For 200 millioner år siden udspyede et væld af vulkaner store mængder kuldioxid, der nær havde taget livet af Jordens organismer. Overgangen mellem de geologiske tidsperioder Trias til Jura bød på en massiv masseuddøen af arter. I takt med, at vulkanismen stilnede af, kom plantelivet sig hurtigt igen, men dyrelivet, som på daværende tidspunkt kun boltrede sig i havet, brugte yderligere 10 millioner år på at komme til hægterne.
Havdyrenes forsinkede opblomstring blev for nylig afdækket af forskere fra GEUS, De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS). Opdagelsen kom umiddelbart bag på forskerne, men nu har de fundet en forklaring, som de netop har fået publiceret i det højtprofilerede videnskabelige tidsskrift Nature Geoscience.
»Vores prøver tegner et billede af livsvilkårene langs kystområderne efter katastrofen. Vandet langs kysterne var stort set blottet for ilt, og var til gengæld forgiftet med store mængder svovlbrinter. Det har givet livet trange kår,« fortæller seniorforsker Sofie Lindström ved GEUS.
Borekerner fortæller historien
Sofie Lindström og hendes kolleger er nået frem til denne konklusion efter at have vredet data ud af to borekerner fra undergrunden i Luxemburg og Tyskland.
Borekernerne er rester af havbund, som gennem tiderne er mast sammen i såkaldte sedimentlag. Tilsammen danner de mange lag en tidslinje, der rummer detaljerede oplysninger om, hvad der i sin tid skete. (Se sidehistorie under artiklen.)
Analyserne viser, at antallet af iltafhængige rødt plankton og bundlevende organismer forblev lavt efter den store katastrofe - hvor der inden den store masseuddøen fandtes 10 forskellige slægter af rødt plankton, var der i perioden efter kun tre af arterne tilbage. Antallet af individer skrumpede samtidigt så voldsomt ind, at kræene blev sjældne.
Da de rødt plankton udgør det første led i fødekæden, har det ramt alle andre højerestående livsformer hårdt.
»Livet forsøgte at komme sig efter den store masseuddøen, men det massive iltsvind langs kysterne har gang på gang slået det tilbage. Det har gjort det svært for livet at få genetableret sig efter katastrofen,« fortæller Sofie Lindström.
Den enes død er den andens brød
Havbunden blev tilsyneladende indtaget af organismer, som kunne klare sig uden ilt, eller som ikke kunne tåle det. Det sladrer om, at iltindholdet i vandet tæt ved havbunden dengang var lavt eller manglede helt.
Prøverne afslører, at der skete en kraftig opblomstring af grønne svovlelskende bakterier, der som navnet antyder ånder svovl frem for ilt. Samtidigt blev det røde plankton afløst af grønt plankton, prasinofyter, som holder til i den øvre del af vandsøjlen, hvor der stadigvæk var tilstrækkeligt med ilt til, at kræene kunne opretholde livet.
»Vulkanernes store tilførsel af kuldioxid til atmosfæren ved overgangen mellem Trias og Jura førte til en global opvarmning, en forsuring af havene og en øget erosion af landområderne, som har øget tilførslen af næringsstoffer til havene. Det har givet en opblomstring af grønne alger,« siger Sofie Lindström.
Global opvarmning forværrede situationen
Der er risiko for, at vi mennesker i fremtiden skaber disse problemer selv med vores store udslip af drivhusgasser og overgødning. Der er f.eks. i Østersøen problemer med iltfrie havbunder og det påvirker fisk og andet. Det er ikke så godt, hvis store arealer af havbunde blev iltfrie, så ville livet i havene blive hårdt ramt.
Sofie Lindström, geolog GEUS
De mange vulkanudbrud, som havde forårsaget den store masseuddøen, fortsatte altså med at holde livet i en skruestik via deres udspyen af kuldioxid.
Den globale opvarmning ændrede sandsynligvis klimaet, så det ikke kun blev varmere, men også mere regnfuldt, og det har ført mere ferskvand til havene. Dette lag af ferskere havvand kan have fungeret som et låg, der har forhindret ilt fra atmosfæren i at trænge ned i havets dyb.
Iltmanglen har på forskellig vis hæmmet nedbrydningen af døde dyr og andet organisk materiale på havbunden, hvilket har ført til dannelse og ophobning af store mængder svovlbrinte og blomstring af grønne svovlbakterier.
»Det har forhindret en cirkulation af vandet, der har kunnet tilføre den døde havbund noget ilt. Samtidigt har næringsstoffer på havets bund ikke kunnet trænge op i vandsøjlen og give næring til de dyr og planter, der trods de barske vilkår har levet her,« siger Sofie Lindström.
Alting har en ende, og på et tidspunkt fik havbunden tilført nyt ilt, hvilket har fået livet, som vi kender det, til at blomstre op i fuldt flor.
»Der fandtes heldigvis liv andre steder, ellers kunne det ikke komme tilbage. Under den store masseuddøen blev livet ikke fuldstændigt udslettet, men det tog lang tid, før det blomstrede op igen. Men da det skete, forløb det stærkt. Da havbunden blev iltet igen, fik livet pludselig voldsomt meget mere plads at boltre sig på, hvilket formentlig har givet det et boost. Det røde plankton genetablerede sig og udviklede hurtigt mange nye arter, som har gjort livet lettere for højerestående dyr,« siger Sofie Lindström.
\ Borekerner bugner af dødt liv
Forskerne bag studiet har høstet data fra to borekerner, der er boret ud af 200 millioner år gammel havbund, som er fundet i Nordstyskland, en fra Luxemburg.
Forskerne har taget sedimentprøver fra borekernerne. Prøvene har analyserets efter isorenieratane, en biomarkør der den fossile rest af grønne svovlbakteriers pigment. Hvis man finder isorenieratane, så ved man, at prøven blev dannet på en havbund der manglede ilt men var rig på svovlbrinte. Sediemntprøvene har også blevet lagt i syre, der opløser mineralerne i sedimenterne og kun efterlader det organiske materiale. Ved at studere det organiske materiale under et mikroskop har forskerne kunnet tælle antallet af plankton, sporer, pollen og mikroalger lag for lag.
Forskerne har bl.a. talt
Dinoflagellater: Røde mikroalger, encellige, plankton, der er fotosyntetiserende og behøver både lys og ilt for at leve. Dinoflagellaten danner i første omgang en cyste (et slags skal, det er det man finder fossilt) som den gemmer sig i, og er i dvale, så længe dens levevilkår ikke er gode. Cysten falder til bunds, der generelt giver algen (de er planter ikke dyr) en god beskyttelse. Dinoflagellaten vover sig ud fra cysten på havbunden, når forholdene igen bliver til at have med at gøre. Hvis havbunden lider af iltsvind og er i mangel på lys, vil den aldrig kunne udfolde sig, og den vil derfor hurtigt dø.
Prasinofyter: Grønne mikroalger er encellede plankton, der tapper energi fra sollys via fotosyntese og som behøver ilt og lys for at leve. De lever hele deres livscyklus i vandsøjlen indenfor det den såkaldte fotiske zone, hvor sollyset kan trænge ned. Algerne danner cyster, hvor i de formerer sig. I det øjeblik, cellerne forlader ’reden’, falder cysten til bunds. Disse efterladenskaber optræder som fossiler i borekernerne.
Grønne svovlbakterier: Bakterier, der benytter svovl eller svovlforbindelser i deres stofskifte. . Grønne svovlbakterier blomstrer i syrefrie men svovlbrinte-rige sedimenter på havbunden. Forskerne kan ikke direkte se disse bakterier, men de kan spore dem via biomarkøren Isoreieratatane, som er fossile rester af bakteriernes farvepigment.
\ Vulkanisme er den store synder
Vulkanismen ved overgangen mellem Trias og Jura pumpede så meget kuldioxid op i atmosfæren, at havoverfladen blev forsuret, og det blev sværere for de kalkskallede organismer at danne sine skal, da lav pH-værdi opløser kalk.
De røde alger, (dinoflagellater, der ikke er kalkskallede) udvikledes i den mellemste Trias-periode og blomstrede i havene i tiden op til den store masseuddøen. Der fandtes mindst 10 forskellige slægter af disse. Efter katastrofen var der kun tre slægter tilbage, og kræet blev desuden meget mere sjælden.
Dinoflagellaterne er afhængig af at kunde synke til havbunden (inden for den fotiske zone, som er oplyst af Solen).
Dinoflagellaterne er grundlaget for fødekæden, og da de næsten forsvandt, blev alle andre dyrearter ramt.
