Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

Een verfrissende doorbraak in het dierenrijk

Groen

Bas den Hond

De Dolomieten, met op de voorgrond de rode gesteenten die uit het Carnien stammen. © Muse

Het carnien 232 miljoen jaar geleden begon het te regenen, zo hard en lang dat het klimaat veranderde. Het gaf diersoorten de kans uit te groeien tot de fauna die we nu om ons heen zien.

Regende het een miljoen jaar lang? Dat nou ook weer niet. Maar 232 miljoen jaar geleden, in een periode die het Carnien heet, maakte het klimaat van de aarde een plotselinge, tijdelijke draai van droog naar nat. Toen na al die neerslag de oude omstandigheden weer terugkeerden, waren wijd en zijd ecosystemen omgevallen. Hele diergroepen waren uitgedund of uitgestorven. Daar zijn weinig vertrouwde namen onder. Onder de overlevers des te meer: dinosaurussen, schildpadden, krokodillen, de moderne hagedissen en amfibieën en zelfs al: de zoogdieren.

Lees verder na de advertentie

Met die Carnian Pluvial Episode (CPE), de 'Regens van het Carnien', is het dus allemaal begonnen voor de natuur zoals we die nu grofweg kennen. Behalve die dinosaurussen natuurlijk, die stierven 166 miljoen jaar later uit na een meteorietinslag.

"Maar eigenlijk mag je die ook nog meetellen", corrigeert Massimo Bernardi, conservator paleontologie van het Wetenschapsmuseum in Trente in Italië. "Want daarvan zien we nog steeds afstammelingen om ons heen: de vogels."

Omslagpunt

Over die dinosaurussen publiceerde Bernardi met enkele collega's onlangs twee artikelen, in de vakbladen Nature Communications en het Journal of the Geological Society. Daarin tonen ze met een statistische methode aan wat voor spilfunctie de Carnian Pluvial Episode vervult in de geschiedenis van die groep.

Na het uitsterven van vele concurrenten als gevolg van die klimaatschommeling, grepen de dinosaurussen hun kans. Allerlei leefomgevingen en voedselbronnen waren beschikbaar, dus er ontstonden tal van soorten. Dat toonden de onderzoekers aan door uit eerdere publicaties en eigen onderzoek de fossiele sporen van dinosaurussen te turven van voor en na die natte periode. Daarbij letten ze niet zozeer op het aantal fossielen als wel op het aantal soorten.

Het was al bekend dat de dinosauriërs ten tonele verschenen in de geologische periode waarin het Carnien ligt, het Trias (zie tijdschaal). Toen werd de basis gelegd voor de dominantie van de groep in de twee perioden daarna, het Jura en het Krijt. De vraag die Bernardi en zijn collega's stelden was: is er in het Carnien een omslagpunt te zien, en wanneer was dat?

Het Carnien stelde tot voor kort niets voor in de geschiedenis van het leven zoals de paleontologie die vertelde

Massimo Bernardi, conservator paleontologie

Ze voerden de gegevens die ze hadden verzameld in in een computermodel, dat als opdracht had het aantal soorten dinosauriërs zo goed mogelijk op één lijn te brengen. Een in de tijd stijgende lijn, waar per definitie één knik in mocht zitten, een moment waarop in de ontwikkeling van de groep kennelijk een knop werd omgezet. Het resultaat was een duidelijke knik op een plausibel moment: de regentijd.

"En dat terwijl het Carnien tot voor kort niets voorstelde in de geschiedenis van het leven zoals de paleontologie die vertelde", zegt Bernardi. "Van het Trias bestudeerden onderzoekers vooral het begin en eind. Wat daartussenin zat beschouwden ze als een grijs gebied, met een klimaat dat heet en droog was, en waarin fauna en flora zich langzaam herstelden van de zeer dramatische uitsterving tussen Perm en Trias."

Spektakel

Heet en droog, dat was te zien aan de steenlagen die in die tijd werden gevormd, en die bijvoorbeeld aan de oppervlakte komen in de buurt van Bernardi's werkplek in Trente, in de Dolomieten. Je verwacht die omstandigheden ook als je het aanzien van de aardbol in een klimaatmodel stopt. Bernardi: "In het Trias lagen alle continenten tegen elkaar aan in één supercontinent, Pangea (zie kaart). En voor die situatie komen alle weersimulaties uit op een heet en droog klimaat in het binnenland. De natuurkunde dwingt dat af, de circulatie van water en de vorming van wolken kunnen niets anders opleveren."

