Massensterben durch erhöhte UV-Strahlung - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Massensterben durch erhöhte UV-Strahlung

Fehlbildungen von Stachelstrukturen auf der Oberfläche fossiler Pflanzen-Sporen (rechts), interpretieren Forscher als Zeichen einer UV-Schädigung. (Bild: John Marshall)

Was hat die mysteriöse „Hangenberg-Krise“ vor 360 Millionen Jahren verursacht? Für dieses Massenaussterben könnte ein vorübergehender Zusammenbruch der Ozonschicht der Erde verantwortlich gewesen sein. Dies geht aus Untersuchungen fossiler Pflanzen-Sporen hervor, die Schäden durch ultraviolette Strahlung aufweisen. Wie die Wissenschaftler erklären, könnten im Rahmen der globalen Erwärmung am Ende des Devon-Zeitalters vermehrt Ozon-abbauende Substanzen in die obere Atmosphäre gelangt sein. Sie sehen darin einen Hinweis darauf, dass ähnliche Prozesse auch durch den aktuellen Klimawandel auftreten könnten.

Die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten war von einem kontinuierlichen Kommen und Gehen von Spezies gekennzeichnet – doch es gab auch drastische Einschnitte, bei denen in kurzer Zeit enorm viele Tier- und Pflanzenarten verschwanden. Das berühmteste dieser Massenaussterben beendete das Zeitalter der Dinosaurier. Während in diesem Fall ein Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren als Ursache gilt, scheint bei den anderen bekannten Aussterbeereignissen verstärkter Vulkanismus der Auslöser gewesen zu sein: Es gibt Hinweise darauf, dass gewaltige Eruptionen zu atmosphärischen und ozeanischen Veränderungen geführt haben, mit denen ein Großteil der Lebewesen nicht zurechtkommen konnte.

Einem mysteriösen Massensterben auf der Spur

Die Ursache des Massenaussterbens an der Devon-Karbon-Grenze gilt allerdings nach wie vor als unklar. Im Zuge dieser sogenannten Hangenberg-Krise vor rund 359 Millionen Jahren starb ein Großteil der Pflanzen und vor allem der Süßwassertiere aus, geht aus Funden an verschiedenen Orten der Welt hervor. Wie die Forscher um John Marshall von der University of Southampton erklären, zeigen geologische Untersuchungsergebnisse , dass es in dieser Zeit nicht zu vulkanischen Aktivitäten mit globalen Folgen gekommen ist. Es scheint sich allerdings abzuzeichnen, dass die Hangenberg-Krise in eine Zeit nach der schnellen Erwärmung fällt, die das letzte Eiszeitalter des Devon beendete.

Im Rahmen ihrer Studie haben Marshall und seine Kollegen nun fossile Sporen farnartiger Pflanzen untersucht, die sich in der fraglichen Zeit abgelagert haben. Sie stammen aus Gesteinsproben, die das Team bei Expeditionen in Ostgrönland gesammelt hat. Wie die Wissenschaftler erklären, befand sich dort vor 359 Millionen Jahren ein riesiges Seebett, das damals noch im äquatornahen Bereich lag. Es handelte sich um einen Teil der Landmasse, die einst aus dem heutigen Europa und Nordamerika gebildet wurde. Zurück im Labor lösten die Forscher die urzeitlichen Sedimentgesteine in Säure auf, wobei die Reste der teils erstaunlich gut erhaltenen Pflanzen-Sporen freigesetzt wurden.

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Charakteristische Fehlbildungen

Bei der mikroskopischen Untersuchung stellten die Wissenschaftler fest, dass viele der Sporen Fehlbildungen ihrer typischen Stachelstrukturen auf der Oberfläche aufwiesen. Wie sie erklären, sind dies typische Anzeichen dafür, dass während ihrer Bildung Schäden im Erbgut der Pflanze aufgetreten sind, wie sie durch ultraviolette Strahlung entstehen. Diese Interpretation untermauerte zudem ein weiterer Befund: Viele der Sporen besaßen auffallend dunkel pigmentierte Hüllen. Wahrscheinlich handelte es sich dabei um eine Art „Bräunung“, welche die Pflanzen zum Schutz vor ungewöhnlich hoher UV-Strahlung bildeten, sagen die Forscher. Sie sehen in den Ergebnissen einen deutlichen Hinweis darauf, dass die Lebewesen während der Hangenberg-Krise einem möglicherweise tödlichen Niveau von UV-Strahlung ausgesetzt waren. Vor allem die Waldökosysteme brachen dadurch vermutlich zusammen, wodurch sich der starke Artenverlust erklären lässt, der sich in den Schichten der Ära abzeichnet.

Bezug zum Klimawandel?

Doch was hatte es mit der erhöhten Strahlung auf sich? Sie könnte die Folge eines vorübergehenden Zusammenbruchs der Ozonschicht der Erde gewesen sein, sagen die Wissenschaftler. Ihnen zufolge erwärmte sich das Klima zum Ende des Devon nach dem Abschmelzen der Eisschilde wahrscheinlich sehr schnell. Die Hitze könnte über den Kontinenten mehr natürlich erzeugte ozonzerstörende Substanzen in die obere Atmosphäre gedrückt haben, erklären die Forscher. Durch die Erosion der Schutzschicht könnte die Erdoberfläche dann mehrere tausend Jahre lang sehr intensiver UV-B-Strahlung ausgesetzt gewesen sein, die vielen Landpflanzen und Tieren der flachen Gewässer den Garaus machte.

Neben dieser Erklärung für das erdgeschichtliche Aussterbeereignis sehen die Forscher in ihren Ergebnissen auch einen Bezug zu den momentanen Entwicklungen auf unserem Planeten. Inwieweit sich der Klimawandel auf die Entwicklung der Ozonschicht auswirkt, ist zwar noch weitgehend unklar – doch Folgen sind möglich. „Die Ozonschutzschicht verschwand am Ende des Devon offenbar zeitgleich mit einer kurzen und schnellen Erwärmung der Erde. Vor dem Hintergrund der aktuellen klimatischen Entwicklungen erscheint es möglich, dass es erneut zu einem ähnlichen Zusammenbruch der Ozonschicht kommen könnte, bei dem das Leben an der Oberfläche und im flachen Meer tödlicher Strahlung ausgesetzt wäre“, sagt Marshall abschließend.

Quelle: University of Southampton, Fachartikel: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aba0768

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