Die Veränderungen in der belebten Welt waren damals so gravierend, dass diese Zäsur für Geologen den Übergang vom Erdaltertum zum Erdmittelalter darstellt.

Die Erdoberfläche sah zur letzten Phase des Erdaltertums, im Perm, wesentlich anders als heute aus. Vor mehr als einer Viertelmilliarde Jahre hingen fast alle Erdteile in einer großen Landmasse, dem Urkontinent Pangäa, zusammen. Er erstreckte sich nahezu kontinuierlich zwischen den beiden Polen. Die andere Erdhälfte war von dem Riesenozean Panthalassa bedeckt. Lediglich in seiner Mitte begann der Kontinent aufzubrechen und ließ die Tethys-See, den Urgroßvater des Mittelmeeres, entstehen. Im heutigen Europa ist die letzte Phase des Perm als Zechstein bekannt. Das Zechsteinmeer, ein flaches Ozeanbecken, erstreckte sich in der heutigen Norddeutschen Tiefebene und der Nordsee. Die großen Salzablagerungen in dieser Gegend entstanden, als dieses Meer verdunstete und eine dicke Salzkruste hinterließ.

Lebensfreundliche Epoche

Die Meeresfauna des Perm war ausgesprochen vielseitig. Am Meeresboden lebten Tiere wie die Pflanzen im Regenwald in mehreren Stockwerken. Bis zu einem halben Meter lang wurden die Stämme verschiedener Seelilienarten, die Crinoiden. Sie bildeten gleichsam das Blätterdach für diese benthische Lebensgemeinschaft. In den Etagen darunter lebten Blastoiden, verschiedene Muschel- und Schneckenarten sowie die noch aus dem Kambrium stammenden Trilobiten. Besonders häufig gab es in den flachen Meeren des Perm den „Kupferschieferhering“, dessen erster Fossilfund bereits im Jahre 1546 vom sächsischen Arzt Georgius Agricola beschrieben wurde. Insgesamt lassen Fossilfunde aus dem Perm den Schluss zu, dass diese Epoche äußerst reich an tierischem und pflanzlichem Leben war.

Das darauffolgende Zeitalter der Trias, vor allem deren erste zehn Millionen Jahre, ist dagegen überaus arm an Fossilien. In Mitteleuropa wird die junge Trias als Epoche des Buntsandstein bezeichnet. Pfälzer Wald, Odenwald, Spessart sowie die Insel Helgoland bestehen weitgehend aus den einförmigen Gesteinen dieser Zeit. Eine ähnlich dramatische Verarmung an Arten haben Geologen auch an den anderen Übergängen vom Perm zur Trias in Südchina, Kaschmir, Pakistan, den südlichen Alpen und in Grönland gefunden. Insgesamt 90 Prozent der Arten von Meereslebewesen und mindestens 70 Prozent der terrestrischen Spezies starben zum Ende des Perm aus, darunter 21 der 27 bekannten Familien von Reptilien sowie 70 Prozent der Familien von Amphibien. Auch etwa die Hälfte aller Insektenarten aus dem Perm überlebte die Zeitenwende nicht.

Riesige Vulkanausbrüche in Sibirien

Als Ursache für das gewaltige Artensterben gelten schon seit langem riesige Vulkanausbrüche im heutigen Sibirien. Bei diesen Ausbrüchen wurde ein großes Gebiet zwischen dem Ural im Westen und dem Fluss Lena im Osten Sibiriens mit Magma überflutet. Eine Forschergruppe um Hana Jurikova vom Geoforschungszentrum in Potsdam hat nun den von diesen Eruptionen ausgelösten Klimawandel in Einzelheiten nachvollzogen.

Als Indikator dafür benutzte die Gruppe die von der erhöhten Konzentration an Kohlendioxid in der Atmosphäre verursachte Versauerung der Ozeane. Die Gruppe untersuchte dazu den Gehalt verschiedener Isotope von Kohlenstoff, Sauerstoff und Bor in den Kalkschalen von Brachiopoden. Diese muschelähnlichen Tiere lebten vor mehr als 250 Millionen Jahren in großer Zahl auf dem Meeresboden der Tethys und sind heute in vielen Sedimentgesteinen in Südtirol als Fossilien zu finden.

Mehrere Schritte des Massensterbens

Wie die Forschergruppe nun in „Nature Geoscience“ schreibt, vollzog sich das Massensterben der marinen Organismen in mehreren Schritten. Zunächst erhöhte sich der Anteil von CO2 in der Atmosphäre schubartig, was zu einer Kaskade der Erwärmung und der Versauerung der Weltmeere, vor allem der Tethys führte. Die Arten, die das nicht überlebten, starben in einer zweiten Welle, in welcher der Sauerstoffgehalt der flachen Ozeane immer weiter sank. Dieser Anoxismus wurde durch große Einträge von Nährstoffen vom Land ins Meer verursacht, die wiederum auf eine auf der Klimaänderung beruhende verstärkte Verwitterung des Gesteins auf den Kontinenten zurückzuführen sind.

Eine andere Forschergruppe um Kunio Kaiho von der Tohoku-Universität im japanischen Sendai untersuchte nun unabhängig die Frage, woher denn das viele Kohlendioxid stammte, das zu dem tödlichen Klimawandel vor etwa 250 Millionen Jahren führte. Wie die Forscher nun in „Geology“ schreiben, stammte es bei weitem nicht nur von der Entgasung von Magma bei den sibirischen Vulkaneruptionen. Vielmehr fanden sich in vielen der von ihnen analysierten Sedimentgesteinen aus der Übergangszeit von Erdaltertum zum Erdmittelalter in China und aus der Nähe der kleinen Ortschaft Pufels in Südtirol deutliche Spuren polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe. Dazu gehört auch das Coronen, auch Hexabenzobenzol genannt, das entsteht, wenn fossile Energieträger bei sehr hohen Temperaturen von mehr als 1100 Grad verbrennen.

Die Forscher um Kaiho glauben deshalb, dass das Magma der sibirischen Ausbrüche auch große Mengen von damals in Sibirien vorhandenen Lagerstätten an Kohle oder Erdöl entzündete, was wiederum zur starken Erhöhung der CO2-Konzentration der Atmosphäre führte. Allerdings sei der Einfluss der fossilen Energieträger auf den Klimawandel vor 250 Millionen Jahren nicht mit dem heutigen anthropogenen Eintrag von Kohlendioxid in die Atmosphäre zu vergleichen. Einerseits werden heute pro Jahr etwa 10 Gigatonnen Kohlenstoff in die Lufthülle geblasen. Damals betrug der maximale Eintrag weniger als 0,7 Gigatonnen pro Jahr. Außerdem seien, so sagt Hana Jurikova, alle modernen Reserven an fossilen Brennstoffen viel zu gering, um über Tausende von Jahren so viel CO2 freizusetzen, wie vor 252 Millionen Jahren in die Atmosphäre gepumpt wurde.

Quelle: F.A.Z.
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