Massenaussterben: Ein wiederkehrendes Phänomen?

Mehr als 99 Prozent aller Organismen, die je auf der Erde existiert haben, sind ausgestorben. Während neue Arten entstehen, um die Nischen der sich ewig im Wandel befindenden Ökosysteme zu besetzen, verschwinden andere für immer vom Antlitz des Planeten. Dieser Prozess des Aussterbens läuft aber keineswegs mit konstanter Geschwindigkeit ab. In den letzten 500 Millionen Jahren kam es mindestens ein paarmal vor, dass zwischen 75 und mehr als 90 Prozent aller Lebewesen auf der Erde praktisch binnen eines geologischen Augenblicks verschwanden. Solche ökologischen Katastrophen werden als Massenaussterben oder Faunenschnitte bezeichnet.

Trotz ihrer verheerenden Folgen für viele Organismen räumen diese Ereignisse den Planeten auch für all jene Lebewesen frei, die ihnen nachfolgen. Das bislang am besten erforschte Massenaussterben, das den Übergang von der Kreidezeit zum Paläogen vor etwa 66 Millionen Jahren markiert, vernichtete alle nicht flugfähigen Dinosaurier. Davon profitierten die überlebenden Vögel und Säugetiere, die sich rasant ausbreiteten und in neue Arten aufspalteten.

Galerie: Wie überlebten prähistorische Vögel das Massensterben der Saurier?

Das Massenaussterben der Dinosaurier mag mit seinem dramatischen Asteroideneinschlag das Berühmteste sein – aber es ist auch die Ausnahme. Der ausschlaggebende Faktor hinter diesen Faunenschnitten ist fast immer der Kohlenstoffkreislauf des Planeten. Wenn dieser aufgrund zahlreicher komplexer Wechselwirkungen kippt und einen Klimawandel verursacht, kann sich der Planet aufheizen oder abkühlen, was für die auf das alte Klima angepassten Lebewesen fatale Folgen hat.

Ein Faktor, der bei einem solchen Klimawechsel eine Rolle spielen kann, sind beispielsweise gewaltige Vulkanausbrüche, die Hunderttausende Quadratkilometer mit Lava überziehen und riesige Mengen an Treibausgasen in die Atmosphäre blasen. Damit wird der Treibhauseffekt verstärkt, was weitere Faktoren wie eine Versauerung und Anoxie (Sauerstoffmangel) der Meere nach sich zieht.

Ordovizisches Massenaussterben – vor 444 Millionen Jahren

Das Ordovizium (vor 485 bis 444 Millionen Jahren) war eine Zeit des dramatischen Wandels auf der Erde. Binnen 30 Millionen Jahren entwickelte sich eine gewaltige Artenvielfalt, die mit Ende dieses Erdzeitalters auf einen Schlag dezimiert wurde. Damals band eine gewaltige Eisdecke über der südpolaren Landmasse große Mengen Wasser. Die eisige Landschaft war vermutlich durch die Aufschichtung der Appalachen entstanden. Die beschleunigte Erosion großer Landflächen entzog der Atmosphäre zudem große Mengen an Kohlenstoffdioxid, sodass der Planet merklich abkühlte.

Der Meeresspiegel sank durch die Vergletscherung stark ab, sodass vor allem der Bewohner in den seichteren Meeresbereichen vom Schrumpfen und Abkühlen ihres Lebensraumes betroffen waren. Jene Lebewesen, die diese Veränderung überlebten, fanden sich in plötzlich in deutlich sauerstoffärmerem Wasser wieder. Der Mangel an diesem lebenswichtigen Element sorgte dafür, dass sich toxische Metalle lösten, die das Wasser praktisch vergifteten.

Das ordovizische Massensterben ist der zweitgrößte bekannte Faunenschnitt der Erdgeschichte und tötete 85 Prozent aller damals lebenden Arten. Am schlimmsten waren Meereslebewesen wie Korallen, Armfüßer, Conodonten und Trilobiten betroffen.

