Wetenschap

Wat waren de 5 massa-extincties en wat veroorzaakte ze?

In de afgelopen vijfhonderd miljoen jaar heeft het leven op aarde zich moeten herstellen van vijf wereldomspannende catastrofes. Zal de mensheid verantwoordelijk zijn voor de zesde ramp?woensdag 2 oktober 2019

Door Michael Greshko, National Geographic Staff
In de afgelopen half miljard jaar is het tenminste vijfmaal voorgekomen dat 75 tot wel 90 procent van alle soorten op onze planeet in een geologische oogwenk van de aardbodem verdween.

Ruim 99 procent van alle organismen die ooit op aarde hebben geleefd, is uitgestorven. In de loop van de geschiedenis van onze planeet hebben nieuwe soorten telkens weer veranderende ecologische niches bezet, terwijl oudere soorten langzaam uitstierven. Maar het tempo waarin het leven op aarde uitstierf, is verre van constant geweest. In de afgelopen half miljard jaar is het tenminste vijfmaal voorgekomen dat 75 tot wel 90 procent van alle soorten op onze planeet in een geologische oogwenk van de aardbodem verdween, tijdens wereldomspannende rampen die massa-extincties worden genoemd. 

Hoewel massa-extincties rampzalige gebeurtenissen waren, creëerden ze ook de ecologische ruimte voor de opkomst van nieuwe soorten. De massa-extinctie die het grondigst is bestudeerd en die de grens tussen de tijdperken van het Krijt en het Tertiair vormt (de KT-grens; ook wel ‘Krijt-Paleogeen-overgang’ genoemd), deed zich rond 66 miljoen jaar geleden voor en betekende het einde van alle niet-vliegende dinosauriërs, waardoor er ruimte ontstond voor de snelle evolutie en diversificatie van zoogdieren en vogels.

bekijk galerij

Hoewel de KT-extinctie beroemd is omdat ze hoofdzakelijk door de inslag van een kolossale asteroïde werd veroorzaakt, is zo’n gebeurtenis een uitzondering. Verreweg de belangrijkste aanjagers van massa-extincties zijn wereldwijde veranderingen in de koolstofcyclus op aarde, veroorzaakt door rampen als LIP-erupties (large igneous province), waarbij vlakten met actieve vulkanische scheuren ontstaan en honderdduizenden vierkante kilometers land door dikke lagen gesmolten gesteente worden bedekt. Bij deze uitbarstingen werden ook immense hoeveelheden broeikasgassen als kooldioxide in de atmosfeer uitgestoten, waardoor een razendsnelle opwarming van de aarde begon en oceanen sterk verzuurden en van hun opgeloste zuurstof werden beroofd (anoxie).

Ordovicium-Siluur-extinctie – 444 miljoen jaar geleden

Het Ordovicium, het tijdperk tussen 485 en 444 miljoen jaar geleden, was een periode van spectaculaire veranderingen voor het leven op aarde. Dertig miljoen jaar lang verliep de diversificatie van soorten razendsnel, maar na deze periode deed zich de allereerste massa-extinctie op onze planeet voor. In die periode werden reusachtige hoeveelheden water in de vorm van ijs vastgehouden, in een ijskap die grote delen van een oercontinent op de zuidpool bedekte. De ijzige omstandigheden kunnen zijn veroorzaakt door het verrijzen van de Appalachen-bergketen in Noord-Amerika. Bij de grootschalige erosie van deze pas ontstane bergen kunnen grote hoeveelheden kooldioxide uit de atmosfeer zijn gezogen, waardoor de aarde dramatisch afkoelde.

Het gevolg was dat de zeespiegel zo’n honderdvijftig meter daalde. Habitats in ondiepe wateren zouden dramatisch zijn afgekoeld en geslonken, wat de talloze soorten die daar leefden fataal moet zijn geworden. Overlevende soorten moesten zich stukje bij beetje herstellen in chemisch onherbergzame wateren. Toen de zeespiegel weer begon te stijgen daalde het zuurstofgehalte in de oceanen, wat ertoe leidde dat er meer giftige metalen in het zeewater werden opgelost.

De Ordovicium-Siluur-extinctie was voor zover bekend de op één na zwaarste massa-extinctie ooit, waarbij naar schatting 85 procent van alle soorten op aarde werd uitgeroeid. De gebeurtenis betekende vooral het einde van zeeorganismen als koralen, schelpdragende armpotigen, aalachtige wezens genaamd conodonten, en trilobieten.

