Je leest:

De Perm-Trias massa-extinctie

De Perm-Trias massa-extinctie

De grootste massa-uitsterving ooit

Het scheelde een haartje of we waren er nooit geweest. Verantwoordelijk daarvoor is de grootste massa-uitsterving ooit, waarbij diverse diergroepen van de aardbodem verdwenen. Deze extinctie vond rond 250 miljoen jaar geleden plaats. Hoe kon het leven toen zo op de rand van de afgrond balanceren?

Het had niet veel gescheeld of het leven op aarde was zo’n 250 miljoen jaar geleden uitgestorven. En dan zouden wij er ook nooit geweest zijn. Deze Perm-Trias massa-extinctie heet dan ook met recht de ‘moeder van alle massa-extincties’. Daar waar andere massa-extincties zoals rondom de Krijt-Tertiair grens en aan het eind van de Trias respectievelijk 50 en 80% van het leven wegvaagden, komen wetenschappers hier uit op maar liefst 96% van alle in de oceaan levende organismen en 70% van de op het land levende gewervelden.

Wanneer gebeurde dit precies? Wie waren de slachtoffers? Waar gebeurde dit? Maar toch ook vooral: hoe kon het leven zo op de rand van de afgrond balanceren? En wat gebeurde er na de massaslachting? De Nederlanders Cindy Looy en Henk Visscher deden onderzoek naar de Perm-Trias uitsterving.

Wanneer?

Tot aan de eeuwwisseling was niet helemaal duidelijk wanneer deze uitsterving nu precies plaats had gevonden, want er waren grote foutenmarges. Maar onderzoeken gepubliceerd in 1998 en 2000 namen alle twijfel weg. Volgens uranium-lood datering aan het mineraal zirkoon uit gesteenten in Zuid-China vond de uitsterving plaats op 251,4 ± 0,3 miljoen jaar geleden.

Het artikel uit 2000 is nog stelliger: 251,4 miljoen jaar geleden! Ditmaal op basis van uitstervingpatronen van organismen die eens in de zee rondzwommen en gevonden zijn in dezelfde gesteenten in Zuid-China. Volgens de tijdsschaal van de International Commission on Stratigraphy (ICS) is de Perm-Trias grens 251,0 ± 0,4 miljoen jaar oud, waarschijnlijk jonger dus. Omdat – geologisch gezien – deze ouderdommen zo dicht bij elkaar liggen, houden de meeste wetenschappers het op de Perm-Trias extinctie in plaats van de eind Perm extinctie.

Medium
De Perm en de Trias perioden. Vooral het Lopingien en de Vroege Trias zijn van belang voor het bepalen van de uitsterving. De getallen zijn in miljoenen jaren.
Gewijzigd naar ICS

Wie?

Geen uitsterving is zo groot als de Perm-Trias extinctie. Een groot deel van het leven werd weggevaagd; voor bepaalde diergroepen was het helemaal afgelopen. Onder hen de bekende trilobieten (geleedpotigen), blastoïden (stekelhuidigen), zeeschorpioenen (geleedpotigen) en acanthodii (een groep vissen met beenachtige platen). Andere groepen leden zware verliezen op geslachtsniveau en stierven bijna uit zoals slakken, ammonieten, zeelelies, brachiopoden, bloemdieren (waaronder koralen) en diverse micro-organismen. De tabulate en rugosa-koralen verdwenen helemaal, waardoor er nauwelijks riffen waren in het begin van de Trias.

Op het land hadden insecten, in tegenstelling tot bij andere massa-extincties, het zwaar te verduren. En ook de planten hadden het niet gemakkelijk; hele bossen verdwenen en kwamen weer terug in korte tijd. De op het land levende gewervelden overleefden maar ternauwernood: de grootste verliezen leden de grote herbivoren. De veranderingen in het plantenrijk speelden daarbij een grote rol: niet genoeg of zelfs geen voedsel betekende immers een gewisse dood.

Large
Trilobieten (links), blastoïden (midden) en tabulate koralen (rechts) stierven uit tijdens de Perm-Trias massa-extinctie.
Moussa Direct Ltd., DanielCD en Mark Wilson

Waar?

De Perm-Trias grens is goed zichtbaar in gesteenten in Zuid-China. Op andere plaatsen ter wereld is een gedeelte van de tijd niet gerepresenteerd door gesteente. Gesteenten van rond de grens zijn wel zichtbaar in Noord-Amerika, Europa (vooral in Italië), Antarctica, Afrika, noordoostelijk Groenland, noordelijk Pakistan, bij de Pakistaans-Indiase grens, en bij de grens van Iran, Armenië en Azerbeidjaan.

In Zuid-China bij de zogenaamde Meishan ontsluiting zijn de gesteenten het meest compleet en mist weinig tijd. Sinds 2001 is hier dan ook het begin van de Trias gedefinieerd met het eerste voorkomen van de conodont Hindeodus parvus. In Nederland zijn aan het aardoppervlak helaas geen gesteenten van de Perm-Trias grens zichtbaar.

