Extinktionsereignis

Es gibt immer noch Diskussionen über die Ursachen aller Massensterben. Im Allgemeinen können große Aussterben führen, wenn eine Biosphäre unter langfristigem Stress einen kurzfristigen Schock erfährt. Ein zugrunde liegender Mechanismus scheint in der Korrelation von Aussterbungs-und Ursprungsraten mit der Vielfalt vorhanden zu sein. Hohe Vielfalt führt zu einem anhaltenden Anstieg der Aussterberate; geringe Vielfalt zu einem anhaltenden Anstieg der Ursprungsrate. Diese vermutlich ökologisch kontrollierten Beziehungen verstärken wahrscheinlich kleinere Störungen(Asteroideneinschläge usw.,) um die beobachteten globalen Effekte zu erzeugen.

Ursachen für spezifisches Massensterben identifizierenedit

Eine gute Theorie für ein bestimmtes Massensterben sollte: (i) alle Verluste erklären, sich nicht nur auf einige Gruppen (wie Dinosaurier) konzentrieren; (ii) erklären, warum bestimmte Gruppen von Organismen ausgestorben sind und warum andere überlebt haben; (iii) Mechanismen bereitstellen, die stark genug sind, um ein Massensterben zu verursachen, aber nicht ein totales Aussterben; (iv) auf Ereignissen oder Prozessen beruhen, von denen gezeigt werden kann, dass sie stattgefunden haben, nicht nur abgeleitet aus dem Aussterben.,

Es kann notwendig sein, Kombinationen von Ursachen zu berücksichtigen. Zum Beispiel scheint der Marineaspekt des Endkreideaussterbens durch mehrere Prozesse verursacht worden zu sein, die sich zeitlich teilweise überlappten und in verschiedenen Teilen der Welt unterschiedliche Bedeutungsniveaus hatten.

Arens und West (2006) schlugen ein „Presse / Puls“-Modell vor, bei dem Massenaussterben im Allgemeinen zwei Arten von Ursachen erfordert: Langzeitdruck auf das Ökosystem („Presse“) und eine plötzliche Katastrophe („Puls“) gegen Ende der Druckperiode.,Ihre statistische Analyse der marinen Aussterberaten im gesamten Phanerozoikum deutete darauf hin, dass weder ein langfristiger Druck allein noch eine Katastrophe allein ausreichten, um einen signifikanten Anstieg der Aussterberate zu verursachen.

Am weitesten unterstützte Erklärungenedit

• Flood basalt events: 11 Vorkommen, alle mit signifikanten Aussterben verbunden, Aber Wignall (2001) kam zu dem Schluss, dass nur fünf der großen Aussterben mit Flut Basalt Eruptionen zusammenfiel und dass die Hauptphase des Aussterbens begann vor den Eruptionen.,
• Meeresspiegelabfälle: 12, von denen sieben mit signifikanten Aussterbungen verbunden waren.
• Asteroideneinschläge: Ein großer Einschlag ist mit einem Massensterben verbunden, dh dem Aussterben der Kreide–Paläogen; Es gab viele kleinere Einschläge, aber sie sind nicht mit signifikanten Aussterben verbunden.

Die am häufigsten vorgeschlagenen Ursachen für Massensterben sind unten aufgeführt.,

Überschwemmungsbasaltereignisse

Die Bildung großer magmatischer Gase durch Überschwemmungsbasaltereignisse hätte Folgendes bewirken können:

• erzeugte Staub-und Partikelaerosole, die die Photosynthese hemmten und so dazu führten, dass Nahrungsketten sowohl an Land als auch auf See zusammenbrachen
• emittierte Schwefeloxide, die als saurer Regen ausgefällt und viele Organismen vergiftet wurden, was weiter zum Zusammenbruch der Nahrungsketten beitrug
• emittierte Kohlendioxid und verursachte so möglicherweise eine anhaltende globale Erwärmung, sobald Staub und Partikel Partikelaerosole zerstreut.,

Hochwasser-Basalt-Ereignisse treten als Aktivitätsimpulse auf, die durch Ruheperioden unterbrochen werden. Infolgedessen werden sie wahrscheinlich dazu führen, dass das Klima zwischen Abkühlung und Erwärmung oszilliert, aber mit einem allgemeinen Trend zur Erwärmung, da das von ihnen emittierte Kohlendioxid Hunderte von Jahren in der Atmosphäre bleiben kann.

