Je leest:

De eind Devoon massa-extinctie

De eind Devoon massa-extinctie

Rampspoed trof de aarde zo nu en dan in het verleden. Bijvoorbeeld rond 375 miljoen jaar geleden, toen 70-80% van alle soorten in korte tijd uitstierf. Zowel op zee als op het land vielen slachtoffers. Steeds meer aanwijzingen stapelen zich op dat het plantenrijk hierbij een cruciale rol speelde.

Het Devoon (416-359 miljoen jaar geleden) staat bekend als het tijdperk van de vissen en van de planten, omdat ze beide bijzonder soortenrijk werden. Er ontstonden enorme bossen in het Devoon. Een andere belangrijke gebeurtenis is dat onze verre voorouders uit het water kropen om op het land te gaan leven.

Large

Aan het einde van het Devoon ging het echter mis: 70-80% van alle soorten op aarde stierf uit. Wanneer gebeurde dit precies? Wie waren de slachtoffers? Waar vond het plaats? Wat was de oorzaak? En tenslotte: wat gebeurde er na de uitsterving?

Wanneer?

In tegenstelling tot sommige andere massa-extincties, vindt deze uitsterving niet plaats op de overgang van de ene naar de andere grote tijdsperiode, maar aan het einde van zo’n periode. Dit komt omdat de belangrijkste uitsterving niet op de Devoon-Carboon grens plaatsvond, maar er vlak voor.

Deze massa-extinctie staat ook wel bekend als de Frasnien-Famennien extinctie of de ‘Bovenste Kellwasser’ gebeurtenis. Het Frasnien en het Famennien zijn de twee laatste subperiodes binnen het Devoon. De grens van het Frasnien en het Famennien is door de Internationale Commissie voor Stratigrafie (ICS) vastgesteld op 374,5 ± 2,6 miljoen jaar, al houdt hernieuwd onderzoek uit 2006 het op 376,1 ± 3,6 miljoen jaar geleden.

Boven de grens komt de conodont Palmatolepis triangularis voor en net onder de grens komen de conodonten Ancyrodella en Ozarkodina, en de ammonietenfamilies Gephuroceratidae en Beloceratidae nog voor. In totaal duurde de massa-extinctie maximaal drie miljoen jaar; de belangrijkste puls van uitsterving vond plaats gedurende een half miljoen jaar. Overigens is de Frasnien-Famennien extinctie de belangrijkste uitsterving in die periode van een aantal miljoen jaar. Kleine pulsen van uitsterving vielen net voor en na de Devoon-Carboon grens.

Large
De periode waarin de uitsterving plaatsvond. Getallen zijn in miljoenen jaren.
Aangepaste bron ICS

Wie?

In totaal stierven zo’n 70-80% van alle soorten op aarde uit, ca. 55% van alle geslachten en 15-20% van alle families. Een behoorlijke extinctie dus, al zijn sommige andere massa-uitstervingen nog een stapje erger.

In het midden Devoon waren er enorme riffen op aarde, vooral opgebouwd door koralen en sponzen. Dat veranderde sterk aan het einde van het Devoon: het aantal riffen was toen nog maar een kwart ten opzichte van het midden Devoon. Van de nu uitgestorven tabulate koralen en de rugosa-koralen stierven respectievelijk 80 en 60% van alle geslachten uit. Van één groep sponzen, de stromatoporen, bleef ongeveer de helft over na de extinctie, maar bij een andere belangrijke groep, de glassponzen, gebeurde er aanvankelijk helemaal niets rondom de extinctie zelf. In het midden van het Famennien ging het echter toch mis en zakte het soortenaantal alsnog dramatisch, juist in de periode dat het andere zeeleven zich begon te herstellen.

Tegenwoordig zijn de brachiopoden of armpotigen – een type schelp – vrij onbekend, maar dat was in het Devoon wel anders; toen vond je ze massaal op de stranden. De extinctie betekende ook slechts nieuws voor deze organismen, want 75% van de geslachten overleefde het niet. Van de nu uitgestorven, maar toen soortenrijke ammonieten nam het geslachtsaantal geleidelijk af vanaf het midden Frasnien. Ze namen echter weer toe in het begin van het Famennien.

