Keine Atemnot beim Säbelzahntiger
Zunahme des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre half Säugetieren auf die Sprünge
Ein Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre hat vor 50 Millionen Jahren den Säugetieren den nötigen Anstoß gegeben, um an Artenvielfalt und individueller Größe zuzunehmen. Das vermuten amerikanische Wissenschaftler, die anhand von Bohrkernen aus dem Meeresgrund den atmosphärischen Sauerstoffgehalt der vergangenen 205 Millionen Jahre rekonstruiert haben. Sie stellten dabei eine Verdoppelung des Sauerstoffanteils vor 50 Millionen Jahren fest.
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Säbelzahntiger und Riesenfaultiere haben von dem Anstieg der Sauerstoffmenge in der Atmosphäre profitiert, erklärt Studienleiter Paul Falkowski. Zwar habe es schon zu den Zeiten der Dinosaurier vor mehr als 50 Millionen Jahren kleinere Säugetiere gegeben. Doch erst als der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre anstieg, konnten sich größere Säugetiere durchsetzen: Je mehr Sauerstoff, desto größer die Säugetiere, sagt Falkowski. Das Aussterben der Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren habe den Vormarsch der Säugetiere im Vergleich nur wenig begünstigt.
Die Wissenschaftler machen einzellige Algen, die im Meer von der Photosynthese leben, für den Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre verantwortlich. Bei der Photosynthese wird Sauerstoff frei und Kohlenstoff wird in organischem Material gebunden. Nur wenn der organische Kohlenstoff am Meeresgrund begraben wird, anstatt von Sauerstoff zehrenden Bakterien zersetzt zu werden, kann es einen Netto-Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre geben.
Das Auseinanderbrechen des Riesenkontinents Pangäa hat nach Forschermeinung den Ausschlag für das erhöhte Algenwachstum vor rund 50 Millionen Jahren gegeben. Der Zerfall von Pangäa öffnete den Atlantik mit seinen fruchtbaren kontinentalen Schelfen und kurbelte die Produktion von Photosynthese betreibenden Algen an. Gleichzeitig entstanden größere Formen der einzelligen Algen, die nach dem Absterben schnell sinken und am Meeresgrund begraben werden, bevor sie von Bakterien zersetzt werden können. Tatsächlich ist ein Grossteil der heute bekannten Ölreserven aus den abgestorbenen und begrabenen Algen jener Zeit entstanden.
Um den Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre über die letzten 205 Millionen Jahre zu rekonstruieren, haben die Wissenschaftler sich der Isotopenanalyse bedient. Als Isotope bezeichnet man Atome eines chemischen Elements, die unterschiedlich schwer sind. Pflanzen bauen beim Wachsen nur selten schweren Kohlenstoff, das so genannte C-13, in ihre Moleküle ein. Indem sie hauptsächlich das leichtere C-12 verwenden, reichern sie indirekt den schweren Kohlenstoff in ihrer leblosen Umgebung an. Diese Anreicherung lässt sich in Sedimentbohrkernen messen. Beim Wachsen wiederum produzieren Pflanzen Sauerstoff. Anhand der Anreicherung von C-13 in Sedimenten können Wissenschaftler deshalb den Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre abschätzen.
Paul Falkowski (Rutgers Universität, New Brunswick) et al.: Science, Bd.309, Nr. 5744, S.2202
ddp/wissenschaft.de – Christina Schallenberg