Behalve kennelijk in het midden van het Trias. Dat toen, in het midden van een weinig opwindend geachte subperiode, het Carnien, spektakel te beleven was, werd ontdekt door twee Britse promovendi, Alistair Ruffle en Michael Simms, eind jaren tachtig.

Pas de laatste vijf jaar hebben we een duidelijk beeld van wat er gebeurde in die tijd

Massimo Bernardi, conservator paleontologie

Bernardi: "Zij ontdekten dat er 230 miljoen jaar geleden iets vreemds aan de hand was geweest. Ze verzamelden aanwijzingen voor veranderingen in fauna en toegenomen neerslag. En dat paste mooi bij wat werd gezien in de Dolomieten. Daar was het heel duidelijk dat gesteenten uit het midden van het Carnien er anders uitzagen. Ze zijn rood in plaats van grijs. En de rots is zachter, dus regen en ijs hebben er meer vat op, de vormen zijn minder scherp. Je kunt dat in het landschap over honderden kilometers volgen."

Waarom die rotsen zachter waren, wisten geologen wel, zegt Bernardi. Ze moesten zijn ontstaan in een nat klimaat, waarin water ruimschoots de kans kreeg om rotsen te eroderen. Het vrijkomende materiaal, zand en klei, vond zijn weg naar de bodems van ondiepe zeeën, waar het de grondstof was voor die zachte steensoorten die in de Dolomieten zo opvielen.

"Maar tot een jaar of twintig geleden was niemand nou eens tot in detail gaan kijken in die rotsen", zegt Bernardi. "En pas de laatste vijf jaar hebben we een duidelijk beeld van wat er gebeurde met de flora en fauna in die tijd. We hadden geen idee dat die zo speciaal waren, dat ze een verhaal konden vertellen over een wereldwijde gebeurtenis. Nu zijn alle stukjes op hun plek aan het vallen: waarom de samenstelling van de rotsen zo apart is, welke veranderingen er zijn in de flora en fauna, en wat de motor was van al die vreemde gebeurtenissen."

Massa-uitstervingen

Die laatste vraag is nog niet definitief beantwoord, maar er is een sterke kandidaat gevonden in de Wrangellia Large Igneous Province. Dat is een kilometers dikke laag basalt bij de westkust van Canada en Alaska. Uit datering ervan blijkt dat er zo'n 230 miljoen jaar geleden een enorme hoeveelheid lava van diep uit de aarde naar boven moet zijn gekomen.

Zo'n gebeurtenis, verwant aan vulkaan-uitbarstingen maar vele malen groter, kan het klimaat veranderen en dat kan weer massa-uitstervingen veroorzaken. Voor de uitstervingen die het begin en het einde van het Trias markeren, staan dergelijke lavastromen ook op de verdachtenlijst.

Het idee dat het vulkanisme dat het Wrangellia-basalt voortbracht, ook zorgde voor de regentijd van het Carnien, wordt gestaafd door onderzoek van Jacopo dal Corso van de universiteit van Leeds. Hij onderzocht koolstof in dierlijk en plantaardig materiaal in gesteenten uit het Carnien, onder andere in de Dolomieten. En hij stelde vast dat de koolstofatomen uit de tijd dat de Wrangellia-vlakte werd gevormd, gemiddeld iets lichter waren dan normaal.

Dat past bij vulkanisme: met lava komt ook CO2 met lichte koolstofatomen naar boven. Dat het effect meetbaar was, betekent dat er heel veel extra CO2 in de atmosfeer moet zijn gekomen. Dat kan de stoot hebben gegeven tot de dramatische klimaatverandering van het Carnien.

En dramatisch was die: het klimaat werd warmer, en natter. In de oceaan trad verzuring op. Mogelijk kwam door de opwarming ook weer extra broeikasgas vrij uit bovengrondse bronnen, bijvoorbeeld methaan uit een speciaal soort ijs, methaanhydraat, dat normaal gesproken stabiel is in koud water op grote diepte.

Allemaal dingen waarover wetenschappers in de 21ste eeuw zich ook zorgen maken nu er zoveel fossiel CO2 in de lucht komt. Bernardi vindt die vergelijking terecht: "De structuur van ecosystemen leek toen op die van vandaag, en het tempo van verandering was hoog, net als vandaag. Dat maakt nog eens duidelijk hoe belangrijk dit onderzoek is."

Barnsteensignaal

Dat de natuur door de klimaat-verandering in het Carnien onder druk kwam te staan, blijkt niet alleen uit het uitsterven van soorten en het daarna floreren van weer andere soorten, maar ook uit barnsteen.

