WISSEN / Theorien über das Aussterben der Dinosaurier

 

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

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, viele Vulkane und am Ende der Kreidezeit den verheerenden Meteoriteneinschlag. Doch wahrscheinlicher ist ein Zusammenspiel aller Faktoren, 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.

 

 

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 die damit verbundene Veränderung der klimatischen Bedingungen sowie 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.

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 Millionen Quadratkilometern so viel Lava aus, dass sich die Schichten bis zu eineinhalb 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.

 

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 Asteroideneinschlag

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. Der Aufprall erzeugte einen Tsunami im Golf von Mexiko, von dem die Forscher annehmen, dass die erste Flutwelle bis zu 1500 Metern hoch wurde und Nordamerika überschwemmte, gefolgt von kleineren Impulsen. Sie fanden versteinerte Abdrücke der Wellenbewgungen des Tsunamis, die in alten Sedimenten des heutigen des US-Bundesstaates Louisiana verborgen sind. 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.

 

 

Die These, dass ein gewaltiger Asteroideneinschlag 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.

 

Tektonik, veränderte Klimabedingungen 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.

Bestätigt wird diese These in einer Abhandlung aus dem Jahr 2021 von Fabien L. Condamine und seinen Kollegen. Sie analysierten die Artbildungs-Aussterbe-Dynamik von sechs wichtigen Dinosaurierfamilien und fanden einen Rückgang bei allen Dinosauriern. Sie untersuchten den Einfluss ökologischer und physikalischer Faktoren und stellten fest, dass der Rückgang der Dinosaurier wahrscheinlich durch die globale Klimaabkühlung und den Rückgang der pflanzenfressenden Vielfalt getrieben wurde. Letzteres ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass Hadrosaurier andere Pflanzenfresser verdrängten. Sie vermuteten auch, dass das Aussterberisiko mit dem Alter der Arten während des Rückgangs zusammenhängt, was auf einen Mangel an evolutionärer Neuheit oder Anpassung an sich ändernde Umgebungen hindeutet. Diese Ergebnisse stützen einen umweltbedingten Rückgang der nicht vogelartigen Dinosaurier lange vor dem Asteroideneinschlag.

 

 

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

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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, 2020 /Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2020, 202006087; DOI: 10.1073/pnas.2006087117 / PDF

Breakup of a long-period comet as the origin of the dinosaur extinction / Amir Siraj, Abraham Loeb, 2021 / Scientific Reports, Volume 11, Article number: 3803PDF

Chicxulub impact tsunami megaripples in the subsurface of Louisiana: Imaged in petroleum industry seismic data / Gary L. Kinsland, Kaare Egedahl, Martell Albert Strong, Robert Ivy, 2021 / Earth and Planetary Science Letters, Volume 570, 15 September 2021, 117063

Dinosaur biodiversity declined well before the asteroid impact, influenced by ecological and environmental pressures / Fabien L. Condamine, Guillaume Guinot, Michael J. Benton, Philip J. Currie, 2021 / Nature Communications, Volume 12, Article number: 3833 (2021)PDF

Dinosaur diversification linked with the Carnian Pluvial Episode/ 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 /PDF

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

Ecological dynamics of terrestrial and freshwater ecosystems across three mid-Phanerozoic mass extinctions from northwest China / Huang et al., 2021 / Proc. R. Soc. B. 28820210148. http://doi.org/10.1098/rspb.2021.0148PDF

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

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Macrofossil evidence for a rapid and severe Cretaceous–Paleogene mass extinction in Antarctica/ Witts et al., 2016 / Nature Communications 7:11738, DOI: 10.1038/ncomms11738 PDF

Mass extinctions drove increased global faunal cosmopolitanism on the supercontinent Pangaea/ 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 PDF

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

Massive perturbations to atmospheric sulfur in the aftermath of the Chicxulub impact / Christopher K. Junium, Aubrey L. Zerkle, James D. Witts, Mark W. Claire, 2022 / PNAS Vol. 119, No. 14, https://doi.org/10.1073/pnas.2119194119 /PDF

Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impact/ Henehan et al., 2019 / Proceedings of the National Academy of Sciencesm Oct 2019, 201905989; DOI: 10.1073/pnas.1905989116PDF

The extinction of the dinosaurs / Brusatte et al., 2014 / Biological Reviews (2014) / doi: 10.1111/brv.12128

Seasonal calibration of the end-cretaceous Chicxulub impact event / DePalma et al., 2021 / Scientific Reports volume 11, Article number: 23704 /PDF

The Chicxulub Impact Produced a Powerful Global Tsunami / Range et al., 2022 / AGU Advances, Volume 3, Issue 5, October 2022, e2021AV000627. https://doi.org/10.1029/2021AV000627 / PDF

The Mesozoic terminated in boreal spring / During et al., 2022 / Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04446-1 /PDF

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Vulkanschlot mit Lava:
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Grafiken und Illustrationen von Raul Lunia