Massenaussterben im Devon – vor 383 bis 359 Millionen Jahren

Vor 383 Millionen Jahren begann eine Phase, an deren Ende 75 Prozent aller damals lebenden Arten von der Erde verschwunden sein würden.

Im Laufe von 20 Millionen Jahren und mehreren intensiven Krisenphasen nahm der Sauerstoffgehalt im Meer rapide ab, worunter vor allem Conodonten und Goniatiten, die frühen Verwandten heutiger Tintenfische und Kraken, zu leiden hatten. Die schlimmste dieser Krisen, das sogenannte Kellwasser-Ereignis, ereignete sich vor 372 Millionen Jahren. Devon-Gestein aus dem Gebiet des heutigen Deutschlands zeigte einen enormen Abfall des Sauerstoffgehalts. Viele riffbildende Pflanzen und Tiere starben aus, darunter auch eine große Gruppe von Schwämmen namens Stromatoporen.

Ein ursächliches Ereignis für das Massenaussterben lässt sich nur schwer ausmachen. Ein möglicher Kandidat ist aber Vulkanismus: Binnen weniger Millionen Jahre vor dem Kellwasser-Ereignis spie eine magmatische Großprovinz im heutigen Sibirien etwa eine Million Kubikkilometer an Lava aus. Dabei gelangten Treibhausgase und Schwefeldioxid in die Atmosphäre – letzteres kann in Form von saurem Regen wieder zu Boden fallen. Auch Asteroiden könnten einen Beitrag zur Katastrophe geleistet haben. Der etwa 50 Kilometer breite Siljan-Krater in Schweden zählt zu den größten noch erhaltenen Einschlagkratern aus der Erde und entstand vor etwa 377 Millionen Jahren.

Auch wenn das unerwartet sein mag –Pflanzen waren wohl ebenfalls nicht ganz unschuldig an diesem Massenaussterben. Im Devon entwickelten sie mehrere erfolgversprechende Anpassungen, darunter auch ein stammverstärkendes Biopolymer namens Lingin und ein komplexes Gefäßsystem. Dadurch konnten die Pflanzen größer werden – und ihre Wurzeln tiefer. Aber je tiefer sie sich ins Erdreich graben, desto mehr tragen sie zur Erosion des Bodengesteins bei.

Und je schneller Gestein erodiert, desto mehr Nährstoffen fließen vom Land ins Meer. Dieser Zustrom sorgte für ein Algenwachstum. Als die Algen abstarben, band ihr Verwesungsprozess Sauerstoff aus dem Wasser, sodass sogenannte Todeszonen entstanden. Zusätzlich dazu entzogen die sich schnell vermehrenden Bäume der Luft Sauerstoff und trugen so womöglich zu einer globalen Abkühlung bei.

Obwohl während des Devon zahlreiche Arten ausstarben, gingen aus den verbleibenden Lebewesen nicht so viele neue Arten hervor, wie man es erwarten würde. Womöglich liegt der Grund dafür in der globalen Ausbreitung invasiver Arten. Als Tiere und Pflanzen in neue Lebensräume abwanderte, homogenisierten sich die Ökosysteme auf der Welt womöglich.

Massenaussterben am Ende des Perm – vor 252 Millionen Jahren

Vor etwa 252 Millionen Jahren brach eine gewaltige Katastrophe über das Leben auf Erden hinein: An der Perm-Trias-Grenze ereignete sich das größte Massenaussterben der Erdgeschichte. Im Laufe von etwa 60.000 Jahren verschwanden 96 Prozent aller Arten im Meer sowie drei Viertel aller Arten an Land. Die Wälder der Erde gingen ein und erholten sich erst ganze zehn Millionen Jahre später wieder. Von den fünf großen Ereignissen dieser Art ist das Massenaussterben am Ende des Perm das einzige, das auch eine große Zahl an Insekten auslöschte. Die Meeresökosysteme brauchten zwischen vier und acht Millionen Jahren, um sich von diesem Desaster zu erholen.

