Tödliche Erderwärmung

Im frühen Trias hat die Klimaerwärmung das Leben nicht nur indirekt bedroht: Die Temperaturen stiegen damals so weit an, dass sie jedem höheren Leben gefährlich wurden

Falls Sie jemals eine Zeitreise planen, sollten Sie das frühe Trias eher meiden: Vor rund 250 Millionen Jahren herrschten auf der Erde zumindest in tropischen Breiten eher unwirtliche Bedingungen. Das Meer erreichte damals Oberflächentemperaturen von über 40 Grad - etwas zu viel für die Badewanne. Und auch an Land lagen die Werte nicht darunter.

Angefangen hatte alles durch ein Zusammenfallen unglücklicher Umstände. In der sibirischen Tiefebene kam es etwa eine Million Jahre lang zu zahlreichem Vulkanausbrüchen, die etwa 2000 Kubikkilometer Lava freisetzten (die heute den Sibirischen Trapp bilden, eine zwei Millionen Quadratkilometer große, von Basalt bedeckte Fläche). In dem damals schon kohlereichen Gebiet wurde durch vulkanische Aktivität und Oxidation eine derartige Menge an Kohlendioxid freigesetzt, dass die gesamte Erdatmosphäre beeinflusst wurde.

In der Folge erwärmte sich die Erde in geologisch kurzer Zeit von 800.000 Jahren um bis zu 15 Grad. Wie warm es wirklich wurde, dafür liefern nun Forscher im Wissenschaftsmagazin Science Anhaltspunkte. Die Wissenschaftler untersuchten dazu Fossilien von Conodonten. Das sind Meeresbewohner, die wie kleine Aale aussahen und selten größer als vier Zentimeter wurden. Sie existierten schon seit dem Beginn des Kambrium und starben erst vor 200 Millionen Jahren aus.

Doch wie lassen sich die Überreste der Conodonten als Thermometer für längst vergangene Zeiten benutzen? Als Anhaltspunkt diente den Forschern der Anteil des Sauerstoff-Isotops ¹⁸O, der sich je nach Seewassertemperatur veränderte. Zusätzlich suchten die Wissenschaftler nach Fossilien verschiedener Arten, die sich bevorzugt im flachen beziehungsweise im tiefen Wasser aufhielten. So konnten sie auch Temperaturen an der Meeresoberfläche und auf dem Meeresgrund separat ermitteln.

Das Ergebnis: Es muss im frühen Trias zwei Temperaturpeaks gegeben haben. Nachdem die Erde vor 252 Millionen Jahren ein Maximum erreicht hatte, kam es zu einer kurzzeitigen Abkühlung, der vor 250 Millionen Jahren eine erneute Erwärmung folgte. In den tropischen Breiten muss das zu einem enormen Artensterben geführt haben, das sowohl die geringeren fossilen Hinterlassenschaften aus dieser Zeit erklärt als auch die geringen Kohlefunde. Bei Temperaturen über 35 Grad überwiegt bei Pflanzen die Photoatmung (die eigentlich nachts vorherrscht) die Photosynthese. Mehr als 40 Grad halten die wenigsten Pflanzen über längere Zeit aus.

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines Conodonten (Bild: Yadong Sun)

Bei Tieren entstehen ab 45 Grad Proteinschäden, die nur für kurze Zeit durch Eiweißproduktion unter Hitzeschock ausgeglichen werden können. Für die meisten Meerestiere liegen die kritischen Temperaturen deutlich darunter. Das liegt daran, dass mit der Temperatur der Metabolismus angeheizt wird, es wird also mehr Sauerstoff gebraucht - doch gleichzeitig verringert sich der Anteil des im Meerwasser gelösten Sauerstoffs. Die Tiere ersticken also, vor allem, wenn sie bereits einen hohen Grundumsatz besitzen. Je größer eine Tierart war, desto geringer fiel ihre Wärme-Toleranz aus.

Die hohen Temperaturen könnten gleichzeitig zu einem weiteren CO2-Aufbau beigetragen haben. Bisher war nämlich nicht ganz klar, wie der Effekt über eine relativ lange Zeit stabil bleiben konnte. Demnach erhöhte sich auch die Aktivität zersetzender Organismen wie etwa Pilzen mit der Temperatur, und das sorgte für eine weitere Freisetzung von Kohlendioxid.

Lässt sich aus diesen Ergebnissen etwas für unsere Zukunft ableiten? Jein, meinen die Forscher. In der entscheidenden Zeit bestand die Erdoberfläche noch aus dem Großkontinent Pangäa. Pflanzen und Tiere besaßen noch nicht die Fähigkeiten, die sie heute entwickelt haben - Plankton kann inzwischen zum Beispiel mehr CO2 aufnehmen. Andererseits kann es hilfreich sein zu wissen, woher die Gefahr kommt: vielleicht weniger aus dem abnehmenden Sauerstoffgehalt der Ozeane als aus der Temperatur selbst.

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