Vor etwa 480 Millionen Jahren entstand auf der Erde eine schillernde Vielfalt an Lebensformen. Es gibt schon lange Spekulationen darüber, was diese enorme Ausbreitung neuer Arten ausgelöst hat, ob es sich dabei um Asteroidenstaub oder tektonische Aktivitätzu einem Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre.
Nun deuten Gesteine aus Maryland, USA, auf einen unwahrscheinlichen Protagonisten hin: prähistorische Meereswürmer könnten einen überproportionalen Beitrag zur Großes ordovizisches Biodiversitätsereignis.
„Es ist wirklich unglaublich, wenn man bedenkt, wie so kleine Tiere, die heute noch nicht einmal existieren, den Lauf der Evolutionsgeschichte so tiefgreifend verändern konnten“, ruft Die Geobiologin Maya Gomes von der Johns Hopkins University.
Die US-Forscher fanden erhöhte Konzentrationen eines Minerals namens Pyrit in einer bestimmten Sedimentschicht an neun Standorten in der Chesapeake Bay. Pyrit benötigt eine stetige Sauerstoffzufuhr, um aus Sedimentmineralien zu entstehen, reagiert aber auch leicht mit Sauerstoff und entzieht ihn den Ozeanen und dann der Atmosphäre.
Aber je mehr Pyrit sich bildet und dann unter der Erde eingeschlossen wird, desto mehr Sauerstoffkonzentrationen können entstehen. Es ist ein nützlicher Indikator, um den Sauerstoffgehalt von vor langer Zeit zu messen.
„Es ist ein bisschen wie bei Goldlöckchen“, erklärt Der Paläoklimatologe Kalev Hantsoo von der Johns Hopkins University: „Die Bedingungen müssen genau richtig sein. Man muss ein wenig mischen, um den Sauerstoff in das Sediment zu bringen, aber nicht so viel, dass der Sauerstoff den gesamten Pyrit zerstört und es zu keiner Nettoablagerung kommt.“
Die im Sediment festgestellten Pyritwerte lassen darauf schließen, dass etwas den Meeresboden so aufgewühlt hat, dass das Mineral nicht zu viel des steigenden Sauerstoffgehalts zurückgewinnen konnte.
Hantsoo und seine Kollegen hegen den starken Verdacht, dass es sich bei diesen frühen Vermischungen ozeanischer Sedimente um eingegrabene Würmer und andere Lebewesen handelte, die mit dem Meeresboden interagierten.
„Wir gehen davon aus, dass die Pyritvergrabung während des langwierigen Beginns der Bioturbation zugenommen hat“, so die Forscher. erklären in ihrem Papier.
Würmer und anderes Leben unter der Erde spielen auch heute noch eine große Rolle bei der Bioturbation: Sie durchmischen die oberen Erdschichten und ermöglichen so den Austausch von Flüssigkeit und Sauerstoff sowie den Kreislauf anderer wichtiger Nährstoffe wie Eisen, Schwefel und Kohlendioxid.
Die Forscher aktualisierten frühere Modelle prähistorischer Sauerstoffwerte mit ihren Messungen der Bioturbation. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Sauerstoffgehalt über Millionen von Jahren stabil blieb, bis er im Laufe der Kambrium (Beginn vor 538,8 Millionen Jahren) und Ordovizium Zeiträume. Diese Anstiege waren größer als vorherige Rekonstruktionen vermuten ließen, konnten aber nicht ewig anhalten.
„Dieser Anstieg der Pyritvergrabungseffizienz wäre nur vorübergehend gewesen, da die Intensivierung der Bioturbation in Verbindung mit steigenden [concentrations of O2]hätte schließlich genug Oxidationskraft in den Sedimenthaufen eingebracht, um die Pyritretention zu unterdrücken“, so Hantsoo und sein Team schreiben.
Erst mit dem zweiten nachgewiesenen Ausbruch der Pyritvergrabung im Ordovizium vor 485–445 Millionen Jahren erreichte die Erde annähernd heutige Sauerstoffwerte und hielt diese auch. Dies fiel mit einer 30 Millionen Jahre dauernden Periode rascher evolutionärer Veränderungen zusammen, die zur Entstehung zahlloser neuer Arten führten.
„Es gab schon immer die Frage, wie der Sauerstoffgehalt mit den Momenten in der Geschichte zusammenhängt, in denen die Evolutionskräfte zunahmen und man eine größere Vielfalt des Lebens auf dem Planeten beobachtete“, sagt Gomes.
„Mit dieser Arbeit werden wir in der Lage sein, die Chemie der frühen Ozeane zu untersuchen und Teile der geologischen Aufzeichnungen neu zu interpretieren.“
Es scheint, dass diese Sauerstoffstöße, unterstützt durch die Grabungen der Würmer, zu einem spektakulären Boom der Lebensvielfalt auf der Erde beigetragen haben.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Geochimica et Cosmochimica Acta.
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