Die Hauptursache für das Massensterben war der Sibirische Trapp. Der gewaltige Vulkankomplex begrub das heutige Sibirien unter einer mächtigen Lavadecke. Im Rahmen der Ausbrüche wurden mindestens 14,5 Billionen Tonnen CO2 freigesetzt – mehr als das 2,5-Fache der Menge, die durch das Verbrennen sämtlicher fossiler Brennstoffe auf der Erde entstehen würde. Auf seinem Weg zur Oberfläche durchdrang das vulkanische Magma zudem wahrscheinlich Kohlelagerstätten und setzte dadurch noch mehr Treibhausgase wie Methan frei.

Die globale Erwärmung, die daraufhin stattfand, war gewaltig: In den Jahrmillionen nach dem Vulkanereignis stiegen die Wasser- und Bodentemperaturen auf 35 bis 40 °C an. Vor 250,5 Millionen Jahren betrug die Oberflächentemperatur des Wassers am Äquator bis zu 40 °C – die Maximaltemperatur der meisten Whirlpools. Damals waren so gut wie keine Fische mehr am Äquator zu finden.

Mit den steigenden Temperaturen erodierten auch Gestein und Boden an Land schneller – unterstützt vom sauren Regen, der durch die vulkanischen Schwefelgase entstand. Genau wie zum Ende des Devons sorgte die Erosion für einen Sauerstoffmangel in den Meeren. Klimamodelle deuten darauf hin, dass das Meer damals 76 Prozent seines Sauerstoffs verlor. Dieselben Modelle führen die Erwärmung und die marinen Todeszonen auch als Hauptursachen für das Artensterben an.

Massenaussterben der Trias-Jura-Grenze – vor 201 Millionen Jahren

Das Leben auf der Erde hat lange gebraucht, um sich vom Großen Sterben am Ende des Perm wieder zu erholen. Als es aber erst einmal wieder Fuß gefasst hatte, nahm der Artenreich rapide zu. Verschiedene riffbauende Arten etablierten sich und üppige Vegetation bedeckte die Landflächen. Sie schuf einen neuen Lebensraum für die Reptiliengruppe der Archosauria, den Vorfahren der Vögel, Krokodile, Flugsauer und nicht flugfähigen Saurier. Aber vor etwa 201 Millionen Jahren versetzte das Schicksal dem Leben auf dem Planeten einen weiteren Schlag und 80 Prozent aller Arten an Land und im Meer verschwanden wieder.

Am Ende der Trias erwärmte sich die Erde um mehrere Grad, weil der CO_²-Gehalt in der Atmosphäre sich vervierfachte. Der Grund dafür war vermutlich vulkanische Aktivität in einer magmatischen Großprovinz auf dem Gebiet des heutigen Mittelamerikas, damals noch Teil des Superkontinents Pangaea. Die Reste dieser uralten Lavaströme finden sich heute noch im Osten Süd- und Nordamerikas sowie in Westafrika.

Der Anstieg von CO_² sorgte für eine Versauerung der Trias-Ozeane, die es den Meereslebewesen erschwerte, ihre Kalzium-Schalen aufzubauen. An Land waren die dominanten Wirbeltiere bis dahin die Krokodile, die allerdings wesentlich größer waren und mehr Arten umfassten als ihre heutigen Verwandten. Die meisten von ihnen starben aus. Ihnen folgten die frühen Dinosaurier nach – flinke, kleine Geschöpfe, die bislang eine Randerscheinung im Ökosystem gewesen waren –, die sich nun rasch in verschiedene Arten aufteilten.

Massenaussterben der Kreide-Paläogen-Grenze – vor 66 Millionen Jahren

Das Massenaussterben am Übergang von der Kreidezeit zum Paläogen ist das jüngste Ereignis dieser Art und das einzige, das sich definitiv dem Einschlag eines riesigen Asteroiden zuordnen lässt. Etwa 76 Prozent aller Arten auf der Erde, inklusive aller flugunfähigen Dinosaurier, wurden durch ihn vernichtet.

