Die irdische Lebenswelt musste häufig Rückschläge hinnehmen – immer wieder vernichteten Massenaussterben große Teile der Flora und Fauna. Jetzt gibt es neue Hinweise auf die Ursachen solcher Ereignisse: Forscher haben eine signifikante Korrelation zwischen den Ausbrüchen magmatischer Großprovinzen und dem Zeitpunkt und der Intensität der Aussterbewellen gefunden. Je größer die Eruption der Vulkanprovinzen und die Freisetzung vulkanischer Gase, desto heftiger fiel anschließend auch das Massenaussterben aus. Dieser Zusammenhang bleibe auch dann noch erhalten, wenn man die fünf großen Massenaussterben ausklammere, so das Team. Der Grad der Übereinstimmung ist ihrer Ansicht nach zu groß für bloßen Zufall und spricht für einen kausalen Zusammenhang.

Ob der Dekkan-Trapp in Indien, der Sibirische Trapp oder die Zentralatlantische Magmenprovinz: Magmatische Großprovinzen sind die größten Vulkangebiete der Erde. Wenn sie ausbrechen, können diese Supervulkane mehr als 100.000 Kubikkilometer Lava und Billionen Tonnen vulkanischer Gase wie Methan, Kohlendioxid und Schwefeldioxid freisetzen. Deshalb stehen zumindest einige dieser Ereignisse schon länger im Verdacht, die Auslöser großer Massenaussterben gewesen zu sein. „Mindestens vier der fünf großen Massenaussterben ereigneten sich zeitgleich mit solchen Flutbasalt-Eruptionen“, erklären Theodore Green vom Dartmouth College in New Hampshire und seine Kollegen. So traf der Ausbruch des Sibirischen Trapps vor rund 252 Millionen Jahren mit dem Massenaussterben am Ende des Perm-Zeitalters zusammen, die Zentralatlantische Magmenprovinz mit dem Ende der Trias und der Dekkan-Trapp-Ausbruch mit dem Ende der Kreidezeit.

Kein zufälliges Zusammentreffen

Doch steckt hinter diesen Koinzidenzen auch ein ursächlicher Zusammenhang? Um das näher zu untersuchen, haben Green und sein Team die Eruptionen aller bekannten magmatischen Großprovinzen zunächst in Bezug auf ihre Eruptionsintensität und -dauer kategorisiert. Dann setzten sie dies ins Verhältnis zu allen bekannte Faunenübergängen in der Erdgeschichte und ermittelten mithilfe mathematisch-statistischer Methoden den Grad der Korrelation. Das Ergebnis: „Wir stellen fest, dass die Korrelation zwischen den Ausbrüchen der magmatischen Großprovinzen und den Zeiten der Faunenübergänge weit jenseits des Zufalls liegt“, berichten den Forscher. Im Schnitt traf eine von 1,64 Eruptionen mit einem Aussterbe-Ereignis zusammen. Dieser Zusammenhang blieb auch dann noch signifikant, als das Team die fünf großen Massenaussterben aus dem Datensatz ausklammerte.

„Das demonstriert, dass sich die beobachteten Korrelationen zwischen den Eruptionen der magmatischen Provinzen und den phanerozoischen Faunenübergängen auch auf kleinere Aussterbe-Ereignisse erstreckt und nicht nur von den großen Massenaussterben bestimmt wird“, konstatieren Green und seine Kollegen. Auch für Phasen von weitreichendem Sauerstoffschwund in den Meeren, sogenannte ozeanische anoxische Ereignisse, gab es Übereinstimmungen mit vulkanischen Großeruptionen. „Es ist extrem unwahrscheinlich, dass diese Korrelation allein auf Zufall beruht“, so die Forscher. Zum Vergleich führten sie die gleiche Analyse auch für größere Asteroideneinschläge der Erdgeschichte durch. Bei diesen zeigte sich zwar für einzelne Einschläge wie dem Chicxulub-Asteroiden vor 66 Millionen Jahren ein Zusammenhang mit Aussterbe-Ereignissen. Dies ändert sich jedoch, wenn dieser aus der Analyse ausgeklammert wurde: „Wir finden keine ähnlich robuste Übereinstimmung zwischen dem radiometrischen Alter großer Einschlagskrater und den Massenaussterben“, schreibt das Team.

Je stärker der Ausbruch, desto schlimmer das Aussterben

Nähere Analysen ergaben, dass vor allem die Intensität der Eruption eine Rolle spielte. Die Folgen für Umwelt und Lebenswelt waren dann am schwerwiegendsten, wenn bei den Ausbrüchen viel Lava und vulkanische Gase in kurzer Zeit ausgeschleudert wurden. „Die Linearität dieser Korrelation deutet darauf hin, dass die tödlichen Folgen von Flutbasalt-Eruptionen im Allgemeinen direkt proportional zu ihrer volumetrischen Eruptionsrate waren“, schreiben Green und seine Kollegen. Zu den besonders eruptiven Ereignissen gehören die Ausbrüche des Sibirischen Trapps vor 252 Millionen Jahren und des Dekkan Trapps vor 66 Millionen Jahren, aber auch die Eruptionen der Zentralatlantischen Magmaprovinz vor 201 Millionen Jahren und des Emeishan-Trapp vor 260 Millionen Jahren. „Sie hatten offenbar weit stärkere Umweltauswirkungen als die Vulkanprovinzen, die langsam, aber über lange Zeitperioden hinweg ausbrachen“, erklären die Wissenschaftler.

Ihre Studie wirft auch ein neues Licht auf die Ereignisse am Ende der Kreidezeit – dem Massenaussterben, bei dem die Dinosaurier und rund 75 Prozent aller meeresbewohnenden Arten ausstarben. „Die von uns ermittelte Korrelation von Eruptionsraten und Aussterbeschwere spricht dafür, dass der Dekkan Trapp eine erhebliche Aussterbewelle am Ende der Kreidezeit verursacht haben könnte – selbst ohne das Zusammentreffen mit dem Chicxulub-Einschlag“, so Green und seine Kollegen. Ihrer Ansicht nach leitete der Ausbruch dieser indischen Vulkanprovinz das große Massenaussterben ein und der Einschlag des Chicxulub-Asteroiden verschlimmerte das Ganze dann noch zusätzlich.

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

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar