En katastrofal udryddelse af arter i fortiden ser ud til at skyldes vulkansk udledning af kviksølv kombineret med klimaforandringer. Oldgamle bregnesporer er beviset.
Først var der et par stykker. Så var der måske ti. Pludselig var de overalt. Misdannede mutantudgaver af ældgamle, fossile sporer fra bregner blev mere og mere talrige under mikroskopet hos seniorforsker Sofie Lindström. På sit kontor i De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) i København havde hun i en rum tid arbejdet med at identificere og tælle de forskellige typer af pollen og sporer, der fandtes i borekerner fra de lag af undergrunden, der udgjorde jordoverfladen og havbunden for omkring 201,5 mio. år siden. Det er allersidste del af Triastiden, og så er netop dette tidspunkt kendt som den næstværste masseudryddelse i Jordens historie.
”Her forsvandt næsten tre ud af fire slægter af dyr og planter i havet og måske lige så mange på landjorden,” fortæller hun.
Det var altså en katastrofe værre end den, der udslettede dinosaurerne ca. 145 millioner år senere. Her uddøde nemlig ‘kun’ cirka 40 procent af alle slægterne, dinosaurerne inklusive (Se oversigt over masseudryddelser herunder.)
(Foto: enriquelopezgarre fra Pixabay)
| Tidspunkt (år siden, ca.) | Slægter uddøde (%) | Årsag(er) | |
| Slut Perm (250 mio.) | 83% | Vulkansk aktivitet | |
| Slut Trias (201 mio.) | 73% | Vulkansk aktivitet | |
| Slut Ordovicium (450 mio.) | 52% | Istid | |
| Sen Devon (370 mio.) | 50% | Iltsvind i havet + vulkansk aktivitet | |
| Slut Kridt (66 mio.) | 40% | Meteornedslag + vulkansk aktivitet | |
| Mellem Perm (260 mio.) | 25% | Vulkansk aktivitet |
Krisen i Slut Trias er Sofie Lindströms primære forskningsfelt, og hun omtaler den også som ‘Trias-Jura-hændelsen’ eller ‘Slut Trias-masseudruddelsen’. Ved at analysere datidens sammensætning af pollen, sporer og andre organiske mikrofossiler (tilsammen kaldet palynomorfer) arbejder hun på at finde ud af, præcis hvad der gjorde, at så mange arter forsvandt fra Jordens overflade i den geologisk set meget korte periode på maks. 140.000 år. Her spiller de fossile rester af de små partikler nemlig en vigtig rolle.
”Når planterne har det godt, har økosystemet det for det meste også godt, og når planterne trives, producerer de særligt mange sporer og pollen, som vi kan finde og tælle her mange millioner år efter,” forklarer seniorforskeren.
Det fungerer dog også modsat, så der produceres færre sporer og pollen, når planterne får det dårligt, og på den måde kan forskerne se, hvornår der har været pludselige skift i miljøet, som har påvirket økosystemet negativt. Antal og type af pollen og sporer fungerer simpelthen som en dagbog gennem tid og rum.
Tungmetal og vulkaner
De mange misdannede bregnesporer var dog noget nyt, som Sofie Lindström ikke før havde set i så stort antal i geologiske prøver. Her var det ikke længere kun antallet, men også selve dannelsen af sporen, der var påvirket af noget i miljøet.
Mild til moderat mutation, hvor den tredelte fure er ujævn og utydelig. Mild til moderat mutation, hvor området omkring den tredelte fure er fortyknet og har små udvoksninger. Moderat til svær mutation, hvor furen er utydelig, omgivelserne fortyknet og overfladen deformeret. Svær mutation, hvor intet rigtig ligner det, det skal, og sporen højst sandsynligt er steril.
Seniorforskeren havde dog en mistænkt:
”Et andet forskerhold havde tidligere undersøgt en endnu værre masseudryddelse cirka 100 mio. år tidligere i Slut Perm (den værste i Jordens historie med op mod 85 procent uddøde slægter, red.) og de havde målt nogle ret markante udsving i kviksølv-koncentrationerne i takt med masseudryddelsens forløb. Derfor ville vi gerne undersøge, om kviksølv også kunne have spillet ind i Slut-Trias-massedøden.”
Hun forklarer, at det ekstremt giftige tungmetal kviksølv udsendes som gas fra aktive vulkaner og derfra fordeles i miljøet, hvor det kan gøre stor skade på dyr og planter. Da både Permog Slut Trias-hændelsen netop er kædet sammen med en voldsomt øget vulkansk aktivitet, var det ikke en fjern tanke, at det kunne være forklaringen.
”Det havde længe været hovedforklaringen blandt os geologer, at massedøden dengang nok skyldtes klimaforandringer og følgevirkninger af den store vulkanske aktivitet. De her mutationer kunne bare ikke forklares med klimaforandringer alene,” siger hun.