Es wird spekuliert, dass massiver Vulkanismus das Aussterben von Endperm, Endtrias und Endkreide verursacht oder dazu beigetragen hat. Die Korrelation zwischen gigantischen vulkanischen Ereignissen in den großen magmatischen Provinzen und Massensterben wurde in den letzten 260 Millionen Jahren gezeigt., Kürzlich wurde eine solche mögliche Korrelation über das gesamte Phanerozoikum Eon ausgedehnt.

Meeresspiegelrückgangedit

Diese sind oft deutlich durch weltweite Sequenzen zeitgenössischer Sedimente gekennzeichnet, die ganz oder teilweise einen Übergang vom Meeresbett zur Gezeitenzone zum Strand zu trockenem Land zeigen-und wo es keine Beweise dafür gibt, dass die Gesteine in den relevanten Gebieten durch geologische Prozesse wie Orogenie angehoben wurden., Ein Rückgang des Meeresspiegels könnte die Kontinentalschelffläche (den produktivsten Teil der Ozeane) ausreichend reduzieren, um ein Massensterben im Meer auszulösen, und Wettermuster genug stören, um das Aussterben an Land zu verursachen. Der Rückgang des Meeresspiegels ist jedoch höchstwahrscheinlich das Ergebnis anderer Ereignisse wie einer anhaltenden globalen Abkühlung oder des Untergangs der mittelozeanischen Grate.

Die Wasserfälle des Meeresspiegels sind mit den meisten Massensterben verbunden, einschließlich aller „Big Five“—End-Ordovizisch, Spät-devonisch, End-Perm, End-Trias und End-Kreidezeit.,

Eine Studie aus dem Jahr 2008, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, stellte einen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit von Massenaussterbereignissen und Veränderungen des Meeresspiegels und des Sediments her. Die Studie legt nahe, dass Veränderungen in der Meeresumwelt im Zusammenhang mit dem Meeresspiegel einen treibenden Einfluss auf die Aussterberaten haben und im Allgemeinen die Zusammensetzung des Lebens in den Ozeanen bestimmen.

Aufprallereignissedit

Der Aufprall eines ausreichend großen Asteroiden oder Kometen könnte dazu geführt haben, dass Nahrungsketten sowohl an Land als auch auf See zusammenbrechen, indem Staub-und Partikelaerosole erzeugt und somit die Photosynthese gehemmt wurden., Auswirkungen auf schwefelreiche Gesteine könnten Schwefeloxide ausgestoßen haben, die als giftiger saurer Regen ausfallen und zum Zusammenbruch der Nahrungsketten beitragen. Solche Auswirkungen könnten auch Megatsunamis und/oder globale Waldbrände verursacht haben.

Die meisten Paläontologen sind sich jetzt einig, dass ein Asteroid die Erde etwa 66 Ma getroffen hat, aber es gibt einen anhaltenden Streit, ob der Aufprall die einzige Ursache für das Aussterben der Kreide–Paläogen war.,

Dennoch berichteten Forscher im Oktober 2019, dass der Asteroideneinschlag von Chicxulub in der Kreidezeit, der zum Aussterben von Nicht-Vogel-Dinosauriern 66 Ma führte, auch die Ozeane schnell ansäuerte, was zu einem ökologischen Kollaps und lang anhaltenden Auswirkungen auf das Klima führte und ein Hauptgrund für das Aussterben der Kreidezeit war.

Nach der Shiva-Hypothese unterliegt die Erde etwa alle 27 Millionen Jahre erhöhten Asteroideneinschlägen, da die Sonne die Ebene der Milchstraße durchquert und so im Abstand von 27 Millionen Jahren Aussterbeereignisse verursacht., Einige Beweise für diese Hypothese sind sowohl im marinen als auch im nichtmarinen Kontext aufgetaucht. Alternativ könnte der Durchgang der Sonne durch die Spiralarme mit höherer Dichte der Galaxie mit dem Massensterben auf der Erde zusammenfallen, möglicherweise aufgrund erhöhter Einschlagsereignisse. Eine erneute Analyse der Auswirkungen des Sonnentransits durch die Spiralstruktur auf der Grundlage von CO-Daten hat jedoch keine Korrelation gefunden.,

Globale kühlungEdit

Eine anhaltende und signifikante globale Abkühlung könnte viele polare und gemäßigte Arten töten und andere dazu zwingen, in Richtung Äquator zu wandern; Reduzieren Sie die für tropische Arten verfügbare Fläche; Machen Sie das Erdklima im Durchschnitt trockener, hauptsächlich indem Sie mehr Wasser des Planeten in Eis und Schnee sperren. Es wird angenommen, dass die Vergletscherungszyklen der gegenwärtigen Eiszeit nur einen sehr milden Einfluss auf die Artenvielfalt hatten, so dass das bloße Vorhandensein einer signifikanten Abkühlung allein nicht ausreicht, um ein Massensterben zu erklären.,

