Dinosaurier

 

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WISSEN / Theorien über das Aussterben

 

Die ersten Forscher, die sich mit dem Thema des Aussterbens befassten, nahmen an, dass nur schwächere Lebensformen aussterben. Es wurde die Formulierung vom „Überleben des Stärkeren“ geprägt. Tatsächlich aber können sich einige Arten im Laufe der Evolution einfach nur besser an veränderte Lebens- und Umweltbedingungen anpassen. Vor allem bei den Dinosaurier galt das Vorurteil, sie seien zu groß, zu langsam und zu dumm gewesen. Doch diese Annahme ist schlicht falsch. Es gab sehr viele und auch sehr kluge Arten. Dinosaurier waren sehr agile Lebewesen und spezialisierten sich auf Nahrungsvorkommen und Umweltbedingungen. Vor allem aber haben sie sehr lange unseren Planeten gelebt: Fast 165 Millionen Jahre!

 

The last dragon / © Raul Lunia. Verwendet mit freundlicher Genehmigung des Autors.
The last dragon / © Raul Lunia

Es ist es nahezu unmöglich, diesen urzeitlichen Krimi vom Massensterben eindeutig zu klären. Die Fakten sollte man jedoch auf keinen Fall aus den Augen lassen, sicherlich gab es den Meteoriteneinschlag und bestimmt auch viele Vulkane zu dieser Zeit. Doch könnte es auch einfach ein Zusammenspiel aller Faktoren sein, welches vor 66 Millionen Jahren die Dinosaurier von der Bildfläche verschwinden ließ. Vielleicht war es einfach an der Zeit, die Herrschaft über den Planeten abzugeben und die Natur erneut experimentieren zu lassen. Schließlich würde es uns heute nicht geben, wenn nicht vor vielen Millionen Jahren der letzte Dinosaurier seinen endgültig letzten einsamen Atemzug getan hätte.

 

Stegosaurus, gezeichnet 1902
Stegosaurus,
alte Darstellung aus dem Jahr 1912
Stegosaurus © Raul Lunia. Used kindly with permission
Stegosaurus,
moderne Darstellung
© Raul Lunia

 

Am Ende der Kreidezeit vor etwa 66 Millionen Jahren verschwanden die Dinosaurier zusammen mit vielen anderen Tier- und Pflanzenarten für immer von unserem Planeten. Doch alle Tiere starben nicht auf einmal aus, von heute auf morgen. Man nimmt einen Zeitraum von etwa 300.000 Jahren an, eventuell sogar 800.000 Jahre. Es gibt verstreute Überreste verschiedener Dinosaurier, die sich oberhalb der sogenannten K-P-Grenze (Kreide-Paläogen-Grenze) in der Hell Creek Formation im Nordwesten Montanas befinden. Dies könnte beweisen, dass einzelne Dinosaurierarten bis ins Paläogen überlebten. Weitere Vorkommen von Dinosaurier-Überresten sollen aus dem frühen Paläozän des oberen Ojo Alamo Sandsteins des San Juan Beckens in New Mexiko stammen. Damit zöge sich das Aussterben der Dinosaurier über einen längeren Zeitraum hin als bislang angenommen.

Die Ursachen dieses Massensterbens werden von den Forschern zwar immer noch diskutiert, als wahrscheinlich gilt jedoch das Zusammenwirken mehrerer Faktoren: gewaltige Vulkanausbrüche, die Verschiebung der Kontinente und der damit verbundene Klimawandel und als finales Szenario der Meteoriteneinschlag. Fossilien zeigen, daß die Zahl der Dinosaurierarten in der Zeit zwischen 73 Millionen und 66 Millionen Jahren um etwa 70 Prozent sank, einige Dinosaurier standen also vermutlich bereits kurz vor dem Aussterben, bis die von einem Asteroid verursachte Umweltkatastrophe ihnen dann den entscheidenden Schlag versetzte. Eine Studie aus dem Jahr 2014 von Stephen L. Brusatte und seinen Kollegen beschreibt, dass die Dinosaurier den Meteoriteneinschlag womöglich hätten überleben können, wäre er einige Millionen Jahre vor oder nach dem Dekkan-Vulkanismus erfolgt.mehr Infos

