Leven in zee stierf einde perm door zuurstofgebrek

Bij massaal uitsterven in de geologische geschiedenis denkt men meestal aan de grens Krijt/Tertiair (circa 65 miljoen jaar geleden), toen een reusachtige meteoriet met de aarde in botsing kwam. Op het einde van het Perm (250 miljoen jaar geleden) was de uitsterving van diergroepen in zee echter nog veel massaler.

Er zijn tal van theorieën over opgesteld, waaronder (uiteraard) ook die van een meteoriet-inslag. Een andere theorie, die in dit katern op 22 augustus van vorig jaar werd genoemd, houdt verstikking van het leven aan het wateroppervlak en op de bodem van ondiepe zeeën in door zuurstofgebrek. Dat zou een gevolg moeten zijn geweest van het in korte tijd vrijkomen van een enorme hoeveelheid koolzuurgas die zich in de loop van een lange geologische periode zou moeten hebben opgehoopt in de onderste waterlagen van de oceaan. Voor die theorie bestonden echter geen directe aanwijzingen; alleen modelmatig kon worden aangetoond dat zo'n catastrofe in principe mogelijk was.

In Science (11 april) draagt een onderzoeker van het Department of Earth and Planetary Sciences van het Tokyo Institute of Technology echter behoorlijk harde bewijzen aan. Die zijn gebaseerd op typische diepzeegesteenten (uit radiolariën bestaande vuursteen) uit de desbetreffende tijd, die hij verzamelde in Japan en in British Columbia (Canada). De gesteenten lijken zoveel op elkaar, evenals de opbouw van het pakket waarin ze voorkomen, dat het waarschijnlijk is dat beide vindplaatsen toen deel uitmaakten van dezelfde oceaan, die we als een voorloper (Panthalassa genaamd) van de huidige Stille Oceaan zouden kunnen beschouwen. Deze oceaan moet op het einde van het Perm ongeveer 70 procent van het aardoppervlak hebben omvat (de rest vormde een 'supercontinent': Pangea).

De gesteenten die gedurende het laatste deel van het Perm in de diepten van Panthalassa werden afgezet, vertonen alle kenmerken van reducerende omstandigheden, terwijl de gesteenten uit het Midden-Perm en het begin van het Laat-Perm nog onder oxiderende omstandigheden werden gevormd. Daaruit kan worden geconcludeerd dat de reducerende omstandigheden zo'n 20 miljoen jaar duurden. En niet langer, want snel na de overgang van Perm naar Trias werden de omstandigheden weer oxiderend. Het blijkt ook dat de verhouding van de koolstofisotopen toen binnen korte tijd drastisch veranderde. Dat kan worden verklaard doordat zich gedurende zo'n lange tijd koolzuurgashoudend water in de diepte kon verzamelen, waarbij de 'normale' isotopenverhouding niet in stand kon blijven, doordat de vervallende isotopen in de diepte niet werden aangevuld.

Al deze gegevens vormen een wel erg sterke aanwijzing voor het plotseling vrijkomen van grote hoeveelheden koolzuurgas uit de diepzee. De bestaande 'gelaagdheid' in het oceaanwater was, vanwege de omgekeerde dichtheidsgradiënt (het zwaarste water boven), instabiel, zodat het vrijkomen - toen het proces eenmaal op gang was gebracht - zeer snel kon plaatsvinden. Of daarbij ook zoveel koolzuurgas vrijkwam dat daarmee het gelijktijdige uitsterven van veel groepen landdieren kan worden verklaard, is echter nog hoogst onzeker.