Es wurde vermutet, dass die globale Abkühlung das Ende der ordovizischen, Perm-Trias–, spät-devonischen Aussterben und möglicherweise andere verursachte oder dazu beitrug. Nachhaltige globale Abkühlung unterscheidet sich von den vorübergehenden klimatischen Auswirkungen von Überschwemmungsbasaltereignissen oder-auswirkungen.,

Globale Erwärmungedit

Dies hätte die gegenteiligen Auswirkungen: Erweiterung des für tropische Arten verfügbaren Gebiets; töte gemäßigte Arten oder zwinge sie, in Richtung der Pole zu wandern; möglicherweise schwere Aussterben polarer Arten verursachen; oft machen das Klima der Erde im Durchschnitt feuchter, vor allem durch Schmelzen von Eis und Schnee und damit das Volumen des Wasserkreislaufs zu erhöhen. Es kann auch zu anoxischen Ereignissen in den Ozeanen führen (siehe unten).

Die globale Erwärmung als Ursache des Massensterbens wird durch mehrere aktuelle Studien unterstützt.,

Das dramatischste Beispiel für anhaltende Erwärmung ist das Paläozän-Eozän-thermisches Maximum, das mit einem der kleineren Massensterben in Verbindung gebracht wurde. Es wurde auch vermutet, dass es das Trias–Jura-Aussterbeereignis verursacht hat, bei dem 20% aller Meeresfamilien ausgestorben sind. Darüber hinaus wurde vermutet, dass das Perm–Trias-Aussterbeereignis durch Erwärmung verursacht wurde.

Clathrate gun hypothesisEdit

Clathrates sind Komposite, in denen ein Gitter einer Substanz einen Käfig um einen anderen bildet., Methan-Clathrate (in denen Wassermoleküle der Käfig sind) bilden sich auf Festlandsockeln. Diese Clathrate brechen wahrscheinlich schnell auf und setzen das Methan frei, wenn die Temperatur schnell ansteigt oder der Druck auf sie schnell abfällt—zum Beispiel als Reaktion auf plötzliche globale Erwärmung oder einen plötzlichen Abfall des Meeresspiegels oder sogar Erdbeben. Methan ist ein viel stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid, so dass ein Methanausbruch („Clathrate Gun“) eine schnelle globale Erwärmung verursachen oder viel schwerer machen könnte, wenn der Ausbruch selbst durch die globale Erwärmung verursacht würde.,

Die wahrscheinlichste Signatur eines solchen Methanausbruchs wäre eine plötzliche Abnahme des Verhältnisses von Kohlenstoff-13 zu Kohlenstoff-12 in Sedimenten, da Methan-Clathrate in Kohlenstoff-13 niedrig sind; aber die Veränderung müsste sehr groß sein, da andere Ereignisse auch den Prozentsatz von Kohlenstoff-13 reduzieren können.

Es wurde vermutet, dass“ Clathrate gun „-Methanausbrüche am Ende des Perm–Aussterbens („the Great Dying“) und am Paläozän-Eozän-thermischen Maximum beteiligt waren, das mit einem der kleineren Massensterben verbunden war.,

Anoxische Ereignisedit

Anoxische Ereignisse sind Situationen, in denen die mittleren und sogar die oberen Schichten des Ozeans mangelhaft oder völlig sauerstoffarm werden. Ihre Ursachen sind komplex und umstritten, aber alle bekannten Fälle sind mit einer schweren und anhaltenden globalen Erwärmung verbunden, die hauptsächlich durch anhaltenden massiven Vulkanismus verursacht wird.,

Es wurde vermutet, dass anoxische Ereignisse das ordovizisch–silurische, späte devonische, Perm–Trias–und Trias–Jura-Aussterben sowie eine Reihe kleinerer Aussterben verursachten oder dazu beitrugen (wie die Ireviken, Mulde, Lau, Toarcian und Cenomanian-Turonian Ereignisse). Auf der anderen Seite gibt es weit verbreitete schwarze Schieferbetten aus der mittleren Kreidezeit, die auf anoxische Ereignisse hinweisen, aber nicht mit Massensterben verbunden sind.,

Es wurde gezeigt, dass die Bioverfügbarkeit essentieller Spurenelemente (insbesondere Selen) für potenziell tödliche Tiefs mit mindestens drei Massensterbenereignissen in den Ozeanen zusammenfällt und wahrscheinlich dazu beigetragen hat, d.h. am Ende des Ordoviziums, während des Mittleren und späten Devon und am Ende der Trias. In Zeiten niedriger Sauerstoffkonzentrationen wird sehr lösliches Selenat (Se6+) in viel weniger lösliche Selenid – (Se2 -), elementare Se-und Organoselenkomplexe umgewandelt., Die Bioverfügbarkeit von Selen während dieser Aussterbereignisse sank auf etwa 1% der aktuellen ozeanischen Konzentration, ein Niveau, das für viele existierende Organismen als tödlich erwiesen wurde.