Die Vulkanausbrüche

Der Untergang der Dinosaurier und anderer Tiere und Pflanzen bewirkten möglicherweise dramatische Klimaveränderungen, hervorgerufen durch langanhaltende Vulkanausbrüche. Gegen Ende der Kreidezeit gab es große Vulkantätigkeiten, unter anderen im Hochland von Dekkan. Die Vulkane im Dekkan-Hochland im westlichen Indien stießen auf einer Fläche von etwa 1,5 Millionen Quadratkilometern so viel Lava aus, dass sich die Schichten mehr als zweieinhalb Kilometer hoch auftürmten. Die Wissenschaftler nehmen an, dass dieser Ausbruch mehrere tausend Jahre lang anhielt. Dabei wurden gewaltige Mengen Aschestaub, Kohlendioxid und gasförmige Salzsäure hoch in die Atmosphäre geschleudert.Diese wurden nun durch Luftströmungen auf der ganzen Welt verbreitet und führten so indirekt zu solchen Phänomenen wie den Treibhauseffekt, saurem Regen und Zerstörung der Ozonschicht.

Vulkanausbruch des Mount Raung in Indonesien / ©  NASA
Vulkanausbruch
© NASA
Vulkan mit Lavastrom. Creative Commons CC0 1.0 Universal (CC0 1.0)
Vulkanschlot
mit Lava

 

Die Pflanzen konnten durch die zunehmende Verschmutzung nicht mehr gedeihen, die Tiere fanden keine Nahrung mehr und verendeten. Dieser Prozess dauerte mehrere tausend Jahre und vollzog sich nicht von heute auf morgen. Französische Forscher haben gemeinsam mit einem indischen Wissenschaftsteam entdeckt, dass die gewaltigen Lava-Eruptionen der so genannten Deccan Traps nicht nur das Klima nachhaltig verändert haben, sondern wahrscheinlich mit zum Aussterbender Dinosaurier geführt haben. Die Forscher haben Beweise gefunden, dass in einer Periode von nur 30.000 Jahren diese Eruptionen aufgetreten sind. Das ist aber lang genug, um so große Mengen an Schwefelgasen in die Atmosphäre zu blasen, um das Leben völlig zu verändern.

 

Der Meteoriteneinschlag

Dort wo heute die Nordküste der mexikanischen Halbinsel Yucatán verläuft, schlug ein Asteroid von etwa zehn Kilometern Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 25 Kilometern pro Sekunde in ein damaliges flaches Meer ein. Mit einer Energie von einer Milliarde "Hiroshimabomben" wurde alles Leben im Umkreis von 1500 Kilometer sofort ausgelöscht. Er jagte eine riesige Flutwelle um die Erde und schleuderte gewaltige Mengen Staub in die Atmosphäre. Die zurück zur Erde stürzenden Gesteinsmassen erhitzten die Atmosphäre auf bis zu 300° Celsius, riesige Feuer rund um den Erdball waren die Folge. Danach bildete sich ein undurchdringlicher Wolkenschleier, so dass die Sonnenstrahlen nicht mehr hindurch kamen und die Erde abkühlte. Wissenschaftler glauben heute, dass der Klimaschock, den der Asteroideneinschlag auslöste, für das Artensterben zum Übergang der Kreidezeit in das Paläogen verantwortlich war. Nicht nur die Dinosaurier, sondern mehr als 50 Prozent aller Pflanzen- und Tierarten verschwanden damals. Der heute nicht mehr sichtbare Krater, den der Einschlag hinterließ, hat einen Durchmesser von knapp 200 Kilometern und liegt je zur Hälfte tief unter dem Festland und unter dem Golf von Mexiko. Er wurde erst 1991 nachgewiesen und nach dem Fischerdorf Chicxulub benannt.

Im Jahr 2016 veröffentlichte ein Team um den britischen Forscher James D. Witts eine wissenschaftliche Abhandlung, in der sie mehr als 6000 Meeresfossilien aus der Antarktis analysierten. Die Wissenschaftler sammelten sechs Jahre lang Fossilien auf Seymour Island in der Antarktis, deren Alter zwischen 66 und 69 Millionen Jahren lag. Dazu gehörten am Meeresboden lebende Tiere wie auch große Arten, die sich dicht an der Wasseroberfläche aufhielten. Die Untersuchung und die Analyse der nach Alter sortierten Fossilien zeigte den Forschern, dass die Anzahl der Arten vor 66 Millionen Jahren plötzlich um um bis zu 70 Prozent zurückging, zu dem Zeitpunkt also, an dem auch die Dinosaurier weltweit verschwanden. Das Ergebnis zeigt nach Aussage der Wissenschaftler, das von einem Tag auf den anderen ein sehr plötzliches, katastrophales Ereignis auf der Erde geschah und sehr viele Arten ausstarben. Diese Tatasche stützt die Theorie vieler Wissenschaftler, dass ein Meteoriteneinschlag vor 66 Millionen Jahren das Artensterben auslöste und möglicherweise auch für die zunehmenden vulkanischen Aktivitäten am Ende der Kreidezeit verantwortlich war.

