Schwankungen des Sauerstoffgehalts in den Ur-Ozeanen waren ein Schlüsselfaktor für die Evolution der frühen Lebewesen. Diese bereits früher aufgestellte Vermutung konnten US-Forscher nun durch die Untersuchung von etwa 499 Millionen Jahre altem Sedimentgestein belegen. Die chemische Zusammensetzung der Mineralien in diesen Ablagerungen dokumentiert den Forschern zufolge eine zwei bis vier Millionen Jahre andauernde Periode des Sauerstoffmangels nach einem ersten Anstieg der Gaskonzentration im Wasser. Diese Mangelphase fällt in das Zeitalter des sogenannten Kambriums, einer Periode vor etwa 500 Millionen Jahren, in der die ersten Tiere die Meere eroberten. Dabei überlebten nicht alle den Sauerstoffmangel, sagen die Forscher: Er löste ein Massensterben aus, das wiederum der Entwicklung neuer Tierarten den Weg ebnete. Szenarien dieser Art habe es möglicherweise öfter in der Erdgeschichte gegeben, schreibt das Team um Benjamin Gill von der University of California in Riverside.
Allgemein werde angenommen, dass der Sauerstoffgehalt der Ur-Ozeane vor etwa 600 Millionen Jahren anstieg und dann stabil auf etwa dem Wert blieb, der auch heute noch vorherrscht, erläutern die Forscher. Allerdings habe es bereits früher Hinweise darauf gegeben, dass es nach dem ersten Anstieg noch einmal eine Phase des Sauerstoffmangels gab, die zu einem Massensterben am Ende des Kambriums geführt haben könnte. Beweise für diese Hypothese fehlten allerdings bisher. Daher untersuchten die Wissenschaftler um Gill jetzt Sedimentgesteine von sechs Fundorten aus verschiedenen Teilen der Erde. Diese Gesteine dokumentieren klimatische und jahreszeitliche Veränderungen der Urzeit in ihren Schichten, ähnlich wie die Jahresringe eines Baumes. Einzelne Lagen können Forscher dadurch bestimmten Zeitabschnitten zuordnen. Ihre chemische Zusammensetzung lässt darüber hinaus Rückschlüsse auf die jeweiligen Umweltbedingungen zu.
Die Gesteinsproben entnahmen die Forscher an allen Fundorten einer Schicht, die sie einem Zeitraum vor 499 Millionen Jahren zuordnen. Spezielle Kohlenstoff-, Molybdän- und Schwefelverbindungen dokumentieren den Forschern zufolge einen Sauerstoffmangel in den Meeren, der zwischen zwei und vier Millionen Jahre anhielt. Sie fanden auch Hinweise auf eine große Menge organischer Masse, die in dieser Phase abgelagert wurde. Vermutlich war nicht nur der Sauerstoffmangel selbst ein Problem für die frühen Lebensformen, sondern auch seine Folgen: Die Verfügbarkeit von wichtigen Wachstumsfaktoren wie Eisen, Phosphor und Stickstoff wurde durch den Sauerstoffmangel wahrscheinlich negativ beeinflusst. Insgesamt wirkten die ungünstigen Lebensbedingungen daher wohl wie ein evolutionäres Sieb: Organismen, die nicht anpassungsfähig waren, starben aus.
Die Forscher können die Frage, warum es zu diesem Sauerstoffmangel kam, noch nicht beantworten. Das sollen zukünftige Untersuchungen nun klären. Für die Wissenschaftler ist die Erforschung von Ereignissen in der Erdgeschichte auch eine wichtige Informationsquellen für das Verständnis heutiger Entwicklungen: “Auch heutzutage leiden manche Meeresregionen unter Sauerstoffmangel. Erkenntnisse über ähnliche Vorgänge in der Erdgeschichte könnten dabei nützlich sein”, sagt Benjamin Gill.
Benjamin Gill (University of California, Riverside) et al.: Nature, Bd. 469, S. 80 dapd/wissenschaft.de ? Martin Vieweg
