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Vulkanismus: Fluch der Karibik

Die bekanntesten Opfer der Kreidezeit sind die Dinosaurier. Doch bereits dreißig Millionen Jahre vor ihrem Ableben raffte es in einer Aussterbewelle viele marine Organismen dahin. Lange wurde Vulkanismus dafür verantwortlich gemacht - erst jetzt allerdings gelang es, ihn wirklich zu überführen.
Kreidezeitliche Sedimente
Nicolaus Steno, dänischer Anatom im 17. Jahrhundert, wunderte sich einst, warum er in den Bergen seiner italienischen Wahlheimat Strukturen fand, die an Muscheln und Haifischzähne erinnerten. Die Bibel, das Hauptnachschlagewerk seiner Zeit, vermochte ihm das nicht zu erklären. Der Naturforscher entwickelte daraufhin revolutionäre Thesen, die zur Grundlage der Stratigrafie – der Wissenschaft von der Abfolge der Gesteine – werden sollten.Während er selbst sich in seinen späten Lebensjahren jedoch gänzlich aus der Wissenschaft zurückzog und katholischer Priester wurde, machen sich Geologen noch heute zu Nutze, dass die Entwicklungsgeschichte unseres Planeten fein säuberlich in aufeinander gestapelten Sedimentarchiven zu lesen ist. Archive, wie sie sich beispielsweise bei Furlo in Mittelitalien an Straßenschneisen oder Steinbrüchen offenbaren. Sie erzählen von den Bedingungen der späten Kreidezeit, an deren Ende auch das Ende der Dinosaurier stand.

Sterben vor den Dinosaurier

Steinbruch | Der Contessa-Steinbruch in Mittelitalien: Die Ablagerungen waren einst Sedimente des kreidezeitlichen Weltmeeres Tethys.
Doch für Dinosaurier interessierten sich Steven Turgeon und Robert Creaser von der kanadischen University of Alberta in Edmonton weniger – sie waren vielmehr auf Indiziensuche nach dem Schuldigen, der dreißig Millionen Jahre vor deren Aussterben den Tod zahlreicher Meeresorganismen verursacht hatte. Weltweit bezeugen charakteristische Sedimentlagen, die reich sind an organischem Material, dass die Tiefen der Ozeane zu jener Zeit sauerstofffrei waren. Bei den Leidtragenden handelte es sich vor allem um benthische Foraminiferen – am Meeresboden lebende einzellige Organismen – und Inoceramen, eine zum Ende der Kreidezeit ausgestorbene Muschelfamilie.

Schon lange galten unterseeische Vulkaneruptionen als Verursacher dieses ozeanischen anoxischen Ereignisses (oceanic anoxic event, OAE) vor 93 Millionen Jahren. Nur fehlte bislang der Beweis. Den aber konnten Turgeon und Creaser nach ihrer Italienreise nun erbringen – untermauert von Befunden aus einer Tiefseebohrung vor der südamerikanischen Küste.

Überführt?

Steinernes Archiv | Die verschiedenfarbigen Ablagerungen sind ehemalige Sedimentschichten, die unter sauerstoffhaltigen oder sauerstofffreien Bedingungen entstanden.
Die Wissenschaftler analysierten das Verhältnis der beiden Osmium-Isotope Os-187 und Os-188. Es verrät die Herkunft des Materials, da sich Erdkruste und Erdmantel – als Magmen-Lieferant – darin unterscheiden. Tatsächlich entdeckten die Forscher in beiden Gebieten etwas unterhalb der charakteristischen organischen Ablagerungen der ozeanischen Krise eine sehr starke Veränderung in dem Verhältnis, die auf eine 30- bis 50-fache vulkanische Aktivität hinweist im Vergleich zu vorher.

Auch der Ort des Geschehens war schnell gefunden: Just zu jener Zeit sprudelte Magma im heutigen karibischen Raum in Unmengen aus dem Meeresboden – die karibische Platte entstand. Ähnliche Ergüsse hatten vor 120 Millionen und vor 250 Millionen Jahren zu Sauerstoffkrisen geführt. Beweisaufnahme abgeschlossen, Täter überführt?

Ganz so einfach ist es nicht: Es klafft eine Lücke von mehreren tausend Jahren zwischen dem ausgedehnten Basaltaustritt und der ausgeprägten Sauerstoffkrise. Turgeon und Creaser vermuten, dass der Effekt der vulkanischen Aktivität zunächst durch die Schichtung des Ozeans ausgebremst wurde. Das damalige Weltklima war bedeutend wärmer als heute, dementsprechend höher lagen auch die oberflächennahen Wassertemperaturen der Meere. Infolgedessen dürfte die ozeanische Zirkulation und Durchmischung der Schichten deutlich verringert gewesen sein. Was auch immer also in der Tiefe geschah, hatte vorerst keine Fernwirkung.

Szenario mit Aussagekraft

Zunächst, so ihre Vorstellung, sorgten die austretenden Gase für den Tod der bodennahen Organismen. Erst nach und nach seien dann, mit einem Zusammenbrechen der Schichtung, auch düngend wirkende Metalle wie Eisen in höhere Zonen gelangt und hätten dort die Produktion von Biomasse angekurbelt – die nach ihrem Absterben die organischen Schichten in der Tiefe weiter auffüllte. Dazu passt das Aussterbemuster der Foraminiferen, bei denen zunächst die bodenlebenden Arten und erst später Bewohner der mittleren Wasserschichten betroffen waren.

Natürlich darf in einem solchen Artikel der Hinweis nicht fehlen, dass die Ergebnisse relevant für die Klimaforschung seien – zeigten sie doch, wie die Erde einst unter Treibhausbedingungen reagierte. Auf die Krise vor 93 Millionen Jahren folgte jedenfalls eine Abkühlung, die die Forscher auf die vermehrte Kohlendioxid-Aufnahme durch das Phytoplankton zurückführen, das aus der Tiefe gedüngt wurde. Einen ähnlichen Effekt erhofft man sich mit der Eisendüngung der Ozeane als Maßnahme gegen den Klimawandel. Doch sollte man solche Hoffnungen nur mit Vorsicht genießen: Zahlreiche Studien wecken bereits jede Menge Zweifel an dem erhofften Erfolg.

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