Im Jahr 2019 veröffentlichten Wissenschaftler unter der Leitung von Michael Henehan von der Universität Yale im US-Bundesstaat Connecticut eine wissenschaftliche Abhandlung, dass der Einschlag des Asteroiden vor 66 Millionen Jahren zu einer massiven Versauerung der Ozeane führte. Demnach leiteten die Forscher ihre These aus den Überresten winziger Kalkalgen ab. Deren fossile Überreste geben Auskunft über das Massensterben und zeigen, dass sich die Ozeane nach dem fatalen Impakt am Ende der Kreidezeit erst nach Millionen Jahren erholten. Indizien dafür fanden die Forscher während einer Exkursion in einer Höhle in den Niederlanden, wo eine Gesteinsschicht aus der Zeit der Kreide-Paläogen-Grenze erhalten ist.

In einer weiteren Abhandlung im Jahr 2020 konzentrierten sich Alfio Alessandro Chiarenza und seine Kollegen auf die relativen Rollen des Dekkan-Vulkanismus und des Chicxulub-Asteroideneinschlags als Aussterbenmechanismen. Sie kombinierten Daten zum Vorkommen fossiler Stoffe mit Paläoklima- und Lebensraumeignungsmodellen, um die Bewohnbarkeit von Dinosauriern nach verschiedenen Asteroideneinschlägen und Dekkan-Vulkanismus-Szenarien zu bewerten. Asteroiden-Aufprallmodelle erzeugten einen längeren kalten Winter, der potenzielle globale Dinosaurierlebensräume unterdrückt. Umgekehrt führte lang andauernder Dekkan-Vulkanismus durch eine Kohlendioxid [CO2] -Erwärmung zu einer erhöhten Lebensraumeignung. Kurzzeitvulkanismus (Aerosolkühlung) ermöglichte immer noch eine äquatoriale Bewohnbarkeit. Diese Ergebnisse unterstützen den Asteroideneinschlag als Hauptursache des Aussterbens von Nicht-Vogel-Dinosauriern. Im Gegensatz dazu milderte die induzierte Erwärmung durch Vulkanismus die extremsten Auswirkungen des Asteroideneinschlags und verringerte möglicherweise die Schwere des Aussterbens.

 

Einschlagskrater bei Chicxulub / ©  NASA/JPL
Der Chicxulub-Krater
© NASA/JPL
Der Chicxulub-Krater
/ © NASA/JPL
Der Chicxulub-Krater
© NASA/JPL

 

Die These, dass ein gewaltiger Meteoriteneinschlag einst den Dinosauriern den Garaus machte, wurde zuerst 1980 von dem Physik-Nobelpreisträger Luis Alvarez und seinem Sohn, dem Geologen Walter Alvarez präsentiert. Letzterem war bei der Untersuchung einer Tonschicht aus der Übergangsepoche von der Kreidezeit zum Paläogen deren hoher Gehalt an Iridium aufgefallen. Dieses Element kommt auf der Erde kaum, im Universum dagegen häufig vor. Mit Hilfe von Bohrungen der mexikanischen Erdölgesellschaft Pémex und Satellitenbildern wurde später der Chicxulub-Krater entdeckt. Dieser Meteoriteneinschlag war vermutlich der finale Akt im Zusammenwirken mit den anderen hier geschilderten Szenarien, um die Dinosaurier endgültig zu vernichten.

 

Der Klimawandel und die Evolution

Im letzten Drittel der Kreidezeit veränderte sich das Klima wieder einmal weltweit. Durch die Kontinentaldrift, der Entstehung neuer Gebirge, das Verschwinden der Flachmeere und das Absinken der Temperaturen in äquatorfernen Zonen verloren viele Tiere ihre Lebensräume. Dazu kamen die klimatischen Veränderungen als Folge des Rückzugs der Flachmeere. Durch das Absinken des Meeresspiegels wurde das Klima unbeständiger, aus einem tropischen Klima wurde ein eher gemäßigtes mit heißeren Sommern und kälteren Wintern. Schon durch diese zunehmenden Temperaturunterschiede könnten viele Arten ausgestorben sein.

