Das schlimmste Artensterben der Erdgeschichte scheint mit einer raschen globalen Erwärmung zusammenzuhängen. Es gibt beunruhigende Gemeinsamkeiten mit dem aktuellen Klimatrend.
Was erträgliche Wassertemperaturen sind, darüber gehen die Meinungen auseinander. Tiefseefische und Finnen finden wenige Celsius-Grade ganz prima, andere gehen allenfalls ab 20°C ins Wasser. Die meisten Menschen dürften jene 24°C für optimal halten, die aktuell vor den Seychellen gemessen werden, einige vielleicht erst 27°C, wozu sie um diese Jahreszeit auf die Malediven oder nach Waikiki Beach reisen müssen. Wer es noch wärmer mag, geht in die Badewanne. Ein heißes Bad bringt es auf 35°C.
Doch selbst verfrorene Warmduscher hätten es wohl kaum lange in den Gewässern ausgehalten, in denen sich vor 250 Millionen Jahren die Sedimente des Nanpanjiang-Beckens im heutigen Südchina abgelagert haben. Ein Team um Yadong Sun von der China University of Geosciences in Wuhan, der derzeit im britischen Leeds forscht, hat die damaligen Wassertemperaturen dort ermittelt. Seine in Science erschienene Studie rekonstruiert die Meerestemperaturen am Übergang vom Perm, der letzten Epoche des Erdaltertums zur Trias, der ersten des Erdmittelalters, über mehrere Millionen Jahre hinweg. Dabei zeigt sich, dass die Oberflächentemperaturen des Tropenmeeres vor 252,6 Millionen Jahren in geologisch sprunghaft kurzer Zeit von Seychellenstrand- auf Badewannentemperaturen hochschnellte – und danach fünf Millionen Jahre lang nicht abkühlte. Vor 250,7 Millionen Jahren wurde zeitweise sogar die 40°C-Marke überschritten.
Die Rückkehr der Bakterien
Das war einem Großteil der damaligen Meeresfauna zu viel. Tatsächlich kam es an der Wende vom Perm zur Trias zur drastischsten Öko-Katastrophe, seit es Tiere gibt. Selbst das Massensterben, das vor 65 Millionen Jahren die Dinosaurier hinwegraffte, war nicht so schlimm wie das permo-triassische Desaster. Schätzungen zufolge starben damals 79 Prozent aller Meerestiergattungen aus. Vor allem die Wirbellosen waren betroffen, und hier besonders Organismen, die Riffe bilden und besiedeln – Korallen und Schwämme etwa -, sowie kalkbildende Einzeller wie die Foraminiferen, bei denen 91 Prozent der Gattungen nicht überlebten.
Stattdessen zeigen fossile Bakterienmatten in den Ablagerungen jener Zeit, dass die Mikroben zurückkamen, nachdem ihre Dominanz 300 Millionen Jahre zuvor, im Kambrium, von Tieren und höheren Einzellern beendet worden war. Solche Bakterien gedeihen auch in Wasser, in dem Sauerstoff rar und der giftige Schwefelwasserstoff häufig ist. Solche „anoxischen“ Verhältnisse breiteten sich damals großflächig in den flacheren und daher vormals besonders lebensfreundlichen Meeresregionen aus. Vor allem die äquatorialen Gewässer wurden dadurch ein Stück weit zu Todeszonen. Tiergruppen wie die Fische zogen sich in höhere Breiten zurück, was sich in der Verteilung entsprechender Fossilienfunde aus jener Epoche widerspiegelt.
Aalartige Meerestiere geben Hinweise
Der Auslöser für diese drastischen und geologisch urplötzlichen Veränderungen war lange unklar. Ein schwerer Asteroidentreffer wurde diskutiert, allerdings fand sich von derlei bislang keine klare Spur, insbesondere keine Kraterstruktur passenden Alters. Im Jahr 2004 glaubte ein Forscherteam vor Westaustralien fündig geworden zu sein, doch ihre Hinweise haben sich seither nicht bestätigt. Die heute unter Forschern populärste Erklärung für den Biosphärenkollaps am Beginn der Trias sieht die Ursache in ungewöhnlich heftigen Vulkanausbrüchen im heutigen Sibirien. Dabei wurde eine Fläche annähernd von der Größe Australiens mit Lava überflutet, stellenweise kilometerhoch. Trotz der Ausmaße dieses Ausbruchs war lange unklar, wie das Ereignis weltweit so drastische Auswirkungen haben konnte. Asche und Vulkangase alleine reichen dazu nicht. 2009 haben norwegische Forscher Hinweise darauf gefunden, dass die Lava damals großflächig mit Vorkommen an Erdöl, Erdgas und Kohle in Kontakt gekommen sein muss, die sich dort im Erdaltertum gebildet hatten. Dabei wurden in geologisch kurzer Zeit große Mengen dieses fossilen Kohlenstoffs verbrannt und gelangten als CO2 in die Atmosphäre. So viel, dass es zu der drastischen Erwärmung des Klimas und schließlich auch der Meere kam.
