Zo’n 252 miljoen jaar geleden vond de grootste massa-extinctie uit de geschiedenis van de aarde plaats. Vooral het zeeleven had het zwaar te verduren: 80 procent stierf uit. Maar er waren ook survivors. En die koloniseerden de wereld.
Na de grote uitstervingsgolf volgde een mysterieuze periode van enkele miljoenen jaren waarin zeedieren overal op aarde – van de evenaar tot de polen – er vrijwel hetzelfde uitzagen. Onderzoekers hebben lang gezocht naar een verklaring voor deze zogenoemde taxonomische homogenisering, een verschijnsel dat optrad na iedere massa-extinctie in de afgelopen half miljard jaar.
Naaktslakken hadden een mooie tijd
Stanford-wetenschappers hebben nu eindelijk een antwoord: grootschalige klimaatverandering heeft er waarschijnlijk toe geleid dat bepaalde overlevers zich flink konden verspreiden. Dat blijkt uit de fossielen van zeedieren, die nog altijd het meest complete bewijs vormen van de nasleep van de extinctie. De onderzoekers ontwierpen een model dat voorspelde hoe zeedieren als mosselen, oesters, slakken en naaktslakken floreerden in plotseling warmer, minder zuurstofrijk water. Ze bieden daarmee inzicht in het herstel van leven na massa-extincties, ook de huidige die wordt veroorzaakt door menselijke activiteit.
“Voor ons in de paleobiologie staat dit model gelijk aan de rekenkundige klimaatmodellen van klimaatwetenschappers waarmee ze kwantitatieve voorspellingen doen over hoe de wereld moet veranderen op basis van enkele eenvoudige wiskundige vergelijkingen”, zegt hoofdauteur Jonathan Payne van Stanford. “We zijn nu in staat om grote veranderingen na massa-uitstervingen op een nieuwe manier te bestuderen en een beter idee te krijgen waarom sommige diergroepen het hebben gered en andere zijn uitgestorven.”
Enorme vulkaanuitbarstingen
Tegen het einde van het Perm werd de planeet geteisterd door catastrofale vulkanische activiteit in het huidige Siberië, wat leidde tot een intense opwarming van de aarde, zuurstofgebrek en verzuring van de oceaan, waardoor 252 miljoen jaar geleden de meeste zeedieren stierven.
Maar het uitsterven alleen verklaart niet de bizarre aanwezigheid van de overlevende soorten – voorheen beperkt tot bepaalde specifieke locaties – in elke oceaan over de hele wereld in de miljoenen jaren die volgden. Om het surrealistische ervan duidelijk te maken, komt hoofdauteur Jood Al Aswad met een treffende analogie: “Als iemand je nu zou vragen waar je kangoeroes kunt vinden, zou je Australië zeggen. Maar stel je nu eens voor dat er een grote ramp heeft plaatsgevonden, zoals een uitbarsting van een gigantische vulkaan en dat je daarna over de hele wereld grote aantallen kangoeroes vindt – ze zitten helemaal op Antarctica, ze huppelen bij de piramides in Egypte en ze zitten zelfs in Stanford, Californië.” Iets vergelijkbaars gebeurde er dus na de grote massa-extinctie.
Allemaal hetzelfde
Fossielen voor en na de uitsterving “veranderden van rijke gevarieerde diersoorten naar bijna saaie exact gelijke dieren, waar je ook kijkt”, aldus Payne. Volgens het onderzoek nam de soortenrijkdom in verschillende delen van de wereld met meer dan de helft af na de massa-extinctie.
Na 200 jaar discussie over de oorzaak hiervan zijn er verschillende verklaringen bedacht. Eén hypothese is dat het uitsterven van bepaalde roofdieren en concurrerende beesten een overlevende groep organismen in staat stelde om ‘door te breken’. Een andere veel voorkomende theorie is dat het klimaat veranderde waardoor een gunstige omgeving ontstond voor dezelfde paar groepen organismen.
Nagebootste soorten
De onderzoekers testten deze hypotheses door geochemische gegevens te gebruiken die informatie verschaffen over het zuurstofgehalte en de temperatuur in de oceanen om een klimaatmodel te bouwen voor de veranderingen in het water aan het eind van het Perm.
Vervolgens voegden ze gegevens toe van fysiologische experimenten met levende ongewervelde zeedieren zoals schelpdieren en slakken die verwant zijn aan de overlevenden van de grote massa-extinctie om het klimaatmodel te kunnen vullen met gesimuleerde soorten. Deze virtuele soorten konden reageren op milieuveranderingen van het eind-Perm op basis van hun vermogen om veranderingen in temperatuur en beschikbaarheid van zuurstof te overleven. Op deze manier bood het model een evaluatie van hoe de geografische verspreiding van soorten naar verwachting verandert als zuurstof en temperatuur de belangrijkste drijfveren zijn voor waar soorten naartoe gaan.
Huidige biodiversiteitscrisis
De resultaten tonen aan dat de winterharde weekdieren die het mariene fossielenbestand in de nasleep van de grote massa-extinctie domineren, inderdaad goed waren aangepast aan de omstandigheden van de veranderde wereld. Als gevolg daarvan hoefde het model niet eens rekening te houden met factoren op ecosysteemniveau zoals het verlies van roofdieren, die mogelijk ook een secundaire rol hebben gespeeld.
“Onze studie heeft een eenvoudige klimaatverklaring opgeleverd, in plaats van een ecologische, voor waarom bepaalde overlevenden konden floreren en homogenisering op wereldwijde schaal plaatsvond”, aldus Payne.
Het nieuwe model kan ook helpen bij de huidige biodiversiteitscrisis, een dreigende massa-uitsterving veroorzaakt door menselijke activiteit. “Er wordt verwacht dat de huidige biodiversiteitscrisis veranderingen in de samenstelling van ecosystemen inluidt die zelfs die van het vroegste Trias overtreffen, de grootste homogenisering tot nu toe”, schreven de auteurs van het onderzoek tot besluit.
