Veroorzaakten mega-El Niño’s de grootste massa-uitsterving ooit?

Marysa van den Berg

13 September 2024 09:00

Een extreem droge grond door El Niño

Een extreem droge grond, zoals die bijna overal voorkwam tijdens de Perm-Trias-Extinctie. Beeld: University of Bristol and China University of Geosciences (Wuhan).

Er zijn mogelijke extra daders gevonden van de Perm-Trias-extinctie: krachtige en langdurige El Niño’s die voor extreme droogte zorgden.

Zo’n 252 miljoen jaar geleden vond er een massaslachting plaats op aarde. Ongeveer 95 procent van alle diersoorten in zee en 70 procent van de gewervelden op het land stierf uit. De oorzaak blijkt nu niet alleen een serie van massale vulkaanuitbarstingen te zijn, maar ook mega-El Niño’s die de omstandigheden op aarde er nog slechter op maakten. Dat stellen onderzoekers van onder meer de University of Bristol in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Science.

Lees ook:

El Niño en weerextremen

Je hebt er vast weleens over in het nieuws gehoord: El Niño. Het natuurverschijnsel zorgt nogal eens voor problemen. Denk bijvoorbeeld maar aan de hittegolven en mislukte oogsten en bosbranden van afgelopen zomer en van vorig jaar.

El Niño betreft een klimaatcyclus in de Grote Oceaan die optreedt als er een sterke opwarming van water in de buurt van oostelijk Nieuw-Guinea plaatsvindt. Dit warme water kan gedurende de regentijd (van oktober tot en met april) naar Zuid-Amerika stromen en vaak rond de kersttijd de kust van Peru bereiken (vandaar de naam El Niño, wat ‘Het Kerstkind’ betekent’). 

Eenmaal daar aangekomen, oefent dat warme water voor langere tijd een grote invloed uit op de lokale atmosfeer, wat via ingewikkelde mechanismes tot wereldwijde weerextremen leidt. In veel gebieden betekent dat enorme droogte, maar in sommige juist overstromingen.

Siberische Trappen

Dat El Niño nu in verband wordt gebracht met de grootste massa-uitsterving alle tijden is bijzonder, want tot nu toe werd alleen een enorm vulkanische gebied als verdachte van de moordpartij aangemerkt. De zogenoemde Siberische trappen vormen een vulkanische vlakte, die ongeveer 251 miljoen jaar geleden in korte tijd meermaals massaal uitbarstten.

Het gevolg was een enorme toename in koolstofdioxide in de atmosfeer. Dat leidde tot een razendsnelle opwarming van de aarde. Vooral rondom de evenaar. Zo’n sterke klimaatverandering in een (relatief) kort tijdsbestek leidt tot vele slachtoffers, maar niet zoveel als je zou denken.

Want, zoals de onderzoekers aangeven, wanneer de tropen te warm worden, zullen veel soorten naar koelere regio’s verhuizen. Bij een sterftepercentage van maar liefst 70 procent van de (gewervelde) landdieren tijdens de grens van de tijdperken Perm en Trias (de PT-grens), moet er dus meer aan de hand zijn geweest.

Uitgestorven vissen

Alex Farnsworth, Paul Valdes en collega’s komen nu dus met tweede verdachte van de extinctie op de proppen: mega-El Niño’s. Die bewering doen de onderzoekers niet zomaar. Ten eerste keken ze naar de temperaturen die heersten vlak voor en midden in de PT-crisis. Ze gebruikten daarvoor de fossielen van een uitgestorven groep vissen: de conodonten.

Een conodont
Een conodont. Beeld: CC-By-SA 4.0.

“Temperaturen reconstrueren uit periodes ouder dan het Krijt is ongelofelijk lastig”, vertelt Emilia Jarochowska van de Universiteit Utrecht, paleontoloog en specialist op het gebied van conodonten. “Je moet je daarvoor richten op tandmateriaal, maar dat is vrij zeldzaam in het fossielenbestand. De enige uitzonderingen vormen deze piepkleine visjes, die veelvuldig voorkwamen in de oceanen van het Perm en het Trias. De tanden van conodonten vormen een heel stabiel ‘archief’ van de verhouding aan zuurstofisotopen in het zeewater.”

Isotopen zijn stoffen van hetzelfde element maar met een verschillende atoomkern. De verhoudingen aan zuurstofisotopen vertellen wetenschappers iets over de temperatuur die heerste ten tijde van het inbouwen ervan in het conodont-gebit, geeft Jarochowska aan. “En omdat conodonten zo snel evolueren en we heel goed weten welke soort precies op welk moment voorkwam, vormen ze een perfecte ‘tijdsafdruk’ van de toen heersende wereldwijde temperatuur.”