Der britische Ozeanologe und Atmosphärenwissenschaftler Andrew Watson erklärte, dass, während die Holozän-Epoche viele Prozesse aufweist, die an diejenigen erinnern, die zu vergangenen anoxischen Ereignissen beigetragen haben, eine vollständige Ozeanananoxie „Tausende von Jahren dauern würde“zu entwickeln“.,

Schwefelwasserstoffemissionen aus den Meeren:

Kump, Pavlov und Arthur (2005) haben vorgeschlagen, dass die Erwärmung während des Perm–Trias-Aussterbeereignisses auch das ozeanische Gleichgewicht zwischen photosynthetisierendem Plankton und tiefwassersulfatreduzierenden Bakterien gestört hat, was zu massiven Schwefelwasserstoffemissionen führte, die das Leben an Land und im Meer vergifteten und die Ozonschicht stark schwächten und einen Großteil des Lebens, das noch übrig blieb, tödlichen UV-Strahlung aussetzten.,

Ozeanischer Umsturz

Ozeanischer Umsturz ist eine Störung der thermo-halinen Zirkulation, die Oberflächenwasser (das aufgrund der Verdunstung salzhaltiger ist als tiefes Wasser) direkt nach unten sinken lässt, anoxisches tiefes Wasser an die Oberfläche bringt und daher die meisten sauerstoffatmenden Organismen tötet, die die Oberfläche und die mittleren Tiefen bewohnen. Es kann entweder am Anfang oder am Ende einer Vereisung auftreten, obwohl ein Umsturz zu Beginn einer Vereisung gefährlicher ist, da die vorhergehende warme Periode ein größeres Volumen an anoxischem Wasser erzeugt hat.,

Im Gegensatz zu anderen ozeanischen Katastrophen wie Regressionen (Meeresspiegelabfälle) und anoxischen Ereignissen hinterlassen Umkippungen keine leicht identifizierten „Signaturen“ in Gesteinen und sind theoretische Folgen der Schlussfolgerungen der Forscher über andere klimatische und marine Ereignisse.

Es wurde vermutet, dass der ozeanische Sturz das späte devonische und Perm–Trias-Aussterben verursachte oder dazu beitrug.,

Ein nahegelegener Nova -, Supernova – oder Gammastrahlenausbruch.

Ein nahegelegener Gammastrahlenausbruch (weniger als 6000 Lichtjahre entfernt) wäre stark genug, um die Ozonschicht der Erde zu zerstören und Organismen anfällig für ultraviolette Strahlung von der Sonne zu machen. Gammastrahlenausbrüche sind ziemlich selten und treten nur wenige Male in einer bestimmten Galaxie pro Million auf years.It es wurde vermutet, dass eine Supernova oder ein Gammastrahlenstoß das Ende des ordovizischen Aussterbens verursachte.,

Geomagnetische Umkehrungedit

Eine Theorie besagt, dass Perioden erhöhter geomagnetischer Umkehrungen das Erdmagnetfeld lange genug schwächen, um die Atmosphäre den Sonnenwinden auszusetzen, wodurch Sauerstoffionen in einer um 3-4 Orden erhöhten Rate aus der Atmosphäre entweichen, was zu einer katastrophalen Abnahme des Sauerstoffs führt.,

Plattentektonikedit

Die Bewegung der Kontinente in bestimmte Konfigurationen kann auf verschiedene Arten zum Aussterben führen oder dazu beitragen: durch Initiieren oder Beenden von Eiszeiten; durch Veränderung von Meeres-und Windströmungen und damit Veränderung des Klimas; durch Öffnen von Seewegen oder Landbrücken, die zuvor isolierte Arten einem Wettbewerb aussetzen, für den sie schlecht angepasst sind (zum Beispiel das Aussterben der meisten einheimischen Huftiere Südamerikas und aller ihrer großen Metather nach der Schaffung einer Landbrücke zwischen Nord-und Südamerika)., Gelegentlich schafft Kontinentaldrift einen Superkontinent, der die überwiegende Mehrheit der Landfläche der Erde einschließt, was zusätzlich zu den oben aufgeführten Effekten wahrscheinlich die Gesamtfläche des Festlandsockels (des artenreichsten Teils des Ozeans) verringert und ein riesiges, trockenes kontinentales Interieur erzeugt, das extreme saisonale Schwankungen aufweisen kann.