Die Messungen Yadong Suns und seiner Kollegen stützen dieses Szenario. Die Forscher haben die früh-triassischen Meerestemperaturen aus dem Verhältnis zweier Sauerstoff-Isotope in mikroskopisch kleinen fossilen Zähnchen aus Sedimenten des Nanpanjiang-Beckens erschlossen. Die Zähnchen gehörten einst aalartigen Meerestieren, sogenannten Conodonten. Diese waren von der Klimakatastrophe zwar ebenfalls betroffen, starben allerdings nicht völlig aus. Im Calciumphosphat ihrer Zähne wurde umso weniger des schwereren Isotops Sauerstoff-18 im Vergleich zu dem leichteren Sauerstoff-16 eingebaut, je wärmer es war. Damit konnten Sun und Kollegen die Entwicklung der Meerestemperaturen im Lebensraum der Conodonten rekonstruieren.
Temperaturerhöhungen können katastrophale Folgen haben
„Die Temperaturtrends, die sie finden, passen ins Bild“, sagt der Paläobiologe Jonathan Payne von der Stanford University, „wenn man die Kohlenstoff-Isotopen-Daten betrachtet.“ Denn diese zeigen, dass die Wärmetrends mit Trends eines erhöhten Anteiles an Kohlenstoff-12 (C-12) in gleichzeitig abgelagerten Carbonaten synchron gehen. Genau dieser C-12-Überschuss ist ein Indiz dafür, dass das atmosphärische CO2, das in den Carbonaten gebunden wurde, biologischen Ursprungs ist, da Lebewesen beim Aufbau ihrer Gewebe bevorzugt C-12 einbauen. Damit liegt nahe, dass die hohen Temperaturen von dem fossilen CO2 aus den vulkanisch in Brand gesteckten sibirischen Lagerstätten erzeugt wurden. Dass bei diesem Rückschluss Ursache und Folge vertauscht wurden – dass also die irgendwie anders verursachte Hitze erst massenhaft Organismen tötete, aus deren Körpern dann das C-12 stammt -, das lässt sich ausschließen. „Dazu ist das Kohlenstoff-Reservoir der lebenden Biomasse um ein Vielfaches zu klein“, sagt Suns Koautor Michael Joachimski von der Universität Erlangen.
Ist damit nun zu befürchten, dass eine ungebremste Umwandlung fossilen Kohlenstoffs in atmosphärisches CO2 durch den Menschen der Biosphäre etwas auch nur entfernt ähnlich Schlimmes antun könnte wie die sibirischen Vulkanbrände an Beginn der Trias? Immerhin hatten die norwegischen Forscher geschätzt, dass dort seinerzeit über 6400 Jahre hinweg pro Jahr bis zu 2,1 Milliarden Tonnen CO2 in die Atmosphäre gelangten. Die Menschheit setzt gegenwärtig mehr als das Zehnfache frei, hat allerdings erst vor rund 160 Jahren damit begonnen. Das Zeitraster der Conodonten-Analyse ist viel gröber. „Allerdings zeigt unsere Studie, welche katastrophalen Auswirkungen eine Temperaturerhöhung infolge von Änderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf haben kann“, sagt Joachimski.
Plankton kann helfen
Weitere Lehren für die Klimadebatte lassen sich aus den Ereignissen in der frühen Trias aber auch deshalb nicht ziehen, weil die Erde heute anders aussieht als damals. Der momentane Wandel geschieht vor dem Hintergrund einer Kaltzeit, während es bereits im ausgehenden Perm sehr warm war: Die Pole waren eisfrei, und auf den zu einer Landmasse zusammengeschobenen Kontinenten herrschte trockenes Klima. Es gab ausgedehnte Salzseen und Wüsten, deren Ablagerungen die Buntsandsteinfelsen bildeten.
Im Gegensatz dazu sind die Kontinente heute über den Planeten verteilt, und dazwischen strömen Meere, die von vorneherein kühler und besser durchgemischt sind als Panthalassa und Tethys, die Ozeane des späten Perm. Und in unseren Meeren lebt massenhaft kalkschaliges Plankton, das es damals noch nicht gab und das die CO2-bedingte Versauerung ein Stück weit abpuffern kann. Damit ist die Erde heute nicht so empfindlich für Vorgänge wie jene, die damals in die Katastrophe führten, und wird auf eine Kohlenstoffkrise wahrscheinlich anders reagieren. Nur wie? Wenn es nur um reine Erkenntnis ginge, so wäre man fast gespannt auf den Ausgang des gigantischen geochemischen Experiments, das die Menschheit da unversehens mit ihrem Planeten anstellt.