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Astronomie|Physik Erde|Umwelt

Erdgeschichtliches Rekord-Massensterben: Waren Mikroben schuld?

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Mikroskopische Aufnahme von Methanosarcina barkeri fusaro. Wikipedia, gemeinfrei
Am Ende des Erdzeitalters des Perm schlitterte das bis dahin blühende Leben auf der Erde in ein Inferno: Etwa 90 Prozent aller Arten starben aus – es handelt sich um das schlimmste Massensausterben der Erdgeschichte. Doch was war der Auslöser? Gigantische Vulkaneruptionen galten bisher als die wahrscheinlichste Ursache. Doch nun sagen Forscher, dass diese Naturkatastrophen vielleicht nur indirekt am Massensterben beteiligt waren. Sie könnten den „Dünger” für die eigentlichen Täter geliefert haben: Es gibt Hinweise, dass Methan-produzierende Mikroben vor 252 Millionen Jahren das Klima der Erde und die Lebensbedingungen in den Meeren so enorm veränderten, dass die Ökosysteme zusammenbrachen.

Die Theorie der Forscher um Daniel Rothman vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge basiert auf drei unterschiedlichen Anhaltspunkten: Erstens belegen geochemische Untersuchungen einen exponentiellen Anstieg von Kohlendioxid in den Ozeanen zur Zeit des Massensterbens. Zweitens zeigen die Sedimente dieser Zeit einen plötzlichen Anstieg in der Menge an Nickel. Dieses Element könnte die Entwicklung der sogenannten Methanosarcina befeuert haben – Mikroben, die zur Gruppe der Archaeen gehören. Deren Fähigkeit, Biomasse zu Methan umzusetzen, geht genetischen Analysen der Forscher zufolge auf eine Zeit zurück, die zum Massensterben vor 252 Millionen Jahren passt.

Einige Forscher hatten bisher vermutet, dass die hohen Kohlenstoff-Gehalte der Sedimente am Ende des Perm durch Gase der Vulkanausbrüche verursacht worden waren, die sich in dieser Zeit im heutigen Sibirien ereignet hatten. Es handelte sich immerhin um die größten bekannten Eruptionen der Erdgeschichte. Doch die Untersuchungen von Rothman und seinen Kollegen kommen zu dem Ergebnis, dass selbst diese gewaltigen Naturkatastrophen bei weitem nicht für die enormen Kohlenstoffablagerungen in den Sedimenten verantwortlich gewesen sein könnten. Und auch der zeitliche Verlauf der Ablagerungen spricht dagegen: „Eine abrupte Freisetzung von Kohlendioxid durch Vulkanismus würde von einer allmählichen Abnahme gefolgt werden”, sagt Co-Autor Gregory Fournier. „Stattdessen sehen wir das Gegenteil: Einen schnellen, anhaltenden Anstieg. Das deutet auf eine mikrobielle Expansion hin”, so der Wissenschaftler. Eine enorme Produktion des kohlenstoffhaltigen Methans durch Methanosarcina-Bakterien könnte demnach für die Ablagerungen verantwortlich gewesen sein.

Vulkanismus könnte Beihilfe geleistet haben

Doch der Vulkanismus sei bei ihrem Erklärungsmodell nicht ganz von der Anklagebank, betonen die Forscher. Es handelt sich ihnen zufolge vermutlich um einen Fall von Beihilfe: Die Eruptionen schleuderten große Mengen Nickel in die Atmosphäre, die möglicherweise zum „Dünger” für die Methanosarcina-Bakterien wurden. Denn es ist bekannt, dass diese Mikroben das Element für ihre Entwicklung benötigen. Das sei ein Faktor ihrer explosionsartigen Vermehrung gewesen, der andere war möglicherweise dieOptimierung einesStoffwechselweges, der als Endprodukt Methan hinterließ. Die genetische Grundlage dafür haben sich die Methanosarcina-Bakterien genau zur fraglichen Zeit zugelegt, zeigten Untersuchungen der Forscher. Durch genetische Analysen heute lebender Vertreter dieser Archaeen konnten sie auf die Zeit dieser Entwicklung rückschließen.

Unterm Strich ergibt sich also folgendes Szenario: Vulkanausbrüche am Ende des Perm lieferten einer Methanosarcina-Bakterien-Gesellschaft den Wachstumsfaktor Nickel, die durch ihren aufgepeppten Stoffwechsel ohnehin auf dem Siegeszug war. Das Resultat: Die Mikroben wucherten und gaben Unmengen des Treibhausgases Methan ab. Das hatte vermutlich Folgen, wie sie vom aktuellen Klimawandel bekannt sind. Die globalen Durchschnittstemperaturen stiegen vor 252 Millionen Jahren enorm an und die Ozeane wurden zunehmend säurehaltig. Die meisten Tier- und Pflanzenarten der damaligen Zeit konnten sich nicht schnell genug anpassen und starben aus. Die Forscher räumen zwar ein, dass sie dieses Szenario nicht definitiv beweisen können, es handelt sich ihnen zufolge allerdings um eine Erklärung, die zu allen bekannten Parametern des Massensterbens passt.

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Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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