Laat-Devonische extinctie – 383-359 miljoen jaar geleden

Circa 383 miljoen jaar geleden verdween tijdens deze massa-extinctie in een periode van zo’n twintig miljoen jaar tijd ongeveer 75 procent van alle soorten op aarde.

In meerdere episoden gedurende het hele Devoon daalde het zuurstofgehalte in de oceanen dramatisch, wat de conodonten en schelpdragende Goniatites (voorlopers van pijlinktvissen en octopussen) fataal werd. De zwaarste uitstervingsgolf, die de ‘Kellwasser-episode’ wordt genoemd, deed zich zo’n 372 miljoen jaar geleden voor. Uit gesteente uit die periode in het huidige Duitsland blijkt dat het zuurstofgehalte in de oceanen was ingestort en dat talloze rifbouwende organismen, waaronder een grote groep zeesponzen genaamd stromatoporen, uitstierven. 

Het is lastig gebleken om te bepalen wat de uitstervingsgolven van het Laat-Devoon heeft veroorzaakt, maar vulkanisme is opnieuw de waarschijnlijke boosdoener. Enkele miljoenen jaren vóór de Kellwasser-episode werd in een uitgestrekte LIP (large igneous province) in Siberië (de Viljoei-trappen) één miljoen kubieke kilometer lava uitgebraakt. Bij die uitbarstingen zouden ook enorme hoeveelheden zwaveldioxide, dat zure regen veroorzaakt, en broeikasgassen zijn uitgestoten. Ook asteroïden kunnen een rol hebben gespeeld. De ruim 51 kilometer brede Siljan-krater in Zweden, een van de grootste inslagkraters op aarde die bewaard zijn gebleven, dateert van zo’n 377 miljoen jaar geleden.

Hoewel het misschien verrassend klinkt, kunnen ook terrestrische planten aan de ramp hebben bijgedragen. In het Devoon ontwikkelden planten meerdere zeer succesvolle aanpassingen, waaronder een uitgebreid vaatstelsel en de inzet van het bestanddeel lignine (houtstof), dat stengels en stammen hun stevigheid verleent. Dankzij deze eigenschappen konden planten groter worden en hun wortels dieper in de aarde verankeren dan ooit, wat tot een veel snellere verwering van gesteenten zou hebben geleid.

Hoe sneller gesteenten verweren, des te meer voedingsstoffen stromen vanaf land in de oceanen. Die toestroom zou tot een enorme algenbloei hebben geleid, waarna bij het afsterven van deze algen grote hoeveelheden zuurstof aan het zeewater zouden zijn onttrokken, zodat uitgestrekte dode zonesontstonden. Bovendien zouden bomen ook veel CO2uit de atmosfeer hebben gezogen, waardoor de aarde mogelijk sterk afkoelde.

Om de puzzel nog ingewikkelder te maken, blijkt dat tijdens het Laat-Devoon niet alleen talloze soorten uitstierven, maar ook dat de diversificatie van soorten in deze periode veel trager verliep. Die vertraging kan zijn veroorzaakt door een wereldwijde verbreiding van invasieve soorten als gevolg van de veel hogere zeespiegel. Wanneer de zeespiegel sterk stijgt, worden organismen uit voorheen geïsoleerde mariene habitats plotseling met elkaar vermengd, waardoor ecosystemen in de hele wereld op elkaar gaan lijken.

Perm-Trias-extinctie – 252 miljoen jaar geleden

Zo’n 252 miljoen jaar geleden werd het leven op aarde geconfronteerd met het ‘Grote Afsterven’: de Perm-Trias-extinctie. De catastrofe was de zwaarste massa-extinctie die het leven op de planeet ooit heeft getroffen. In een periode van slechts 60.000 jaar stierven 96 procent van alle soorten in zee en ongeveer 75 procent van alle soorten op land uit. De bossen op aarde werden weggevaagd en herstelden zich pas tien miljoen jaar later. Van de vijf massa-extincties is de Perm-Trias-extinctie de enige waarbij ook ontelbare insectensoorten uitstierven. Mariene ecosystemen hadden vier tot acht miljoen jaar nodig om zich te herstellen.

Dinosaurussen 101
Dinosaurussen 101
Meer dan 1000 dinosaurussoorten hebben er op aarde rondgelopen. Welke waren de grootste en kleinste? Wat aten de dino's en hoe leefden ze? En bekijk welke verrassende informatie er is over hun uitsterven.

