Das große Sterben

War Leben (und das Element Nickel) mit am Werk, als so viel Leben weichen musste wie sonst nie, vor 252 Millionen Jahren am Ende des Perm?

Lag es an einem ganz harmlosen chemischen Element, Nickel, dass vor 252 Millionen Jahren die Hölle losbrach und dem Leben den schlimmsten aller Schläge versetzte? 70 Prozent der Landbewohner verschwanden, im Wasser waren es über 90. Was da geschah, ist bis heute nicht ganz klar, es gibt nur Hypothesen. Die gewagteste sah eine Supernova am Werk – einen explodierenden Stern, der die Erde verstrahlte –, aber dafür gibt es keinerlei Indizien; eine näherliegende vermutete einen Asteroiden, aber auch dessen Signatur fehlt, Iridium, Asteroiden bringen (relativ) mehr mit, als es auf der Erde gibt. Das war vor 65 Millionen Jahren so, beim fünften und bisher letzten Massensterben (durch die Natur, heute arbeitet der Mensch am sechsten).

Aber vor 252 Millionen Jahren kam nichts, Christian Köberl, Geochemiker der Uni Wien (und Direktor des Naturhistorischen Museums) hat es vor einiger Zeit gezeigt: „Die Katastrophe war hausgemacht“(Geology 32, S. 1053). Man weiß auch, wo im Haus sie begann, im Sibirischen Trapp. Das Wort kommt vom Schwedischen für „Treppe“, und in Sibirien türmten Vulkane vor 252 Millionen Jahren unvorstellbare Stufen auf: Zwei Millionen Quadratkilometer – Österreich hat 83.879 – wurden bis zu sechs Kilometer hoch unter Magma bzw. Basalt begraben.

Natürlich kam nicht nur Gestein aus der Erde, sondern etwa auch CO2. Aber das allein kann nicht erklären, dass die Temperaturen rasch um sechs Grad stiegen, es muss noch ein Treibhausgas im Spiel gewesen sein. Und auch beide zusammen können nicht alles angerichtet haben: An Hitze sterben Tiere, es sanken aber auch Pflanzen nieder, denen tut Wärme nichts, solange genug Wasser da ist. Und das verschwand nur regional, allerdings mit bösen Folgen: Weil Sümpfe austrockneten, wurde organisches Material exponiert, es holte Sauerstoff aus der Luft und entwich als CO2, das zeigt sich indirekt darin, dass es aus dieser Zeit keine Kohlelager gibt. Und direkt kann man auch aus Gestein bzw. Bohrkernen lesen, wie dramatisch der Sauerstoffgehalt sank: Auf dem Höhepunkt des Perm enthielt die Atmosphäre 30 Prozent – die ermöglichten Libellen mit Flügelspannweiten von 70 Zentimetern –, am Ende 13 (heute: 21).

Das machte die Luft auf Meereshöhe so dünn, wie sie heute in 2,7 Kilometer Höhe ist, Tiere mussten von den Bergen herab. Aber unten wurde es von der anderen Seite her eng, der Erwärmung wegen stiegen die Meere: „Die Kombination von Sauerstoffmangel und Erwärmung hat den Stress erhöht und die Habitate verkleinert“, bilanzierten Ray Huey und Peter Ward von der University of Washington, Seattle (Science 308, S. 398). Allerdings traf auch der Sauerstoffmangel nur Tiere, den Pflanzen setzte umwegig etwas anderes zu: Chlorwasserstoff, HCl. Auch dieses Gas kommt aus Vulkanen, reichlich, die Nasa bemerkte es anno 2000, als sie ein Messflugzeug durch die Wolke des Hekla in Island schickte. Noch ein Gift. Das Gas bzw. die aus ihm entstehende Salzsäure griff die Ozonschicht an, UV-Strahlung kam nun mit tödlicher Kraft, und Pflanzen können keine Deckung suchen, Tiere schon, die am Land. Die im Meer haben das Problem nicht, UV dringt nicht tief. Trotzdem waren die Verluste dort größer: Die gestiegenen CO2-Gehalte versauerten das Wasser – das bedrohte alle, die Schalen aus Kalziumkarbonat bauen, Trilobiten etwa –, und wärmeres Wasser nimmt weniger Sauerstoff auf. Dessen Mangel brachte das nächste Gift, Schwefelwasserstoff: Den produzieren Bakterien, die sich unter anaeroben Bedingungen von Schwefel nähren.

So wirkte Leben mit an der Zerstörung des Lebens. Vielleicht tat es das auch noch anders und in viel größerem Ausmaß: Das zweite Treibhausgas war Methan, auch es kam plötzlich in rauen Mengen. Man weiß nur nicht, woher. Kandidat war lange Klathrat – in Eis eingelagertes Gas am Meeresgrund –, aber dessen Isotopensignatur passt nicht zum damaligen Methan. Anders ist es mit biogenem Methan, das von Bakterien und Archaeae produziert wird, etwa A. methanosarcina. Das braucht dazu nickelbasierte Enzyme, und die bzw. die Gene dafür hat es seit etwa 250 Millionen Jahren. Aber wo kam der Nickel her, der fliegt nicht in der Luft herum, er muss erst einmal aus dem Boden heraus?! Aus dem holt man ihn etwa im sibirischen Norilsk, dort ist die größte Mine der Welt – unter Stalin war sie zugleich einer der größten Gulags –, und exakt dort türmte sich der Trapp vor 252 Millionen Jahren am höchsten.

Da könnte Nickelsulfid emittiert und als Aerosol um die Erde verteilt worden sein, bevor es abregnete. Das postulierte 2014 Daniel Rothman (Pnas 111, S. 5462), viel Anklang fand er nicht. Nun hat Margaux le Vaillant (Kensington) die Idee aufgegriffen und mit Analysen von Norilsk-Nickel gestützt (Pnas 21. 2.). Der Beifall hielt sich wieder in Grenzen, und es gibt auch noch einen dritten Weg: Methan kann thermogen entstehen, wenn Lava durch Kohlefelder in die Höhe steigt. Aber woher auch immer es gekommen sein mag, es war da und heizte das Treibhaus weiter, die Ozeane wurden noch sauerstoffärmer, noch saurer wurden sie obendrein, das machte den Trilobiten den Garaus.

Aber das Inferno lässt sich nicht nur den Opfern ablesen, sondern auch denen, die standhielten, sie hatten kräftige Atemapparate, erstickten nicht in der Brühe. In der dünnen Luft des Landes war es ebenso, da überlebten die Ahnen der Saurier – und die Ahnen derer, die nach den Sauriern die Herren der Erde wurden, die Säugetiere.

Aber erst musste die Erde sich wieder füllen, das ging nicht so rasch wie das Sterben, man rechnet mit 30 Millionen Jahren. Das war zumindest der Stand, bis ein Fossilienjäger, L. Krumenacker, 1995 im Paris Canyon in Idaho auf etwas stieß, was 250 Millionen Jahre alt war: ein Haifischzahn. Er suchte weiter und fand viele Belege für Leben, das nicht da sein hätte dürfen. Aber er brauchte lange, bis er professionelle Paläontologen interessieren konnte. Nun liegt der Befund vor (Science Advances 15. 2.): Über 750 Arten – Fische, Tintenfische, Krustentiere etc. – waren im Paris Canyon, als das große Sterben kaum zwei Millionen Jahre her war: Entweder war das Sterben doch nicht so groß, oder es verschonte Oasen.

Ein Höllengebräu aus Hitze, Sauerstoffmangel, giftigem Gas und tödlichem UV. Und doch war 1,8 Millionen Jahre später wieder üppiges Leben da. In Oasen?