Large
Ontsluitingen van de Perm-Trias grens op aarde. Het rode oppervlak stelt grootschalig vulkanisme voor.
Andy Saunders, University of Leicester

Hoe?

Vulkanisme? Een inslag van een hemellichaam? Klimaatverandering? Zoals bij vele massa-extincties zijn ook in dit geval deze oorzaken genoemd. Alles hangt af van hoeveel bewijs er is, en tot nu toe heeft grootschalig vulkanisme daarbij een streepje voor op een inslag van een asteroïde of komeet.

Er is namelijk geen overtuigende krater gevonden zoals bij de Krijt-Tertiair grens. Toch komt deze theorie niet helemaal uit de lucht vallen. Zo kwamen er enkele zeer kleine (<1 mm) fragmenten van meteorieten te voorschijn uit gesteenten in Antarctica. Verhoogde concentraties iridium – een aanwijzing voor een inslag – komen uit Australië en wederom Antarctica. Toch zijn deze concentraties erg laag ten opzichte van sommige concentraties van de Krijt-Tertiair grens, waar bewijs te over is voor een inslag. Hetzelfde geldt voor geschokte kwartskorrels zo bleek in 1998, al sprak hernieuwd onderzoek uit 2005 dat weer tegen.

Wellicht het meest overtuigende bewijs komt uit de oceaan ten noordwesten van Australië. Hier zou een hemellichaam rond 250,1 ± 4,5 miljoen jaar geleden zijn ingeslagen en een kraterrand hebben achtergelaten. Dichtbij de grens dus, maar de foutenmarge is groot. Qua grootte (~100 km in diameter) zou deze inslag inderdaad een groot effect kunnen hebben gehad op de omgeving. Er is echter geen consensus of het nu wel echt een inslagkrater is of niet, èn of de leeftijd wel klopt.

Een mogelijke krater op Antarctica van ~500 km in diameter zou eerder zijn ingeslagen: rond 260 miljoen jaar geleden. Als de krater in zee lag, bestaat deze mogelijk niet meer door het ‘opeten’ van oceanische lithosfeer door subductie. Al met al is er dus geen sluitend bewijs voor een inslag.

Small
Een voorbeeld van geschokt kwarts door een inslag. Deze komt van de kleine Suvasvesi-krater op Finland, niet gerelateerd aan de Perm-Trias uitsterving.
Babaudus

Rond de Perm-Trias extinctie vond echter ook klimaatverandering plaats. Een hoofdrol is hierbij weggelegd voor methaan volgens veel onderzoekers. Rond de grens staat de globale koolstofkringloop op haar kop, want de verhouding tussen de isotopen van C-13 en C-12 in vergelijking met een standaardwaarde zijn ineens 1% lager dan vlak voor en vlak na de grens.

Ook al lijkt 1% weinig, dat is het beslist niet. De enige manier om dit voor elkaar te krijgen is door massale uitstoot van methaan vanaf de oceaanbodem naar de atmosfeer. Opgesloten in ijs in de oceaanbodems dieper dan 300 m, kwam dit methaan massaal vrij na opwarming, mogelijk geholpen door opwarming veroorzaakt door vulkanisme.

Ander onderzoek liet dan ook zien dat de concentratie koolstofdioxide – methaan wordt deels omgezet naar CO2 – in de atmosfeer steeg met ca. 2000 deeltjes per miljoen tot 8-10 maal zoveel als vandaag de dag; de temperatuur steeg wereldwijd met 8-10°C. Vooral de temperatuur op de polen steeg enorm.

Dit kan meteen verklaren waarom er destijds zoveel zuurstofarme wateren op aarde waren, wat een catastrofe was voor de organismen in de oceanen. Door de hogere temperaturen nam de circulatie van oceaanwater af en bleef het warme oppervlaktewater als een ‘deksel’ liggen op het diepere water. Daardoor bereikte er nauwelijks zuurstof de diepere wateren. Uiteraard beïnvloedden zuurstofarme oceanen de organismen op het land nauwelijks. Deze ‘anoxia’ wordt dan ook niet gezien als dè belangrijkste reden van uitsterving rond de Perm-Trias grens.

De temperatuurstijging op aarde kan ook veroorzaakt zijn door grootschalig vulkanisme in Siberië; volgens veel wetenschappers oorzaak nummer één. Enorme hoeveelheden lava bedekten Siberië (5 miljoen km2), maar ook delen van China in de periode rondom de Perm-Trias grens.

De invloed van dit vulkanisme op de massa-extinctie valt of staat met de precieze leeftijd van vrijkomen van de lava. Onderzoek in 2009 aan de Siberian Traps leverde een ouderdom van 250,3 ± 1,1 miljoen jaar op. Dat lijkt ietsje jonger te zijn de grens (251,4 miljoen jaar), maar onderzoekers houden het toch op ongeveer gelijk of juist zelfs iets voor de uitsterving.

Medium
Vulkanische activiteit rond de Perm-Trias grens in Siberië. De stippellijn laat het totale oppervlak zien.
Andy Saunders, University of Leicester

Het vulkanisme hield minder dan twee miljoen jaar aan en bracht onder meer een combinatie van aerosolen, as en CO2 in de atmosfeer. Aerosolen en as werken afkoelend, terwijl CO2 voor opwarming zorgt. Het afkoelende effect is van korte duur, dus op langere tijdschalen is het netto effect opwarming.