Klimaat all over the place

Naast de conodonten-data zochten de onderzoekers ook naar isotopenverhoudingen in rotslagen die ten tijde van de PT-grens werden aangelegd. Door beide gegevens te combineren konden ze vervolgens klimaatmodellen opstellen die een beeld geven van de omstandigheden die vooraf en tijdens de extinctie heersten.

Wat bleek? Het was vlak voor de massa-uitsterving niet zomaar heet, maar verschroeiend heet. En die hitte en de daarmee gepaarde gaan extreme droogte, hield jaren aan. Om vervolgens weer in periodes om te slaan naar hevige regenval en overstromingen. Kortom, het klimaat was volgens Farnsworth, Valdes en collega’s all over the place. Je daar aan aanpassen is haast niet te doen.

De gereconstrueerde temperaturen van de gemiddelde warmste maand in een jaar vóór de industriële revolutie in 1850 (links), vlak voor de PT-crisis (midden) en tijdens de PT-crisis (rechts).
De gereconstrueerde temperaturen van de gemiddelde warmste maand in een jaar vóór de industriële revolutie in 1850 (links), vlak voor de PT-crisis (midden) en tijdens de PT-crisis (rechts). Je ziet de verschroeiende temperaturen over bijna de gehele aarde. Beeld: Alex Farnsworth, University of Bristol.

Heftiger en langduriger sneeuwbaleffect

Dit hevige en onstuimige klimaat kan volgens de onderzoekers alleen maar zijn ontstaan als gevolg van toen heersende mega-El Nino’s die veel langer aanhielden dan de nu gebruikelijke een á twee jaar. Dat verklaart ook meteen de grote hoeveelheid kool die wordt aangetroffen in rotslagen van rond de 252 miljoen jaar oud, want het land stond vaak letterlijk in lichterlaaie door de extreme droogte.

Overigens moeten we hiermee niet de impact van de heftige vulkanische activiteit in die tijd bagatelliseren, waarschuwen Farnsworth en collega’s. Zij geven aan dat de heersende El Niño’s een extra duw aan een sneeuwbaleffect gaven, die toch al gaande was. De onderstaande afbeelding geeft dit goed aan (zie ook het bijschrift voor uitleg).

Positieve feedback-loop die uitlegt hoe het zo warm en droog kon worden.
De hoge temperaturen (door CO2-uitstoot van de vulkanen) zorgen voor heftigere en langer durende El Nino’s, die op hun beurt voor extra hitte en droogte zorgen. Daardoor stierven nog meer planten en dat leidde tot nog meer diersoorten die het loodje legden. En omdat de omstandigheden bijna overal op aarde zo slecht waren, konden ze ook nergens heen en was aanpassen in veel gevallen onmogelijk. Beeld: Alex Farnsworth, University of Bristol.

Goed klimaatmodel?

Jarochowska is erg te spreken over de studie. “Mooi hoe de onderzoekers de conodonten-gegevens wisten te verwerken in de klimaatmodellen. Van de omstandigheden die heersten voor en tijdens de PT-crisis een model maken, is niet gemakkelijk en veel onderzoekers denken ook dat het niet eens mogelijk is. Maar klimatoloog Paul Valdes laat zien dat het toch te doen is.”

Henk Dijkstra, klimatoloog en ook van de Universiteit Utrecht, is kritischer. “Dit is een intrigerende nieuwe theorie van de PT-extinctie, maar de vergaarde gegevens maken het mijns inziens niet mogelijk om een goed model te maken van het toen heersende klimaat. Het type model dat is gebruikt, heeft bijvoorbeeld veel zwaktes. Ook vind ik de impact van de sterke klimaatvariatie speculatief.”

Ook nu nog problemen

Toch heeft Dijkstra ook een positief puntje. “De studie toont goed de waarde aan van het combineren van fossiel- en gesteentegegevens met klimaatmodelering. Het zal zeker aanzet geven tot meer toekomstig onderzoek naar de rol van El Niño in de deze beruchte massa-uitsterving.”

Daar is Jarochowska het mee eens. “En meer begrip over het kill-mechanisme van extincties uit het verleden is ongelofelijk belangrijk omdat het ons kan informeren over wat er kán gebeuren in de toekomst. En veel van de in het onderzoek genoemde verschijnselen, zoals ontbossing, droogte en overstromingen, spelen ook nu een grote rol. Dus het is goed dat er aandacht naar uit gaat.”

Bronnen: Science, University of Bristol via EurekAlert!

Beeld: University of Bristol and China University of Geosciences (Wuhan)

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 










Meer Nieuws