Op basis van sporen en pollen van planten, namen de planten met ca. 40% af door de extinctie, maar als we kijken naar de grotere overblijfselen van planten dan is er nauwelijks iets te zien ten tijde van de uitsterving. Er is overigens zo’n 10 miljoen jaar éérder wel een sterke afname te zien; een paleontologisch raadsel dat nog aandacht verdient. Verder vallen er slachtoffers bij de mosdiertjes (33% van de geslachten), trilobieten (42% op onderfamilieniveau), conodonten (90% op soortniveau), stekelhuidigen waaronder de zeelelies en zeesterren, nautilussen, vissen en plankton. Ostracoden (mosselkreeftjes), tweekleppigen, kokerwormen en slakken (gastropoden) merken nauwelijks iets van de uitsterving.

Large
Links het koraal Aulopora uit het Devoon van Ohio (V.S.), midden de brachiopode Neospirifer uit het Carboon van Bolivia en rechts een schedel van de roofvis Dunkleosteus uit het Laat Devoon van Australië.
Mark Wilson, Dlloyd en Cas Liber

Waar?

Hèt voorbeeldgebied voor de Frasnien-Famennien grens ligt in Zuid-Frankrijk in de Coumiac steengroeve. Ook in Polen, Duitsland, Oostenrijk, Verenigde Staten, China, Canada en Australië zijn de betreffende aardlagen teruggevonden. In Nederland kennen we helaas geen ontsluitingen aan het aardoppervlak waar deze massa-extinctie bestudeerd kan worden.

Wat betreft de extinctie zelf is deze vooral in de tropische regio’s dramatisch; op de hoge breedtegraden is de extinctie minder vernietigend. Van diergroepen die zowel in de oceaan als in het zoete water leven, krijgen de ‘mariene’ soorten de grootste klap. Kijken we naar diep en ondiep oceaanwater, dan is de massa-extinctie het zwaarst voor de ondiep levende soorten.

Large
De wereld zag er in het Laat Devoon heel anders uit dan tegenwoordig met Noord-Amerika en een deel van Europa in het midden en daarboven een deel van Siberië. De andere tegenwoordige werelddelen zijn voornamelijk samengeklonterd in het diepe zuiden.
Ron Blakey

Hoe?

Wetenschappers zijn het verre van eens met elkaar over waarom deze massa-extinctie plaatsvond. Een aantal theorieën doen de ronde zoals klimaatverandering, zuurstofarme oceanen, inslagen van hemellichamen en vulkanisme.

Er zijn een aantal inslagkraters gevonden met een ouderdom van rond de uitsterving, waaronder één in Zweden (52 km in diameter). Microtektieten (kleine stukjes glas) zijn bekend uit België, waarschijnlijk daar beland door de gevolgen van deze inslag. Verder zijn er een aantal kleinere kraters gevonden in de V.S., Canada en Rusland, maar de foutenmarge van de ouderdom van deze kraters is groot. Het is dus onzeker of deze kraters gevormd zijn tijdens of net voor de uitsterving.

Kraters in de oceaan zijn niet bekend, maar dat is ook onmogelijk. De oceaangesteenten hebben een maximale ouderdom van ca. 180 miljoen jaar; alle oudere oceaanlagen zijn diep in de aardmantel terechtgekomen door subductie of liggen samengeperst in een gebergte, waardoor een eventuele krater onherkenbaar is geworden.

De krater in Zweden is relatief klein ten opzichte van de krater die door velen wordt gezien als de oorzaak van de Krijt-Tertiair massa-extinctie, de Chicxulub krater bij Mexico met een diameter van 180 km. Meerdere inslagen – één zou niet genoeg zijn – zouden een periode van koude hebben ingeluid omdat door de inslagen zoveel aerosolen in de hoge atmosfeer kwamen dat een deel van het zonlicht teruggekaatst werd en de temperatuur op aarde daalde.

Small
Planten veroverden de wereld definitief in het Devoon en speelden een rol bij de massa-uitsterving.

Planten hebben vervolgens waarschijnlijk een hoofdrol gespeeld bij de uitsterving. Ze werden in de loop van het Devoon steeds groter en de wortels drongen dieper door in de bodem. Ook ontwikkelden planten zaden waarmee ze drogere gebieden konden veroveren.