Verreweg de belangrijkste oorzaak van deze massa-extinctie waren de zogenaamde Siberische Trappen, een immens complex van actieve vulkanische scheuren die meer dan drie miljoen kubieke kilometer gesmolten gesteente uitbraaktenen grote delen van het huidige Siberië met dikke lagen lava bedekten. Bij de uitbarstingen moet ook minstens 14.500 miljard ton CO2zijn uitgestoten, meer dan tweeënhalf maal zoveel als de hoeveelheid die zou vrijkomen als wij de aardolie en aardgas onder het aardoppervlak tot op de laatste druppel zouden aanboren en verstoken. Tot overmaat van ramp drong magma van de Siberische Trappen op weg naar de oppervlakte ook door in steenkoolbekkens, waardoor waarschijnlijk nog meer broeikasgassen als methaan in de atmosfeer terechtkwamen.

De wereldwijde opwarming van de aarde die daarop volgde, was hels. Binnen één miljoen jaar na de gebeurtenissen stegen de oppervlakte- en zeetemperaturen met 14 tot 20 graden Celsius. Rond 250,5 miljoen jaar geleden bereikte de oppervlaktetemperatuur van de oceanen bij de evenaar zo’n veertig graden, een temperatuur die als maximum voor een heet bad geldt. In dit tijdperk leefden er vrijwel geen vissen nabij de evenaar.

Terwijl de aarde opwarmde, steeg het tempo waarin gesteente op land verweerde, aangezwengeld door de zure regen die door het vulkanische zwavelas werd gevormd. Net als in het Laat-Devoon moet deze snellere erosie van gesteenten tot anoxische condities in de wereldzeeën hebben geleid. Uit klimaatmodellen blijkt dat het totale zuurstofgehalte in de oceanen destijds met 76 procent daalde. Uit de modellen komt ook naar voren dat de overgrote meerderheid van de soorten uitstierven als gevolg van de hogere temperaturen en de daling van het zuurstofgehalte.

Trias-Jura-extinctie – 201 miljoen jaar geleden

Het leven op aarde had lange tijd nodig om zich na het Grote Afsterven te herstellen, maar toen dat eenmaal was gebeurd, kwam de diversificatie van soorten in een stroomversnelling terecht. Meerdere rifbouwende organismen begonnen zich te verbreiden, en op land tierde de vegetatie welig – de ideale habitat voor een groep reptielen die archosauriërs worden genoemd en die de voorlopers zijn van alle vogels, krokodillen, pterosauriërs en niet-vliegende dinosauriërs. Maar rond 201 miljoen jaar geleden kreeg het leven op aarde opnieuw een zware klap te verduren: het plotselinge uitsterven van tachtig procent van alle land- en zeediersoorten.

Aan het einde van het Trias warmde de aarde met gemiddeld tussen de 2,7 en 6 graden Celsius op, een stijging die werd veroorzaakt door een verviervoudiging van het CO2-gehalte in de atmosfeer. Deze stijging is waarschijnlijk veroorzaakt door de uitstoot van kolossale hoeveelheden broeikasgassen in de ‘Centraal-Atlantische Magmaprovincie’ (CAMP), de grootste LIP (large igneous province) die ooit op aarde is ontstaan en die het centrale deel van het oercontinent Pangea vormde. Overblijfselen van die oeroude lavastromen zijn nu terug te vinden in het oosten van Zuid- en Noord-Amerika en het westen van Afrika. De Centraal-Atlantische Magmaprovincie was immens. Het volume aan lava dat werd uitgebraakt, zou de huidige continentale VS met een vierhonderd meter dikke laag basalt hebben bedekt.

Door de piek in het CO2-gehalte raakten de oceanen gedurende het Trias verzuurd, waardoor het voor zeedieren moeilijker was om hun schelpen uit calciumcarbonaat te bouwen. Op land waren de krokodillen destijds de dominante gewervelde dieren. Ze waren groter en veel gediversifieerder dan de krokodilachtigen van nu. Veel van deze soorten stierven uit, en in de ecologische ruimte die ze achterlieten, kwamen de eerste dinosauriërs op: kleine en wendbare reptielen in de ecologische marge, die zich snel in talloze soorten begonnen te vertakken.

Krijt-Tertiair-extinctie – 66 miljoen jaar geleden

De meest recente massa-extinctie vormt de overgang tussen de geologische perioden van het Krijt en het Tertiair (of het Paleogeen). Het is ook de enige massa-extinctie waarvan zeker is dat ze door de inslag van een reusachtige asteroïde is veroorzaakt. Ongeveer 76 procent van alle soorten op aarde, waaronder de niet-vliegende dinosauriërs, stierf uit.

