Het grootste uitstervingsevenement op aarde kan zijn veroorzaakt door het verdunnen van ozon

Het einde-Perm-uitsterven is een van de grootste mysteries in de geschiedenis van de aarde. Zeker, de uitsterving van het Krijt-Tertiair - degene die (bijna) alle dinosaurussen heeft uitgeroeid - was slecht, maar zelfs verbleekt het in vergelijking. Het end-Perm-uitsterven, dat ongeveer 251,9 miljoen jaar geleden begon, vernietigde meer dan 90 procent van de mariene soorten en meer dan twee derde van de landsoorten in ongeveer 500 duizend jaar.

Wetenschappers weten echter niet precies waardoor ze zijn ontstaan, met niets dan een theorie dat massale vulkaanuitbarstingen de hele gebeurtenis in gang hebben gezet.

Maar in een krant die woensdag in het dagboek is gepubliceerd Science Advances, onderzoekers van de Afdeling Integrale Biologie en het Museum voor Paleontologie aan de Universiteit van Californië, Berkeley, leveren experimenteel bewijs dat de end-Perm-extinctie, ook bekend als de Perm-Trias-extinctie, grotendeels veroorzaakt zou kunnen zijn door iets we kennen maar al te goed: een uitgeputte ozonlaag.

Ze stellen voor dat verhoogde UV-B-straling, die werd binnengelaten door een ozonlaag die was uitgedund door de enorme vulkaanuitbarsting, het moeilijk of onmogelijk maakte om bomen te reproduceren. Dus in plaats van direct De vulkanische activiteit, die de dieren doodde, schopte een waterval af die ontbossing teweegbracht, wat leidde tot het instorten van voedselweb en uiteindelijk tot het uitsterven van dieren.

Het bewijs komt in de vorm van gemuteerde stuifmeelkorrels, waarvan de onderzoekers beweren dat ze het resultaat waren van verhoogde UV-B-straling - het soort dat zonnebrand veroorzaakt. Het fossielenbestand heeft veel exemplaren van gemuteerd stuifmeel uit gymnospermen opgeleverd, de planten die domineerden vóór de opkomst van bloeiende planten, die allemaal dateren uit de tijd van het einde-Perm-uitsterven. Hoewel wetenschappers hebben verondersteld dat deze mutante dennen-, palm- en gingko-stuifmeelkorrels het resultaat waren van UV-B-straling, hadden onderzoekers tot nu toe geen sterk bewijsmateriaal opgeleverd.

Om hun hypothese te testen, probeerden de onderzoekers de stuifmeelkorrels zelf te muteren en probeerden ze de effecten van lage ozonomstandigheden te reproduceren. Ze hebben 30 reproductief volwassen dwergpijnbomen blootgelegd (Pinus mugo Columnaris), waarvan het stuifmeel vergelijkbaar is met dat van de eind-permijnse dennen, tot een reeks van lichtomstandigheden: zes werden buitengelaten om te dienen als een controlegroep, terwijl de andere 24 binnen werden geplaatst in groeikamers met hogere niveaus van UV-B straling.

Alle planten overleefden, maar de bomen blootgesteld aan verhoogde niveaus van UV-B-straling ontwikkelden gemuteerde stuifmeelkorrels en hadden kegels die stopten met groeien voordat ze vruchtbaar waren. Met andere woorden, de planten leefden maar kon niet reproduceren.

De gemuteerde stuifmeelkorrels van de bomen gekweekt onder UV-B-omstandigheden (ontworpen om die van het einde-Perm-uitstervingsevenement te simuleren) vertonen een opvallende gelijkenis met gefossiliseerde stuifmeelkorrels uit die tijdsperiode.

Dit ondersteunt de hypothese dat vulkanische activiteit tijdens de end-Perm-extinctie niet direct dieren op aarde doodde, maar in plaats daarvan omstandigheden creëerde die echt slecht waren voor de planten en dieren die hier woonden. Deze omstandigheden leidden tot een langzame maar zekere achteruitgang gedurende honderdduizenden jaren, omdat planten niet konden reproduceren, waardoor een voedselcrisis ontstond na voedselcrisis voor dieren en eventueel massale sterfgevallen.

De onderzoekers waarschuwen dat dit ook zou kunnen dienen als een waarschuwend verhaal voor onze huidige tijd.In een ogenblik dat de oceaantemperaturen stijgen en gletsjers smelten, is het mogelijk dat zoiets als de cascades van ecologische krachten die miljoenen jaren geleden gebeurden vandaag weer zouden kunnen gebeuren. Sommige wetenschappers zeggen zelfs dat het bijna zeker is dat we in de volgende eeuw een gebeurtenis van massa-extinctie zullen zien. Maar goed, misschien leert iemand in een paar honderd miljoen jaar van onze fouten.

Abstract: Hoewel Siberian Trap-vulkanisme wordt beschouwd als de belangrijkste oorzaak van de grootste uitsterving in de geschiedenis van de aarde, de end-Perm-crisis, blijft de relatie tussen deze gebeurtenissen onduidelijk. Misvormingen in gefossiliseerde gymnosperm-stuifmeel vanaf het uitsterfinterval suggereren echter dat biologische stress samenvalt met gepulseerde bosafname. Van deze korrels wordt verondersteld dat ze zijn veroorzaakt door een verhoogde UV-B-bestraling door door het vulkanisme veroorzaakte afbraak van het ozonschild. We hebben dit voorgestelde mechanisme getest door de effecten van afgeleide end-Perm-UV-B-regimes op de ontwikkeling van pollen en reproductief succes in levende coniferen te observeren. We vinden dat pollenmisvormingsfrequenties vervijfvoudigd worden onder hoge UV-B-intensiteiten. Verrassend genoeg overleefden alle bomen maar werden ze gesteriliseerd onder verbeterde UV-B. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat verhoogde UV-B-stress niet alleen had kunnen bijdragen tot de productie van pollenmisvorming, maar ook tot ontbossing tijdens Perm-Trias-crisisintervallen. Door de vruchtbaarheid van verschillende wijdverspreide gymnosperm-afstammingslijnen te verminderen, had gepulseerde ozonafschermingsverzwakking herhaaldelijke terrestrische biosfeer destabilisatie en instorting van voedselweb tot gevolg kunnen hebben zonder een direct "kill" -mechanisme op landplanten of dieren uit te oefenen. Deze bevindingen dagen het paradigma uit dat massa-uitstervingen moordmechanismen vereisen en suggereren dat moderne naaldbossen aanzienlijk kwetsbaarder kunnen zijn voor antropogene ozonlaaguitputting dan verwacht.