Meer planten betekent dat ze in totaal meer van het broeikasgas CO2 opnemen en omzetten in biomassa, terwijl een ander deel uiteindelijk in de grond/gesteentes wordt opgeslagen. Die CO2 komt uit de atmosfeer waardoor de concentratie hier afneemt en zorgt voor het omgekeerde broeikaseffect, oftewel een afkoeling. Bovendien zorgden planten voor meer verwering van silicaatrijk gesteente, waarvoor wederom CO2 nodig is.

Belangrijk is ook dat de plantenwortels meer gesteente losmaakten en oplosten, waardoor er op de korte termijn meer voedingsstoffen de oceanen in stroomden via rivieren. Een populaire theorie in het afgelopen decennium is dan ook de zogenaamde eutrofiëring van de ondiepe zeewateren. Er kwamen zo veel nutriënten, zoals fosfor (P) en stikstof (N), in de oceaan terecht dat er enorme algenbloeien optraden, iets waar bijvoorbeeld riffen niet goed tegen konden.

Die algen gingen uiteindelijk dood en zonken naar de bodem. Al snel was er weinig zuurstof meer op de bodem, want zuurstof werd gebruikt voor de afbraak van de algenresten. Zo wordt de aanwezigheid van vele zwarte schalies (door het vele organische materiaal erin) aan het einde van het Devoon verklaard. In Europa zijn deze schalies massaal rondom de Frasnien-Famennien grens te vinden, maar in delen van de V.S. zitten ze er net onder.

Small
Algenbloei.
NOAA

In het Devoon valt het punt van de hoogste zeespiegel precies samen met de overgang van het Frasnien naar het Famennien. Prima voor de organismen in de oceanen zou je zeggen, maar sommige onderzoekers vertellen dat de riffen op aarde (waar een groot deel van het leven te vinden is) letterlijk verzopen. De zeespiegel steeg te snel.

Bij een hoge zeespiegel ontstaan ook ondiepe zeeën (het land stroomt onder) die nauwelijks circulatie hadden. Hierdoor kwam er weinig zuurstof op de bodems, een ramp voor organismen die daar leefden. Maar zeespiegelveranderingen en zuurstofarme oceanen kunnen de uitstervingen op het land nog niet verklaren.

Deze hoge zeespiegel is overigens moeilijk te rijmen met het steeds kouder worden op aarde zoals zojuist genoemd. Kouder betekent meestal meer ijs op de continenten en dus een lagere zeespiegel. Mogelijk was het nog niet koud genoeg om een ijskap te vormen, iets wat later – net voor de Devoon/Carboon grens in het late Famennien – wel gebeurde. Ander onderzoek laat weer zien dat de zeespiegel als een jojo op en neer ging rondom de uitsterving op verschillende plaatsen ter wereld. Het laatste woord over de zeespiegel is dus nog niet gezegd.

Opvallend ten opzichte van andere massa-extincties is dat er nauwelijks over vulkanisme gesproken wordt als mogelijke oorzaak. In Siberië hebben vulkanen volgens recent onderzoek uit 2010 toch massaal lava uitgespuwd rondom de grens, al is hier nog niet zoveel over bekend. Het volume aan gestolde lava zou minimaal 300.000 km3 zijn, waarmee het in de buurt komt van de Deccan Traps op de Krijt-Tertiair grens met een half miljoen km3. De dateringen laten echter zien dat de uitbarstingen waarschijnlijk net wat later plaatsvonden.

Na de uitsterving

De koralen kregen een enorme klap, maar overleefden de extinctie wel als groep. De tabulate koralen herstelden zich nauwelijks, maar de rugosa-koralen herstelden zich in het Carboon – de periode na het Devoon – tot hun diversiteit van voor de extinctie. De armpotigen herstelden zich snel, en aan het einde van het Famennien is het aantal geslachten weer bijna op het niveau van voor de uitsterving.

Bij deze massa-extinctie overleven vooral de ‘simpele’, primitievere levensvormen, waarvan voorbeelden te zien zijn in de neteldieren, de stromatoporen en de foraminiferen. Uiteindelijk werd ook deze aanslag op het aardse leven weer overleefd, en zullen planten wederom dominant zijn in het Carboon.

Dit artikel maakt deel uit een hele reeks van artikelen over massa-extincties. De andere artikelen gaan over de Krijt-Tertiair massa-extinctie, de eind Trias massa-extinctie en de Perm-Trias massa-extinctie en de eind Ordovicische massa-extinctie.

Bronnen:

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 augustus 2011

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE