De grootste massa-uitsterving in de geschiedenis van de aarde, zo'n 251 miljoen jaar geleden, werd voorafgegaan door verhoogde uitstervingspercentages vóór het hoofdevenement en werd gevolgd door een vertraagd herstel dat miljoenen jaren duurde. Nieuw onderzoek door twee wetenschappers van de Universiteit van Washington suggereert dat een scherpe daling van het zuurstofgehalte in de atmosfeer waarschijnlijk een belangrijke reden was voor zowel de verhoogde extinctiesnelheden als het zeer trage herstel.
Het land van de aarde was toentertijd nog steeds verzameld in een supercontinent genaamd Pangaea, en het grootste deel van het land boven de zeespiegel werd onbewoonbaar omdat zuurstofarm de ademhaling te moeilijk maakte voor de meeste organismen om te overleven, zei Raymond Huey, een professor in de biologie van UW.
Bovendien werden nabijgelegen populaties van dezelfde soort in veel gevallen van elkaar afgesneden omdat zelfs passen op lage hoogte onvoldoende zuurstof hadden om dieren van de ene vallei naar de andere te laten oversteken. Die fragmentatie van de bevolking verhoogde waarschijnlijk het uitstervingspercentage en vertraagde het herstel na de massale uitsterving, zei Huey.
"Biologen hebben eerder nagedacht over de fysiologische gevolgen van lage zuurstofniveaus tijdens de late Perm-periode, maar niet over deze biogeografische", zei hij.
Het zuurstofgehalte in de atmosfeer, ongeveer 21 procent vandaag, was in de vroege Perm-periode een zeer rijke 30 procent. Eerdere koolstofcyclusmodellering door Robert Berner van de Yale University heeft echter berekend dat de zuurstof in de atmosfeer kort daarna begon te dalen, ongeveer 16 procent bereikte aan het einde van het Perm en ongeveer 10 miljoen jaar na het Trias uitkwam op minder dan 12 procent.
"Zuurstof daalde van het hoogste niveau naar het laagste niveau ooit in slechts 20 miljoen jaar, wat vrij snel is, en van dieren die ooit vrij gemakkelijk bergpassen konden oversteken, werden hun bewegingen plotseling ernstig beperkt", zei Huey.
Hij berekende dat wanneer het zuurstofniveau 16 procent bereikte, ademhalen op zeeniveau hetzelfde zou zijn als proberen te ademen op de top van een berg van 9200 voet vandaag. Tegen het begin van het Trias zou het zuurstofgehalte op zeeniveau van minder dan 12 procent hetzelfde zijn geweest als nu in de ijle lucht op 17.400 voet, hoger dan welke permanente menselijke bewoning dan ook. Dat betekent dat zelfs dieren op zeeniveau met zuurstof zouden zijn uitgedaagd.
Huey en UW paleontoloog Peter Ward zijn auteurs van een paper met details over het werk, gepubliceerd in de 15 april editie van het tijdschrift Science. Het werk werd ondersteund door subsidies van de National Science Foundation en het Astrobiology Institute van de National Aeronautics and Space Administration.
Niet alleen daalde het zuurstofgehalte in de atmosfeer aan het einde van het Perm, zeiden de wetenschappers, maar de kooldioxidespiegels stegen, wat leidde tot een wereldwijde klimaatopwarming.
"Afnemende zuurstof- en opwarmtemperaturen zouden dubbel stressvol zijn geweest voor laat-Perm-dieren," zei Huey. “Naarmate het klimaat warmer wordt, stijgen de lichaamstemperaturen en de stofwisseling. Dat betekent dat het zuurstofverbruik stijgt, dus dieren zouden te maken krijgen met een verhoogd zuurstofverbruik en een verminderd aanbod. Het zou hetzelfde zijn als atleten dwingen meer te bewegen, maar ze minder voedsel te geven. Ze zouden in de problemen komen. "
Ward was hoofdauteur van een paper die eerder dit jaar in Science werd gepubliceerd en die het bewijs leverde dat de uitstervingspercentages van gewervelde landdieren in het late Perm hoog waren, waarschijnlijk als gevolg van klimaatverandering, en culmineerde in een massale uitsterving aan het einde van het Perm. Het evenement, vaak 'de Grote Stervende' genoemd, was de grootste massa-uitsterving in de geschiedenis van de aarde en doodde 90 procent van al het zeeleven en bijna driekwart van de landplanten en dieren.
Ward zei dat paleontologen eerder hadden aangenomen dat Pangaea niet alleen een supercontinent was, maar ook een "supersnelweg" waarop soorten weinig wegversperringen zouden tegenkomen bij het verplaatsen van de ene plaats naar de andere.
Het lijkt er echter op dat de sterk verminderde zuurstof in feite onbegaanbare barrières heeft gecreëerd die het vermogen van dieren om te bewegen en te overleven hebben beïnvloed, zei hij.
"Als dit waar is, dan denk ik dat we terug moeten gaan om te kijken naar zuurstof en zijn rol in evolutie en hoe verschillende soorten zich ontwikkelden", zei Ward. 'Je kunt een paar weken zonder eten. Je kunt een paar dagen zonder water gaan. Hoe lang kun je een paar minuten zonder zuurstof? Er is niets dat een groter evolutionair effect heeft dan zuurstof. "
Oorspronkelijke bron: UW News Release
