Vor 500 Millionen Jahren war für wirbellose Tiere die Welt noch in Ordnung. In ausgedehnten Flachmeeren tummelten sich zahllose seltsame Tiere. Trilobiten wuselten umher, langgestielte Seelilien streckten ihre Fangarme aus. Fische? Fehlanzeige. Dafür war die Artenvielfalt anderer zoologischer Gruppen umso größer. Während der sogenannten kambrischen Explosion, so etwas wie ein evolutionsbiologischer Urknall vor rund 540 bis 500 Millionen Jahren, hatte das Leben tausende neue Formen hervorgebracht.

Doch der äußerst lebensfreundliche Zustand währte nicht ewig. Das goldene Zeitalter der Wirbellosen ging mit einem dramatischen Artensterben zu Ende. Forscher können dieses Ereignis anhand der Fossilien in zeitlich geschichteten Sedimentgesteinen erkennen. Plötzlich verschwinden die Überreste vieler Gattungen komplett aus den Ablagerungen von einer Schicht auf die nächste. Und tauchen danach nie wieder auf.

Wiederholte Katastrophen

Der massenhafte Artentod war keine einmalige Katastrophe. In den vergangenen 500 Millionen Jahren dürfte es fünf dieser dramatischen Ereignisse gegeben haben - doch nur bei einem scheint die Ursache relativ klar zu sein: Das Verschwinden von Dinosauriern am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren dürfte ein gewaltiger Meteoriteneinschlag bei Yucatan ausgelöst haben.

Doch was geschah zum Beispiel am Übergang zwischen Perm und Trias vor etwa 250 Millionen Jahren? Damals dürften sogar mehr als 90 Prozent der Tierarten im Meer ausgestorben sein.

Der US Geophysiker Shanan Peters von der University of Wisconsin in Madison verfolgt eine vielversprechende Spur. Schon seit Jahrzehnten fragen sich Experten, warum massenhaftes Aussterben dem Anschein nach praktisch immer an der Schwelle von einem geologischen Zeitalter zum nächsten auftrat. Mit anderen Worten: Das Verschwinden zahlreicher Arten ging mit starken Veränderungen in den Sedimentgesteinen einher. Zwischen den geologischen Perioden lagen oft Zeiten, in denen keine oder kaum Ablagerungen stattfanden.

Einige Gelehrte sind der Meinung, das auffällige Zusammentreffen beider Phänomene sei nur ein Artefakt, verursacht durch einen konservierungsbedingten Mangel an Fossilien in bestimmten Steinschichten. Andere Experten dagegen vermuten einen Zusammenhang. Zu ihnen gehört Shanan Peters. Um der Sache auf den Grund zu gehen, verglich der Fachmann die urzeitliche marine Artenvielfalt im Wechsel der Jahrmillionen mit der Dynamik von Sedimentablagerungen in denselben Zeiträumen.

Dabei zeigte sich, dass es einen starken positiven Zusammenhang zwischen Artenreichtum und Sedimentierung gibt, der stärker ist, als sich durch unterschiedliche Konservierung der Tierreste erklären ließe (vgl. PNAS, Bd.102, S. 12.326). Eine wahrscheinliche Schlussfolgerung ist, dass viele Spezies dank seichter Meeresgebiete florierten, die gewissermaßen Brutstätten des Lebens gewesen seien. Ähnliches kann man heute unter anderem an Korallenriffen beobachten. Wenn die Sedimentation dagegen unterbrochen wurde, dürfte dies eine dramatische Verschlechterung der ökologischen Bedingungen bedeutet haben. Oder die Unterbrechung war eine Folge davon.

Meeressedimente lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen: Sandartige, die vom Land stammen und von Flüssen eingespült werden, und kalkartige. Letztere entstehen im Meer selbst, entweder aus Kalkskeletten von Korallen, Weichtieren und Einzellern, oder durch pH-bedingte Fällung von Calciumcarbonat aus dem Meerwasser. Doch egal welche der oben genannten Sedimentformen sich ablagern, ihre Mengen geben Hinweise auf den Zustand mariner Ökosysteme. Auch über hunderte Millionen Jahre hinweg.

Tödliche Schwankungen

Die großen Artensterben sind nach einer neuen Studie Shanan Peters (in Nature vom 17.6., online) wahrscheinlich durch massive globale Umwälzungsprozesse in Form von Klimawandel und dem damit verbundenen Schwanken des Meeresspiegels zu erklären. Sie trafen vor allem die ursprüngliche, evolutionsgeschichtlich ältere Meeresfauna, die eher an ein Leben auf kalkhaltigen Sedimenten angepasst war. Letztere nahmen zum Ende des Perm-Zeitalters stark ab, schreibt Peters in seiner neuen Veröffentlichung.

Direkter Auslöser könnten veränderte CO2-Konzentrationen des Meerwassers gewesen sein, aber auch Verschiebungen der Küstenlinie oder vermehrter Sedimenteintrag von Flüssen infolge von steigenden Niederschlagsmengen und/oder Gebirgsbildung. "Die Carbonat-Fabrik im Meer reagiert eben äußerst empfindlich auf Umwelteinflüsse", sagt der Forscher gegenüber dem STANDARD. (Kurt de Swaaf/DER STANDARD, Printausgabe, 18.6.2008)