Vulkanische provincies als aanjagers van massale uitsterving

Het aardse milieu heeft vaak tegenslagen moeten accepteren – massale uitstervingen hebben herhaaldelijk grote delen van planten en dieren vernietigd. Er is nu nieuw bewijs voor de oorzaken van dergelijke gebeurtenissen: onderzoekers hebben een belangrijk verband gevonden tussen uitbarstingen van grote rotsachtige provincies en de timing en intensiteit van uitstervingsgolven. Hoe groter de uitbarsting van vulkanische provincies en de uitstoot van vulkanische gassen, hoe groter de daaropvolgende massa-extinctie. Het team zei dat deze associatie wordt gehandhaafd, zelfs als vijf grote massale uitstervingen worden uitgesloten. De mate van overeenstemming is volgens hen een te groot toeval en spreekt van een causaal verband.

Of het nu de Deccan Trapp in India, de Siberische Trapp of de Centraal-Atlantische Magma Provincie is: de grote rotsachtige provincies zijn de grootste vulkanische gebieden op aarde. Wanneer ze uitbarsten, kunnen deze gigantische vulkanen meer dan 100.000 kubieke kilometer lava en biljoenen tonnen vulkanische gassen zoals methaan, koolstofdioxide en zwaveldioxide vrijgeven. Daarom werd lang vermoed dat ten minste enkele van deze gebeurtenissen de oorzaak waren van massale uitstervingen op grote schaal. “Ten minste vier van de vijf grote massa-extincties vonden gelijktijdig plaats met dergelijke uitbarstingen van basaltstromen”, leggen Theodore Green en collega’s van Dartmouth College in New Hampshire uit. De uitbarsting van de Siberische vallen, ongeveer 252 miljoen jaar geleden, viel bijvoorbeeld samen met de massale uitsterving aan het einde van het Perm, de Mid-Atlantische provincie met het einde van het Trias, en de uitbarsting van de Deccan Trap met het einde van het Perm. krijtachtig.

Het is geen toeval

Maar is er een oorzakelijk verband achter deze toevalligheden? Om deze kwestie verder te onderzoeken, classificeerden Green en zijn team eerst uitbarstingen in alle bekende grote rotsachtige provincies in termen van hun uitbarstingsintensiteit en duur. Vervolgens legden ze dit in verband met alle bekende diertransformaties in de geschiedenis van de aarde en bepaalden ze de mate van correlatie met behulp van wiskundige statistische methoden. Het resultaat: “We ontdekten dat de relatie tussen uitbarstingen van grote vulkanische provincies en tijden van dierlijke overgangen kansloos is”, rapporteren de onderzoekers. Gemiddeld viel één op de 1,64 uitbarstingen samen met het uitsterven. Deze associatie bleef significant, zelfs nadat het team de vijf belangrijkste uitstervingsgebeurtenissen uit de dataset had uitgesloten.

“Dit toont aan dat de waargenomen associaties tussen regionale vulkaanuitbarstingen van rotsen en zoönotische transformaties zich uitstrekken tot kleinere uitstervingsgebeurtenissen en niet alleen worden veroorzaakt door grootschalige massale uitstervingen”, zeggen Green en collega’s. Fasen van wijdverbreide zuurstofuitputting in de oceanen, oceaanhypoxische gebeurtenissen genoemd, komen ook overeen met grote vulkaanuitbarstingen. “Het is hoogst onwaarschijnlijk dat deze associatie alleen te wijten is aan toeval”, aldus de onderzoekers. Ter vergelijking, ze voerden ook dezelfde analyse uit van grote asteroïde-inslagen in de geschiedenis van de aarde. Een verband met uitstervingsgebeurtenissen is aangetoond voor individuele inslagen zoals de asteroïde Chicxulub 66 miljoen jaar geleden. Dit verandert echter wanneer het wordt uitgesloten van de analyse: “We vinden geen even sterke associatie tussen de stralingsleeftijden van grote inslagkraters en de massale uitsterving”, schreef het team.

Hoe sterker de uitbraak, hoe erger het uitsterven

Nadere analyses toonden aan dat de intensiteit van de uitbarsting een grote rol speelde. De gevolgen voor het milieu en het levensonderhoud waren ernstiger toen tijdens de uitbarstingen in korte tijd veel lava en vulkanische gassen werden weggeslingerd. “De lineariteit van deze correlatie geeft aan dat de dodelijke gevolgen van uitbarstingen van vloedbasalt over het algemeen recht evenredig waren met hun volumetrische uitbarstingssnelheid”, schreven Green en collega’s. Vulkanische gebeurtenissen in het bijzonder omvatten uitbarstingen van de Siberische Trap 252 miljoen jaar geleden en Deccan Trap 66 miljoen jaar geleden, maar ook uitbarstingen van de magmaprovincie in de Centraal-Atlantische Oceaan 201 miljoen jaar geleden en Emeishan Trap 260 miljoen jaar geleden. “Ze lijken een veel grotere impact op het milieu te hebben dan vulkanische provincies, die langzaam maar gedurende lange tijd uitbarsten”, leggen de wetenschappers uit.

Haar studie werpt ook nieuw licht op wat er gebeurde aan het einde van het Krijt – de massale uitsterving die de dinosauriërs en ongeveer 75 procent van alle mariene soorten heeft uitgeroeid. “De relatie die we vonden tussen burst-snelheden en extinctie-intensiteit suggereert dat Deccan Trap een grote uitstervingsgolf veroorzaakte aan het einde van het Krijt – zelfs zonder samen te vallen met het Chicxulub-effect”, zeggen Green en collega’s. Ze geloven dat de uitbarsting van deze Indiase vulkanische provincie de Grote Massa-uitsterving heeft veroorzaakt en dat de impact van de Chickxulub-asteroïde de zaken nog erger heeft gemaakt.

Bron: Theodore Green (Dartmouth College, Hanover, New Hampshire) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2120441119

© wissenschaft.de – Nadia Podebrigar