Op een dag, zo’n 66 miljoen jaar geleden, boorde een asteroïde van circa twaalf kilometer doorsnede zich met een snelheid van ruim 72.000 kilometer per uur in de zeebodem voor de kust van het huidige Mexicaanse schiereiland Yucatán. Bij de kolossale inslag – die een krater van bijna tweehonderd kilometer doorsnede achterliet – werden enorme hoeveelheden stof, puin en zwavel de atmosfeer in geblazen, wat een wereldwijde afkoeling van de aarde veroorzaakte. Binnen een straal van 1450 kilometer van de inslag werd al het land verzengd en een reusachtige muur van water verspreidde zich door de oceaan. Meteen begonnen de ecosystemen waarvan de niet-vliegende dinosauriërs afhankelijk waren, in te storten.

De gebeurtenis kan zijn verergerd door de opwarming van de aarde als gevolg van de vulkanische uitbarstingen van de Deccan Traps in India. Sommige wetenschappers menen zelfs dat deze uitbarstingen door de inslag op gang kunnen zijn gekomen.

Huidige massa-extinctie

De aarde ondergaat momenteel een biodiversiteitscrisis. Uit recente schattingen komt naar voren dat ongeveer één miljoen soorten planten en dieren op aarde met uitsterving wordt bedreigd, grotendeels als gevolg van menselijke activiteiten als ontbossing, de jacht en overbevissing. Tot de dreigingen behoren ook de verbreiding van invasieve soorten en ziekteverwekkers als gevolg van de wereldwijde handel, vervuiling en de klimaatverandering. (Lees meer in het speciale nummer van National Geographicover het uitsterven soorten.)

Tegenwoordig verloopt het uitsterven van soorten honderden malen sneller dan het natuurlijke tempo. Als alle soorten die momenteel worden geclassificeerd als ‘kwetsbaar voor uitsterving’ (‘vulnerable’), ‘met uitsterving bedreigd’ (‘endangered’) en ‘ernstig met uitsterving bedreigd’ (‘critical’) in de volgende eeuw inderdaad zouden verdwijnen en als het tempo waarin deze extincties plaatsvinden niet zou afnemen, dan zou de aarde over 240 tot 540 jaar het niveau van een massa-extinctie benaderen.

Ook de klimaatverandering vertegenwoordigt een dreiging op lange termijn. Met het opwekken van energie uit fossiele brandstoffen heeft de mensheid in chemisch opzicht LIP-erupties gesimuleerd, door elk jaar miljarden tonnen aan CO2en andere broeikasgassen in de atmosfeer uit te stoten. Bij de kolossale vulkaanuitbarstingen in het verre verleden werden veel grotere volumes aan broeikasgassen uitgestoten dan de mensheid op dit moment doet; uit de Siberische Trappen werd 1400-maal zoveel CO2in de atmosfeer uitgestoten dan de mensheid in 2018 met het opwekken van energie uit fossiele brandstoffen heeft geproduceerd. Maar de mensheid stoot broeikasgassen net zo snel – of zelfs sneller – uit dan gedurende de Siberische Trappen, waardoor het klimaat op aarde snel verandert.

Zoals we uit massa-extincties kunnen opmaken, kunnen plotselinge klimaatveranderingen zeer ontwrichtend zijn. En hoewel we de drempelwaarde van 75 procent aan uitstervingen nog niet hebben bereikt, betekent dat niet dat er niets aan de hand is. Ruim voordat we dat grimmige punt zouden bereiken, zou de schade aan de ecosystemen waarin we leven een enorme chaos veroorzaken en het voortbestaan van talloze soorten in de wereld bedreigen – waaronder de mens zelf.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

lees verder

Hoe T. rex gemakkelijk een auto doormidden kon bijten

Hoe T. rex gemakkelijk een auto doormidden kon bijten

De machtige dinosauriër was volgens paleontologen “gewoon een van die dieren die optimaal in elkaar zaten.”
4 lessen voor wereldwijd behoud van biodiversiteit
Milieu

4 lessen voor wereldwijd behoud van biodiversiteit

In een nieuw rapport van vooraanstaande milieuorganisaties staat dat natuurreservaten beter beschermd en in de gaten gehouden moeten worden.
Dinosaurussen 101
Video
3:32

Dinosaurussen 101

Meer dan 1000 dinosaurussoorten hebben er op aarde rondgelopen. Welke waren de grootste en kleinste? Wat aten de dino's en hoe leefden ze? En bekijk welke verrassende informatie er is over hun uitsterven.
Lees meer