Die ersten Landpflanzen, die vor etwa 400 Millionen Jahren durchdringende Wurzelsysteme entwickelten, könnten sehr wohl eine Reihe von Massensterben im Ozean ausgelöst haben.
Die Ausbreitung der Pflanzen auf den Festland war ein großer Moment auf der Erde, der die terrestrische Biosphäre komplett umstrukturierte. Laut Forschern der Indiana University – Purdue University Indianapolis (IUPUI) in den USA und der University of Southampton im Vereinigten Königreich könnten die Folgen für unsere Ozeane genauso tiefgreifend gewesen sein.
Während der Devon-Periode, die sich von vor 360 bis 420 Millionen Jahren erstreckte, erlebte die Meeresumwelt zahlreiche Massensterben. Ein besonders zerstörerisches Ereignis gegen Ende dieses Zeitraums führte zum Aussterben von bis zu fast 60 Prozent aller Gattungen im Ozean.
Einige Wissenschaftler glauben, dass Bäume die Hauptursache für diese Verluste waren.
Als sich die Pflanzen von Wasserquellen entfernten, gruben sie immer tiefer nach neuen Nährstoffquellen. Irgendwann hätten ihre Wurzeln begonnen, Phosphor aus unterirdisch eingeschlossenen Mineralien zu ziehen.
Sobald der Baum verrottet, lösen sich diese Nährstoffe in seiner Biomasse leichter im Grundwasser auf, das schließlich im Meer landet.
Als im Devon Wurzelsysteme komplexer wurden und sich weiter ins Landesinnere bewegten, wäre immer mehr Phosphor in die Meeresumwelt abgeladen worden.
Eine neue Zeitlinie dieser Nährstoffpulse spricht für ihre Zerstörung. Die Daten basieren auf der chemischen Analyse von Steinen aus alten Seebetten und Küsten in Grönland und Schottland.
„Unsere Analyse zeigt, dass die Evolution von Baumwurzeln wahrscheinlich Ozeane mit überschüssigen Nährstoffen überschwemmt hat, was zu massivem Algenwachstum geführt hat“, erklärt IUPUI-Erdwissenschaftler Gabriel Filippelli.
„Diese schnelle und zerstörerische Algenblüte hätte den Ozeanen den größten Teil des Sauerstoffs entzogen und katastrophale Massensterben ausgelöst.“
Während Wissenschaftler schon früher vermuteten, dass Baumwurzeln eine Rolle beim Massensterben im Devon spielen, ist diese Studie eine der ersten, die das Ausmaß und den Zeitpunkt der Phosphorabgabe vom Land ins Wasser berechnet.
Von Standort zu Standort fanden die Forscher Unterschiede in der Menge an Phosphor in der Seeumgebung, aber insgesamt deuten die meisten Fälle darauf hin, dass es während des Devons große und schnelle Veränderungen gab.
Die Tatsache, dass der Anstieg des Phosphorgehalts im Ozean in dieser Zeit weitgehend mit großen Aussterbeereignissen einhergeht, deutet darauf hin, dass der erhöhte Nährstoff eine Rolle in der Krise gespielt hat.
Peaks des Phosphorexports fielen nicht notwendigerweise an jedem untersuchten Standort zeitlich oder in der Größenordnung zusammen, aber die Autoren sagen, dass dies zu erwarten sei. Die Besiedlung von Land durch Pflanzen war kein „einzelnes unterbrochenes Ereignis“, erklären sie, „sondern wahrscheinlich geografisch gestaffelt, mit Höhepunkten zu unterschiedlichen Zeiten in verschiedenen Teilen Euramerikas und anderen Teilen der devonischen Erde.“
Der Phosphor an Land wurde je nach Standort unterschiedlich schnell abgebaut, was zu Aussterbeereignissen im Meer führte, die viele Millionen Jahre andauerten. Obwohl die genauen Prozesse hinter der Nährstoffaufnahme, dem Pflanzenwachstum und dem Verfall höchstwahrscheinlich unterschiedlich sind, scheint ein allgemeiner Trend offensichtlich zu sein. Während trockenerer Perioden fanden Forscher heraus, dass die Phosphorlieferung an Seen nach oben schoss, was darauf hindeutet, dass Baumwurzeln verrotten könnten, wenn nicht genug Wasser verfügbar ist, was zur Freisetzung ihrer Nährstoffe führt.
Heute sind Bäume nicht annähernd so zerstörerisch für Meereslebewesen wie damals, als sie zum ersten Mal auf der Bildfläche erschienen. Der Boden an Land ist jetzt viel tiefer, was es mineralisch gebundenem Phosphor ermöglicht, sich weit außerhalb der Reichweite der Wurzeln zu verstecken, damit phosphorhaltige organische Moleküle leichter durch das Ökosystem zirkulieren können.
Allerdings teilt das, was heute passiert, besorgniserregende Muster mit dem, was vor Hunderten von Millionen Jahren geschah.
Während des Devons erreichten atmosphärisches Kohlendioxid und Sauerstoff ähnliche Werte wie in den letzten Jahren, aber damals waren die Veränderungen zum großen Teil auf das langsame Fortschreiten des Pflanzenlebens zurückzuführen, im Gegensatz zu schnellen Veränderungen durch menschliche Aktivitäten.
Die Verschmutzung durch Düngemittel und organische Abfälle erfordert keine Baumwurzeln, um ins Meer zu gelangen. Es wird von uns dorthin gepumpt und löst in vielen wichtigen Meeres- und Seeumgebungen „tote Zonen“ mit niedrigem Sauerstoffgehalt aus.
„Diese neuen Einblicke in die katastrophalen Folgen von Naturereignissen in der Antike könnten als Warnung vor den Folgen ähnlicher Bedingungen dienen, die sich aus heutiger menschlicher Aktivität ergeben“, sagt Fillipelli.
Die Studie wurde veröffentlicht in GSA-Bulletin.