Vor rund 66 Millionen Jahren schlug eines Tages ein Asteroid mit einem Durchmesser von ca. 12 Kilometern Durchmesser und einer Geschwindigkeit von über 70.000 Stundenkilometern im Meer vor der heutigen mexikanischen Halbinsel Yucatán ein. Der gewaltige Aufprall – der einen 200 Kilometer breiten Krater hinterließ – wirbelte gewaltige Mengen an Staub, Gesteinstrümmern und Schwefel in die Atmosphäre auf, was eine Abkühlung des Planeten nach sich zog. Flächenbrände überzogen die Landmasse in einem Umkreis von 1.500 Kilometern um die Einschlagstelle und eine riesige Flutwelle breitete sich von ihr aus. Über Nacht begannen die Ökosysteme, in denen die flugunfähigen Dinosaurier bislang lebten, zu kollabieren.

Die globale Erwärmung wurde durch Vulkanausbrüche in der Dekkan-Trapp in Indien vorangetrieben und könnten die ökologische Katastrophe damit noch befeuert haben. Einige Wissenschaftler gehen sogar so weit in ihren Theorien, dass einige der Ausbrüche in der Dekkan-Trapp von dem Asteroideneinschlag ausgelöst worden sein könnten.

Massenaussterben heute

Aktuell steht die Erde wieder vor einer Krise für die Artenvielfalt. Jüngste Schätzungen sprechen davon, dass bis zu einer Million Pflanzen- und Tierarten vom Aussterben bedroht sind. Zum Großteil ist der Mensch durch Abholzung der Wälder, Bejagung und Überfischung dafür verantwortlich. Darüber stellen invasive Arten und Krankheiten, die durch den globalen Handel eingeschleppt werden, eine ebenso große Gefahr wie Umweltverschmutzung und der durch den Menschen verursachte Klimawandel dar.

Im Moment vollzieht sich das Aussterben um Hunderte Male schneller, als es natürlicherweise der Fall wäre. Wenn alle Arten, die aktuell als vom Aussterben bedroht, stark gefährdet oder gefährdet gelistet sind, im Verlauf des nächsten Jahrhunderts verschwinden, und die Aussterberate sich in diesem Maße weiterentwickelt, könnte es schon in 240 bis 540 Jahren zu einem erneuten Massenaussterben kommen. 

Der Klimawandel stellt hier eine langfristige Bedrohung dar. Der menschliche Verbrauch fossiler Brennstoffe übernimmt dabei durch den Ausstoß von Milliarden Tonnen an Kohlenstoffdioxid und anderer Gase jährlich in die Erdatmosphäre die Rolle der vulkanischen Aktivität. Gemessen rein an der Menge bliesen die Vulkane der Vergangenheit deutlich mehr in die Luft als die Menschheit heute: Der Sibirische Trapp stieß mehr als 1.400 mal so viel CO2 aus wie die Menschen im Jahr 2018 bei der Nutzung fossiler Brennstoffe zur Energiegewinnung. Allerdings produziert der Mensch Treibhausgase mindestens genauso schnell wie der Sibirische Trapp, was das Klima auf der Erde rapide verändert.

Die vergangenen Massenaussterben zeigen uns auf, wie eine plötzliche Veränderung des Klimas das Leben auf der Erde einschneidend verändern kann. Bislang haben wir die Grenze von 75 Prozent noch nicht überschritten, die das Kriterium für ein Massenaussterben bildet, doch das bedeutet nicht, dass alles in Ordnung ist. Schon weit vor Erreichen dieser Zahl würden die Ökosysteme in denen wir heute leben, ins Chaos gestürzt werden, was alle Arten auf der Erde bedroht – auch den Menschen.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.