Livets kamp mot geologins prövningar

Sedimentära avlagringar i berggrunden vittnar om liv på jorden för flera hundra miljoner år sedan. Avlagringarna ger forskarna information om de tidiga livsformerna, varför många av dem dog ut och hur nytt och mer mångskiftande liv utvecklats med tiden.

Evolutionen har utvecklat livet så att dagens organismer är betydligt fler, mångsidigare och mer produktiva än när planeten var ung. Men evolutionen är ingen jämn process, och artmångfalden har prövats av svåra motgångar, episoder då största delen av arterna dog ut.

De amerikanska paleontologerna David Raups och Jack Sepkoskis banbrytande forskning på 1980-talet identifierade fem episoder av massutdöende i jordens historia, tider då minst 75 procent av arterna dog ut under en kort tid. Det finns många fler fall av mindre drastiskt utdöende, och hur diversitetskurvan ser ut beror delvis på vilken metodik man använder för beräkningarna. Det finns rentav forskare som menar att det aldrig förekommit några egentliga massutdöenden.

– Det handlar om två olika synsätt. Räknar man bara antalet arter kan man få diversitetskurvan att se ganska jämn ut, men om man beaktar arternas släktskap ser man att många grenar på livets träd har dött ut samtidigt. Den här diskrepansen är något av ett oläkt sår i paleontologins kött, säger professor Mikael Fortelius, paleontolog vid Helsingfors universitet.

Klimatförändringar antas ha präglat minst tre av de fem förhistoriska massutdöendevågorna. Den första vågen beräknas ha sköljt bort 86 procent av arterna för drygt 440 miljoner år sedan. En trolig orsak är nedkylning: Appalacherna i dagens Nordamerika uppstod då och atmosfärens koldioxid bands i den stigande bergskedjans vittringsprodukter, vilket kylde ned klimatet.

Global avkylning kan också förklara det devoniska massutdöendet för 359 miljoner år sedan. Då de första träden med vedartad stam uppstod fanns ännu inga organismer som effektivt kunde bryta ned veden.

– Under perioderna devon och karbon uppstår de första riktiga skogarna. De första vedartade träden i det svala klimatet är sommargröna, men de fäller inte bara sina löv, de fäller hela grenar. Oerhörda mängder ved blir liggande på marken, säger Fortelius.

Att klimatförändringar med varma och kalla perioder följer på varandra innebär att havsytan går upp och ner och att ofantliga vedvolymer från de uråldriga träden begravs under havsavlagringar. Under miljontals år förvandlas veden till torv, stenkol och olja.

– Jorden har absorberat kol i oerhörda mängder, kol som ursprungligen härstammar från atmosfären. Genom att bränna fossila bränslen pumpar vi kolet tillbaka ut i atmosfären, säger Fortelius.

Man är fortfarande osäker på orsakerna till de stora utdöendena, men bilden har ändå klarnat betydligt under de senaste åren. Forskning i Sydkina har nyligen fastställt den exakta tidpunkten för den tredje och hittills största utdöendevågen i slutet av perm till en period på 200 000 år (för 252,3–252,1 miljoner år sedan) då hela 96 procent av arterna ska ha dött ut. Man har också upptäckt att utdöendet sammanfaller med ett mycket snabbt inflöde av kol med en isotopsammansättning som visar att det härstammar från biologiska vävnader.

– Under min studietid trodde man att superkontinenten Pangaeas uppkomst orsakade massutdöendena genom en oerhört komplicerad process, men antagligen var det inte så, säger Fortelius. Snarare handlar det om något som mycket påminner om vår förbränning av fossila bränslen i dag: supervulkanism i nuvarande Sibirien brände väldiga mängder fossilt kol med en uppvärmning av planetens yta som följd, eventuellt accelererad av förgasning av metan som dittills legat bunden i fast form i hydrater på havets botten.

Det dröjde tio miljoner år innan livet återhämtade sig – bara under de fem sex miljoner första åren led livet av flera kol- och syrekriser, skriver Zhong-Qiang Chen och Michael Benton i Nature Geoscience.

Nästa krasch inföll i slutet av trias för 200 miljoner år sedan. De första dinosaurierna överlevde den fjärde vågen, men hela gruppen strök med i den femte i slutet av krita för 65 miljoner år sedan.

Den är den mest omskrivna och kanske den mest dramatiska utdöendevågen. Det var först på 1980-talet som man kunde slå fast att den orsakades av en himlakropp som slog ner i nuvarande Mexiko. Många av de arter som överlevde den omedelbara smällen dukade under i den globala nedkylning som följde, och som sammanföll med en serie supervulkanutbrott.

Redan före det, under tidig krita, hade evolutionen lagt i en högre växel, med ökad biodiversitet som följd. En orsak kan ha varit högre biologisk produktivitet: fröväxter med mer kloroplaster i bladen och tätare nätverk av nerver ersatte de lågproduktiva arter som tidigare hade dominerat ekosystemen på land.

Alldels nyligen i geologiskt tidsperspektiv, vid istidens början för 2,5 miljoner år sedan utvecklades tidiga människoarter. Under den senaste bråkdelen av Homo sapiens existens, tiotusen år eller så, har människan genom att utnyttja en allt större andel av jordens resurser satt i gång ett massutdöende av arter som kallas den sjätte vågen.

Paleontologen Tony Barnoskys team har räknat ut att om alla arter som i dag är akut hotade dog ut inom 100 år, och om utdöendetakten var konstant skulle tre fjärdedelar av alla arter försvinna inom de närmaste 890–2 270 åren – ett futtigt ögonblick i jämförelse med de tidigare vågornas längd.

– Tonys beräkning från 2011 ska ställas i relation till hans översikt från 2012 där vi bedömer att människans ökande påverkan innebär att ett "systemskifte" i biosfären som motsvarar ett massutdöende blir sannolikt redan inom de närmaste årtiondena.

– Som de gamla kineserna önskar jag ofta att vi inte skulle leva i fullt så intressanta tider, säger Fortelius.