Boomsoorten die hars uitscheiden, zoals naaldbomen, begonnen dat in die natte periode op veel grotere schaal te doen. Onderzoekster Leyla Seyfullah van de Universiteit van Göttingen inventariseerde barnsteen, fossiele hars uit het Carnien, dat de afgelopen jaren op een aantal plaatsen gevonden is, waaronder de Dolomieten.

Een warmer klimaat kan in­sec­ten­po­pu­la­ties in beweging brengen

Als je de vindplaatsen uitzet op de kaart van de wereld zoals die er destijds uitzag, concludeerde ze in het Journal of the Geologic Society, dan zie je dat er destijds door die bomen een wereldwijd 'barnsteensignaal' werd uitgezonden, voor zover nu bekend het eerste in de geschiedenis van het leven op aarde.

Het lijkt een noodsignaal. Bomen scheiden meer hars uit als het klimaat vochtiger is, dat zou de onschuldige verklaring zijn. Maar hars is vaak een poging van een boom om een probleem op te lossen: schade aan de bast door insectenvraat, geweld van buitenaf, bosbrand.

Al die dingen kunnen in het Carnien uit de hand zijn gelopen. Een warmer klimaat kan insectenpopulaties in beweging brengen en zorgen voor meer stormen en onweersbuien. Om duidelijker te krijgen wat 232 miljoen jaar geleden voor dat barnsteensignal zorgde, wordt onderzoek gedaan naar de factoren die bomen van nu aansporen om hars te produceren.

Tijdsaanduidingen moeten preciezer

De Carnian Pluvial Episode (CPE) wordt bestudeerd door een beperkt aantal geologen, klimatologen, paleontologen en botanici. Ze vormen een informele groep die hun collega's wil overtuigen van het belang van de CPE. Daarbij moet de CPE uit de schaduw zien te komen van de traditionele lijst van belangrijke uitstervingen, de 'Grote Vijf', die geologisch/biologische perioden afsluiten:

- Ordovicium (444 miljoen jaar geleden)

- Devoon (375 miljoen jaar geleden)

- Perm (251 miljoen jaar geleden)

- Trias (200 miljoen jaar geleden)

- Krijt (66 miljoen jaar geleden)

Die top-5 is vooral traditie, zegt de Italiaanse paleontoloog Massimo Bernardi: "Er zijn andere gebeurtenissen van vergelijkbare grootte, zoals de uitsterving die het Capitanien afsloot, een periode in het Perm. Die lijst is opgesteld in de jaren zeventig van de vorige eeuw, die vijf waren toen de grootste pieken in de tellingen van verdwenen soorten. Het criterium was dat meer dan 75 procent van de geslachten uitgestorven moest zijn."

Hoe hoog het Carnien daarin scoort, weet niemand. Dat heeft te maken met de manier waarop paleontologen de ouderdom van fossielen tot nu toe vastleggen in databanken. Dat gaat per 'tijd-snede', een onderverdeling in de geologische tijdschaal, waarvan het Carnien er een is.

Bernardi: "Je weet meestal alleen of een fossiel wel of niet aanwezig was in het Carnien, niet of het in het hele Carnien aanwezig was of alleen in een deel. Het is dus eenvoudig om het percentage uitstervingen uit te rekenen voor een gebeurtenis die aan het begin of eind van een tijdsnede plaatsvond. Maar voor het midden is dat moeilijk.

"Om dat probleem op te lossen moeten de tijdsaanduidingen in die databanken preciezer worden gemaakt. Tot dan kunnen we nog niet zeggen of tijdens de Carnian Pluvial Episode 60 procent van de soorten verdween of dat het misschien wel 80 procent was."

Lees ook:

Deze algen tonen hoe de zeespiegel in het verleden steeg

De kiezelwierkenner kan meer over het verre verleden vertellen dan de archeoloog. Jammer dat vrijwel niemand dat weet.

Zeven miljoen ton lithium in de grond, dat moet Tsjechië veel moois brengen

Onder de wit besneeuwde bergen van Tsjechië, nabij een afgedankte tinmijn, ligt grijs goud: zeven miljoen ton lithium, de grootste voorraad in Europa.

Deel dit artikel

Het Carnien stelde tot voor kort niets voor in de geschiedenis van het leven zoals de paleontologie die vertelde

Massimo Bernardi, conservator paleontologie

Pas de laatste vijf jaar hebben we een duidelijk beeld van wat er gebeurde in die tijd

Massimo Bernardi, conservator paleontologie

Een warmer klimaat kan in­sec­ten­po­pu­la­ties in beweging brengen