Veel wetenschappers betwijfelen echter of vulkanisme alléén de oorzaak van de uitsterving was. In 2011 ontdekten wetenschappers dat massale steenkoolbranden, mogelijk bij de Siberian Traps, zorgden voor aswolken tot in Canada! Uiteraard kwamen bij de verbranding hiervan ook grote hoeveelheden CO2 vrij, maar ook giftige metalen belandden in de oceaan. Slecht nieuws voor de aldaar levende organismen.

CO2 kan ook geholpen hebben bij de opwarming van de aarde, door verwarming van het ijs met daarin methaan op de zeebodem en zo het massaal vrijkomen van nog meer broeikasgassen te hebben veroorzaakt. Zo kan vulkanisme een kettingreactie veroorzaken, en indirect toch een mogelijke hoofdoorzaak van de massa-uitsterving zijn geweest.

Na de uitsterving

Veel micro-organismen waaronder een groot deel van de foraminiferen stierven uit. De overlevers konden mogelijk redelijk goed tegen een lage zuurstofconcentratie in de waterkolom. Ook de brachiopode Lingula kon zich prima redden in een milieu zonder al te veel zuurstof, alsook diverse tweekleppigen. Zo komt bijvoorbeeld de tweekleppige Claraia massaal voor in China en de V.S. in de Vroege Trias. Voor de brachiopoden was slechts een marginale rol weggelegd in de aardse geschiedenis na de grens. Conodonten (nauwelijks getroffen) en ammonieten namen flink toe in soortenaantal in de Vroege Trias.

Niet alleen organismen die weinig zuurstof nodig hadden overleefden, maar ook de kleinere organismen. Omdat ze zo klein waren, hadden ze weinig voedsel nodig en hadden dus een grotere kans om te overleven. Zo blijken kleine slakken, haaien en beenvissen het prima te doen direct na de grens.

Toen bijna alle koralen waren uitgestorven op de grens, duurde het lang voordat er weer riffen op aarde te bekennen waren. In het midden en jongste gedeelte van de Trias kwamen uiteindelijk de scleractinia koralen opzetten en bouwden enorme riffen.

Er was dus bijzonder weinig te beleven op de oceaanbodem net na de extinctie. Het leek alsof de tijd had stil gestaan. Als toeschouwer zou je je bijna wanen in de oceanen van het Precambrium, ouder dan 542 miljoen jaar geleden. Ook in de Vroege Trias waren er namelijk letterlijk veel matten van bacteriën: de stromatolieten. Opvallend is dat na de uitsterving, een veel kleiner deel van de organismen in de oceaan vastgehecht zat aan de zeebodem; de uitsterving had dus een blijvend effect op de oceanen.

Medium
Stromatolieten zijn echte levende fossielen; ze zijn nauwelijks veranderd sinds het Precambrium. Hier voorbeelden uit Shark Bay in West-Australië.
Paul Harrison

Net als in de oceanen waren er ook op het land nog maar weinig soorten, waarvan er slechts een paar bijzonder talrijk waren en een grote geografische verspreiding hadden. De primitieve vaatplant Isoetes bijvoorbeeld. Van de gewervelden is zonder meer het hondgrote reptiel Lystrosaurus het bekendst. Het beest hield zich op in China, Antarctica, Zuid-Afrika, India en Rusland in de Vroege Trias.

Uniek aan ‘de moeder van alle massa-extincties’ is dat het herstel bijzonder lang duurde. De eerste vijf miljoen jaar na de uitsterving vormden zich bijzonder weinig nieuwe soorten, al heeft nieuw onderzoek aan gesteenten uit Zuid-China het over één miljoen jaar voor op de oceaanbodem levende organismen en vier miljoen jaar voor rifbouwers.

Bij andere uitstervingen is er niet zo’n lange tijd nodig. Dit kwam mogelijk omdat moeder aarde nog steeds veel lava uitspuwde in Siberia net na de massa-uitsterving. Ook waren de wateren niet spontaan weer vol zuurstof direct na de uitsterving. Voor de op het land levende gewervelden duurde het herstel zelfs 30 miljoen jaar. Maar uiteindelijk heeft het leven de massa-extinctie toch overwonnen!

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, de de eind Devoon massa-extinctie en de eind Ordovicische massa-extinctie.

Belangrijkste bronnen:

  • Benton, M. J., ’When Life nearly died – the greatest mass extinction of all time.’ Thames & Hudson Litd, Londen, 2003. 336 p.
  • Erwin, D.H., ’Extinction – how life nearly ended 250 million years ago.’ Princeton University Press, Princeton, 2006. 296 p.
  • Saunders & Reichow, ’The Siberian Traps and the End-Permian mass extinction: a critical review’, Chinese Science Bulletin 54 (2009) 20-37. PDF
  • Volledige lijst met bronnen.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 juli 2011

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE