Periodes van massale uitsterving (extincties) kenmerken de geologische geschiedenis. De oorzaak van uitsterven wordt gezocht in catastrofale gebeurtenissen zoals meteorietinslagen of gigantische lavauitstromingen. Een nieuwe studie van Shanan Peters (aardwetenschapper aan de University of Wisconsin-Madison) in Nature toont aan dat ook zeespiegelfluctuaties een belangrijke rol speelden. Deze zorgden voor verschillende bodemtypes (kalk- en zand/kleibodems) en dus voor een andere fauna.

Massa-extincties

Er zijn vijf grote perioden van uitsterving in de geologische geschiedenis: de Ordivicium-Siluur grens (444 miljoen jaar geleden), het Laat Devoon (380 miljoen), de Perm-Trias grens (250 miljoen), de Trias-Jura grens (200 miljoen) en de Krijt-Tertiair grens (66 miljoen). De bekendste is de Krijt-Tertiair massa-extinctie waarbij de dinosauriërs omkwamen; de grootste is de Perm-Trias grens waarbij 95% van alle zeeleven uitstierf. Waarschijnlijk leven we nu in massa-extinctie nummer zes, dit keer veroorzaakt door de mens.

Twee gesteentetypes

Niet al deze massa-extincties kunnen verklaard worden met gigantische lavauitstroom of inslagen van hemellichamen. Peters stelt dat zeespiegelschommelingen een cruciale factor zijn. Hij gebruikte daarvoor twee types gesteente van de vroegere zeebodem: kalkgesteente en siliciclastisch gesteente. De eerste bestaat voornamelijk uit samengepakte kalkskeletjes van micro-organismen; de laatste bestaat uit materiaal dat vanaf het land in de zee terecht is gekomen, zoals zand en klei. In zulk siliciclastisch gesteente wordt veel olie en gas gevonden.

Twee faunatypes

In de twee gesteentetypes van Peters kwamen twee soorten fauna’s voor: de oude of ‘Paleozoïsche’ fauna en de moderne fauna. De fauna’s bestaan voornamelijk uit bodemlevende organismen (schelp- en schaaldieren). De moderne fauna kwam vooral voor op siliciclastische bodems, terwijl de oude fauna vooral leefde op een kalkbodem. Omdat in de loop van de miljoenen jaren de kalkbodems afnamen ten koste van de siliciclastische bodems, werd de oude fauna vervangen door de moderne.

Extincties van de oude fauna kwamen vooral voor bij een afname van de kalkbodem. Het omgekeerde geldt voor de moderne fauna: extinctie bij afname van siliciclastische bodems. Waar de gesteentetypes voorkomen, hangt vooral af van de hoogte van de zeespiegel. Die op zijn beurt weer wordt beïnvloed door ijstijden en plaattektoniek, het bewegen van aardplaten.

Zeespiegel, ijstijden en plaattektoniek

De ijstijden zorgen er namelijk voor dat ijs wordt opgeslagen op het land, waardoor de zeespiegel daalt. Hierdoor treedt meer erosie op en zal er meer siliciclastisch materiaal in de overgebleven oceanen terecht komen. Niet zo fijn voor de oude fauna dus.

In tijden dat de aardplaten snel uiteen bewegen, heeft het nieuwgevormde gesteente bij de oceanische ruggen (onderzeese gebergten waar constant lava vanuit de diepe aarde stolt) minder tijd om af te koelen en dus zwaarder te worden. Hierdoor komt het gesteente ondieper te liggen en is er minder ruimte voor het oceaanwater zelf. De zeespiegel zal stijgen en het continent loopt onder. Zo onstaan veel ondiepe zeeën met kalkbodems, ideaal voor de moderne fauna’s.

Laat nu de globale zeespiegel al 100 jaar aan het stijgen zijn met 2 mm per jaar. Lopen de continenten binnenkort weer onder?

Referentie:

Peters, S., 2008. Environmental determinants of extinction selectivity in the fossil record. Nature doi:10.1038/nature07032