 

Kontinentaldrift

 

Da nun nicht mehr alle Kontinente dicht am Äquator und große Meere zwischen den Kontinenten lagen, gab es Jahreszeiten. Die Kontinente jenseits der Äquatorzone kühlten ab, und erwärmten sich wieder. Neue Pflanzen wie die Blütenpflanzen und das erste Gras entstanden, die Säugetiere begannen ihre Entwicklung. Gefragt waren jetzt Tiere, die sich schnell an die neuen klimatischen und pflanzlichen Bedingungen einstellen konnten. Nachweislich fanden außerdem in dieser Zeit nicht nur ein Meteoriteneinschlag statt, so dass alle Faktoren zusammen dazu führten, dass die Dinosaurier und andere Landtiere nach und nach ausstarben und nun die Säugetiere begannen, die Welt zu erobern.

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Weitere Informationen

A steeply-inclined trajectory for the Chicxulub impactOpen Access
G. S. Collins, N. Patel, T. M. Davison, A. S. P. Rae, J. V. Morgan, S. P. S. Gulick, IODP-ICDP Expedition 364 Science Party & Third-Party Scientists, 2020 / Nature Communications volume 11, Article number: 1480 (2020)PDFPDF

Asteroid impact, not volcanism, caused the end-Cretaceous dinosaur extinction
Alfio Alessandro Chiarenza, Alexander Farnsworth, Philip D. Mannion, Daniel J. Lunt, Paul J. Valdes, Joanna V. Morgan, Peter A. Allison, 2020Open Access / Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2020, 202006087; DOI: 10.1073/pnas.2006087117 / PDFPDF

Dinosaur diversification linked with the Carnian Pluvial EpisodeOpen Access
Massimo Bernardi, Piero Gianolla, Fabio Massimo Petti, Paolo Mietto, Michael J. Benton, 2018
Nature Communicationsvolume 9, 1499 (2018). doi:10.1038/s41467-018-03996-1 /PDFPDF

Dinosaur morphological diversity and the end-Cretaceous extinctionOpen Access
Stephen L. Brusatte, Richard J. Butler, Albert Prieto-Márquez, Mark A. Norell, 2012
Nature Communications 3, Article number: 804 (2012) /PDFPDF

End-Cretaceous extinction in Antarctica linked to both Deccan volcanism and meteorite impact via climate changeOpen Access
Sierra V. Petersen, Andrea Dutton, Kyger C. Lohmann, 2016
Nature Communications, 7:12079. DOI: 10.1038/ncomms12079 /PDFPDF

Macrofossil evidence for a rapid and severe Cretaceous–Paleogene mass extinction in AntarcticaOpen Access
James D. Witts, Rowan J. Whittle, Paul B. Wignall, J. Alistair Crame, Jane E. Francis, Robert J. Newton, Vanessa C. Bowman, 2016 / Nature Communications 7:11738, DOI: 10.1038/ncomms11738 PDFPDF

Mass extinctions drove increased global faunal cosmopolitanism on the supercontinent PangaeaOpen Access
David J. Button, Graeme T. Lloyd, Martín D. Ezcurra, Richard J. Butler, 2017
Nature Communications 8, 733 (2017) doi:10.1038/s41467-017-00827-7 PDFPDF

Mass extinction of birds at the Cretaceous–Paleogene (K–Pg) boundaryFree Access
Nicholas R. Longrich, Tim Tokaryk, Daniel J. Field, 2011
PNAS September 13, 2011 108 (37) 15253-15257; https://doi.org/10.1073/pnas.1110395108

Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impactOpen Access
Michael J. Henehan, Andy Ridgwell, Ellen Thomas, Shuang Zhang, Laia Alegret, Daniela N. Schmidt, James W. B. Rae, James D. Witts, Neil H. Landman, Sarah E. Greene, Brian T. Huber, James R. Super, Noah J. Planavsky, Pincelli M. Hull, 2019
Proceedings of the National Academy of Sciencesm Oct 2019, 201905989; DOI: 10.1073/pnas.1905989116PDFPDF

The extinction of the dinosaurs
Stephen L. Brusatte, Richard J. Butler, Paul M. Barrett, Matthew T. Carrano, David C. Evans, Graeme T. Lloyd, Philip D. Mannion, Mark A. Norell, Daniel J. Peppe, Paul Upchurch, Thomas E. Williamson, 2014
Biological Reviews (2014), pp. 000–000. / doi: 10.1111/brv.12128

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Bildlizenz

Vulkanschlot mit Lava:
Creative Commons Creative Commons CC0 1.0 Universal (CC0 1.0)

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Grafiken und Illustrationen von Raul Lunia

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