Heftiger Vulkanismus hat vor gut 230 Millionen Jahren das Klima massiv verändert und damit den Aufstieg vieler Pflanzen- und Tiergruppen ermöglicht - darunter Dinosaurier und Säugetiere. Binnen 1,6 Millionen Jahren führten damals vier starke Eruptionsphasen durch enorme Ausstöße von Kohlendioxid in die Atmosphäre zu einem deutlichen Anstieg der Temperaturen, aber vor allem der Niederschläge. Ein Forschungsteam um Jason Hilton von der Universität Birmingham rekonstruiert die Entwicklung anhand von Sedimentanalysen im Norden Chinas in den "Proceedings" der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften ("PNAS").
Während der Triaszeit (vor grob 250 bis vor 200 Millionen Jahren) veränderte die sogenannte Karnische Krise (Carnian Pluvial Event; CPE) vor etwa 233 Millionen Jahren sowohl das globale Klima als auch die Pflanzen- und Tierwelt radikal. In weniger als zwei Millionen Jahren verschwanden viele Arten, während andere entweder entstanden oder sich massiv ausbreiteten, etwa die modernen Nadelbäume, Dinosaurier, Krokodile, Schildkröten, Insekten und Säugetiere.
Das internationale Team um Hilton analysierte nun im nordchinesischen Jiyuan-Becken Bohrkerne gezielt auf Ablagerungen, die Rückschlüsse auf die damaligen klimatischen Veränderungen, deren Ursache und deren Folgen zulassen. Zu jener Zeit lag das Becken im Nordosten des Urkontinents Pangäa und war ein riesiger See, in dem sich Sedimente ablagerten.
Diese untersuchten die Forscher in einer Tiefe von etwa 200 bis 350 Metern. Sie analysierten unter anderem die darin enthaltenen Zirkonkristalle zur Datierung, nutzten die Konzentrationen vor allem von Quecksilber (Hg) zur Bestimmung der vulkanischen Aktivität und bestimmten Spuren von Sporen, Pollen und Algen.
Vier Eruptionsphasen trieben Temperaturen und Niederschläge in die Höhe
Demnach begann die Karnische Krise (CPE) - also die warme und sehr regenreiche Phase - vor etwa 234 Millionen Jahren und endete vor 232,4 Millionen Jahren. Als Ursache des Phänomens nennen die Forscher intensiven Vulkanismus, vermutlich im Wrangellia-Vulkangebiet, dessen Überreste heute im Westen von Alaska und Nordwesten Kanadas liegen.
Über die 1,6 Millionen Jahre identifiziert das Team vier Eruptionsphasen. Jede davon trieb den Analysen zufolge Temperaturen und Niederschläge in die Höhe. Konservativen Schätzungen zufolge habe Wrangellia etwa 5000 Petagramm (Milliarden Tonnen) Kohlenstoff vom Erdmantel in die Atmosphäre befördert, schreibt das Team.
Die dadurch verursachte Erwärmung - die Forscher sprechen unter Verweis auf frühere Studien von etwa 4 bis 8 Grad Celsius - verstärkte demnach die Verdunstung und veränderte die globalen Luftströme und auch den Wasserkreislauf. Der durch die hohen Niederschläge intensivierte Abfluss steigerte die Verwitterung und den Nährstoffeintrag in Gewässer, was dort wiederum zu Sauerstoffmangel führte.
Diese Veränderungen spiegeln sich den Forschern zufolge nicht nur im Jiyuan-Becken wider, sondern auch in vielen anderen Regionen weltweit, darunter das Mitteleuropäische Becken, das britische Wessex-Becken sowie in Grönland, Marokko, Nordamerika und Argentinien.
"Diese relativ lange Phase vulkanischer Aktivität und Umweltveränderungen hatte beträchtliche Folgen für die Tiere an Land", wird die Paläobiologin Emma Dunne von der Universität Birmingham, die nicht an der Arbeit beteiligt war, in einer Mitteilung der Hochschule zitiert. "Zu jener Zeit hatten die Dinosaurier gerade erst angefangen, sich zu diversifizieren. Ohne diese Ereignisse hätten sie wahrscheinlich nie jene ökologische Dominanz erreicht, die wir für die nächsten 150 Millionen Jahre sehen."