Eine andere Theorie besagt, dass die Entstehung des Superkontinents Pangaea zum Massensterben in Perm beigetragen hat., Pangaea wurde fast vollständig am Übergang von Mid-Perm zu Late-Perm gebildet, und die“ Marine Genus Diversity „Diagramm an der Spitze dieses Artikels zeigt ein Niveau des Aussterbens ab dieser Zeit, die für die Aufnahme in die qualifiziert haben könnte „Big Five“, wenn es nicht durch die „Große Sterben“ am Ende des Perm überschattet.

Andere Hypothesedit

Viele andere Hypothesen wurden vorgeschlagen, wie die Ausbreitung einer neuen Krankheit oder die einfache Außer Konkurrenz nach einer besonders erfolgreichen biologischen Innovation., Aber alle wurden abgelehnt, in der Regel aus einem der folgenden Gründe: Sie erfordern Ereignisse oder Prozesse, für die es keine Beweise gibt; sie nehmen Mechanismen an, die den verfügbaren Beweisen widersprechen; Sie basieren auf anderen Theorien, die abgelehnt oder ersetzt wurden.

Wissenschaftler waren besorgt, dass menschliche Aktivitäten dazu führen könnten, dass mehr Pflanzen und Tiere aussterben als zu irgendeinem Zeitpunkt in der Vergangenheit. Zusammen mit vom Menschen verursachten Klimaveränderungen (siehe oben) können einige dieser Aussterbungen durch Überjagd, Überfischung, invasive Arten oder Verlust von Lebensräumen verursacht werden., Eine im Mai 2017 in Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie argumentierte, dass aufgrund anthropogener Ursachen wie Überbevölkerung und Überkonsum eine „biologische Vernichtung“ stattfindet, die einem sechsten Massensterben ähnelt. Die Studie deutete darauf hin, dass bis zu 50% der Anzahl der tierischen Individuen, die einst auf der Erde lebten, bereits ausgestorben waren und auch die Grundlage für die menschliche Existenz bedrohten.,

Zukünftiges Biosphärensterben/Sterilisierungedit

Die eventuelle Erwärmung und Ausdehnung der Sonne in Kombination mit dem eventuellen Rückgang des atmosphärischen Kohlendioxids könnte tatsächlich zu einem noch größeren Massensterben führen, das sogar Mikroben auslöschen kann (mit anderen Worten, die Erde ist vollständig sterilisiert), wobei steigende globale Temperaturen, die durch die expandierende Sonne verursacht werden, allmählich die Verwitterungsrate erhöhen, wodurch wiederum immer mehr Kohlendioxid aus der die Atmosphäre., Wenn der Kohlendioxidgehalt zu niedrig wird (vielleicht bei 50 ppm), stirbt das gesamte Pflanzenleben aus, obwohl einfachere Pflanzen wie Gräser und Moose viel länger überleben können, bis der CO
2-Gehalt auf 10 ppm sinkt.

Wenn alle photosynthetischen Organismen verschwunden sind, kann der Luftsauerstoff nicht mehr aufgefüllt werden und wird schließlich durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre, möglicherweise durch Vulkanausbrüche, entfernt. Schließlich führt der Sauerstoffverlust dazu, dass alle verbleibenden aeroben Leben durch Ersticken aussterben und nur einfache anaerobe Prokaryoten zurückbleiben., Wenn die Sonne in etwa einer Milliarde Jahren um 10% heller wird, erleidet die Erde einen feuchten Treibhauseffekt, der dazu führt, dass ihre Ozeane wegkochen, während der flüssige äußere Kern der Erde aufgrund der Ausdehnung des inneren Kerns abkühlt und das Magnetfeld der Erde abschaltet. In Abwesenheit eines Magnetfeldes werden geladene Teilchen der Sonne die Atmosphäre abbauen und die Temperatur der Erde in 2,8 Milliarden Jahren auf durchschnittlich ~420 K (147 °C, 296 °F) erhöhen, wodurch das letzte verbleibende Leben auf der Erde aussterben wird. Dies ist das extremste Beispiel für ein klimabedingtes Aussterbeereignis., Da dies erst spät im Leben der Sonne geschehen wird, wird dies zum endgültigen Massensterben in der Erdgeschichte führen (wenn auch ein sehr langes Aussterbeereignis).