Schwefelwasserstoff für frühes globales Artensterben verantwortlich

Aufsteigender Schwefelwasserstoff bedeutete das Ende für die ersten Meeresmehrzeller, die sogenannte Ediacara-Fauna, vor rund 540 Mio. Jahren. Bis zum Ende des Präkambriums vor 600 Mio. Jahren hatten diese Organismen die Vorherrschaft der Meere inne.

Welches gewaltige, weltweite Ereignis dazu führte, dass diese Lebewesen wie mit einem Schlag von der Erde verschwanden und der Siegeszug der Urahnen heutiger Arten begann, konnte die Wissenschaft bisher aber nicht klären. Thomas Nägler und Martin Wille vom Geologischen Institut der Universität Bern scheinen der Lösung dieses Mysteriums anhand von Untersuchungen an Sedimentgestein auf die Spur gekommen zu sein. Denn die gemessenen Konzentrationen von Molybdänisotopen in den Gesteinen zeigt an, dass die Lebensräume der Ediacara-Fauna durch aus der Tiefe aufgestiegenen Schwefelwasserstoff vergiftet wurden.

„Die Grenze vom Präkambrium zum Kambrium zu ziehen, ist äußerst schwierig, denn es gibt kaum fossile Funde aus dieser Zeit“, berichtet Nägler im Gespräch mit pressetext. „So bestehen einige Vermutungen, was das Aussterben der Ediacara-Fauna verursacht hat.“ Von Methanentgasungen über Klimaschwankungen bis hin zu veränderten Ozeanströmungen reichen die Vermutungen der Wissenschaft, letztendlich fehlten aber bisher Belege für die eine oder die andere Theorie. Nägler und Wille können mit ihren Ergebnissen nun die letztere der Thesen untermauern.

Dazu analysierten sie den Gehalt von Molybdänisotopen in kambrischen Schwarzschiefer aus China und dem Oman. Unter dem Einfluss von Schwefelwasserstoff, der durch bakterielle Prozesse aus abgestorbenem organischen Material entsteht, baut der Schiefer nämlich bevorzugt schwere Molybdän-Isotope ein. Das gemessene Isotopenverhältnis ermöglichte es Nägler und seinem internationalen Team so, die Ausbreitung der schwefelwasserstoffreichen Gebiete im Vergleich zu den sauerstoffreichen in den alten Ozeanen aufzuzeigen. An der Präkambrium-Kambrium-Grenze verzeichneten sie eine plötzliche Zunahme an schweren Molybdän-Isotopen, in der jüngeren Zeit dagegen eine extreme Abnahme. Ein plötzliches Ereignis muss den Wissenschaftlern zufolge zu den gemessenen Unterschieden geführt haben, die Umwälzung der Wasserschichten und das Aufsteigen des Schwefelwasserstoffs.

„Am Ende des Kambriums waren wie Ozeane ähnlich geschichtet wie ein überdüngter See“, erklärt Nägler. Während sich an der Wasseroberfläche Sauerstoff und Molybdänoxid fanden, hätten sich in der Tiefe große Mengen an Schwefelwasserstoff angelagert. Eine Durchmischung des Ozeans führte dann zu einem plötzlichen Aufsteigen des hochgiftigen Wassers, welches auch in kleinere Randbereiche des Meeres schwappte und die dort lebende Ediacara-Fauna zerstörte. „Auch heute noch laufen ähnliche Prozesse ab“, sagt Nägler „Allerdings in viel kleinerem Ausmaß, lokal begrenzt und eher kurzfristig. In der damaligen Zeit war es ein gewaltiges, globales Ereignis, weil der Ozean über einen langen Zeitraum nicht durchmischt wurde“, sagt Nägler. So habe sich extrem viel schädlicher Schwefelwasserstoff bilden können.

Nachdem sich der ursprüngliche Zustand durch Oxidation des Schwefels mit Luftsauerstoff relativ schnell wiederhergestellt hatte, seien diese Bereiche wieder lebensfreundlich gewesen und boten Raum für neu entwickeltes Leben. Warum die Ozeanströmung sich plötzlich so stark änderte, können die Geologen allerdings nicht mit Sicherheit sagen. In der Erdgeschichte seien Änderungen der Meeresströmungen aber nicht selten. Ursachen könnten klimatische Schwankungen oder das Öffnen und Schließen von Meerstraßen durch die Kontinentaldrift sein.