Opbrud i Pangæa
I Trias sad al landjorden sammen i et superkontinent kaldet Pangæa. I slutningen af Trias begyndte landmasserne dog at splitte op og drive fra hinanden, og det skabte et enormt vulkansk aktivt område langs brudfladen, (orange område). På omkring en halv mio. år udspyede de mange vulkaner i det aktive område så meget lava, at det ville kunne dække hele nutidens Europa fra Uralbjergene til Atlanterhavet under et 230 m tykt lag. Lagene af størknet lava kan stadig ses flere steder, blandt andet i Atlasbjergene i Marokko (ses her t.v. som lyse striber imellem de rødlige lag, afsat i tre perioder med særlig voldsom vulkansk aktivitet). (Illustration: Lykke Sandal og GEUS)
Endnu et søm i kisten
Når de muterede sporer blev sammenholdt med koncentrationen af kviksølv i prøverne fra omkring og under massedøden, stod det hurtigt klart, at der var en sammenhæng mellem de to. Når koncentrationen af kviksølv i miljøet steg, steg antallet og sværhedsgraden af mutationer i bregnesporerne også.
”Min optælling af sporerne viste, at bregnerne over den relativt korte periode på op til 140.000 år, som masseudryddelsen varede, fik flere og værre mutationer. I nogle prøver kunne jeg næsten kun se mutanter, hvilket er meget usædvanligt,” fortæller hun.
Selvom Sofie Lindström gik på jagt i alle de videnskabelige artikler, hun kunne finde, havde ingen beskrevet sammenhængen før, så opdagelsen var ganske ubetrådt grund. Spørgsmålet var derfor, om der virkelig var en sammenhæng mellem mutationer og kviksølv, eller om det var rent tilfældigt, at de to ting fulgte hinanden.
Nogle af forskerne, der havde undersøgt Perm-massedøden, havde godt nok også fundet muterede pollen, men fra fyrretræer. De havde dog kædet mutationerne sammen med øget UV-stråling, som var en følge af, at vulkanske gasser nedbrød det beskyttende ozonlag.
”De havde dog ikke fundet bregnesporer med nævneværdige mutationer, og jeg fandt ikke rigtig nogen fyrrepollen med mutationer. Så det var lidt mystisk. UV-stråling kunne godt have betydning for bregnesporerne i Slut Trias også, men så burde jeg jo også have fundet flere muterede fyrrepollen,” siger hun.
Lignende mutationer
Hun ledte derfor videre i litteraturen og fandt til sidst frem til et enkelt studie, der havde undersøgt tungmetallers påvirkning på nulevende bregner og deres sporer. Resultaterne svarede omtrent til mutationerne i de fossile bregnesporer, hun havde fundet. De havde blandt andet fortykninger i de dele, hvor sporen skal kunne åbne sig, nogle havde delt sig forkert eller hang stadig sammen med søstersporerne i en stor klump. Alt sammen noget, der ville gøre det sværere for bregnen at formere sig, eller måske endda har skabt svagere afkom. Sammenhængen mellem kviksølvmængderne, hun og kollegerne havde målt i prøverne fra Slut Trias, og de fossile bregners mutationer virkede altså ikke helt dum.
”Derfra er det jo forholdsvis nærliggende at forestille sig, at siden kviksølvet har været spredt i hele miljøet, har hele økosystemet formentlig været påvirket på lignende måder,” tilføjer hun.
Det er bare ikke muligt at se i prøverne, fordi de større dyr ikke efterlod målbare spor på samme måde som planterne og mikroalgerne. De tiltagende mutationer i bregnerne kunne altså sagtens have eksisteret i alle andre livsformer også. Oven i gigantiske lavastrømme, syreregn, stigende temperaturer og så videre er det altså ikke mærkeligt, at arterne dengang har lidt et voldsomt knæk.
Tomrummet udfyldes
Selvom bregnernes tiltagende mutationer tydede på, at hele systemet var påvirket af det giftige tungmetal, gik der sjovt nok noget tid, før de selv lod sig mærke med det. Det viser en tidligere undersøgelse, som Sofie Lindström også var med på. Her talte hun nemlig, hvor mange pollen og sporer der var helt generelt i den periode, både fra bregner, træer og mikroalger (Se mere på plakaten: Ekspertniveau: ‘Den enes død’ herunder).
Altså uden at tage højde for mutanter og ikke-mutanter. Den tælling viste, at der faktisk kom flere bregner end før masseudryddelsen. På trods af vulkansk aktivitet, der sendte store mængder kviksølv ud i miljøet i starten af masseudryddelsen, hvor mange andre arter døde. I forhold til før fylder bregnesporerne mere i prøverne. Også selvom det nye studie viser, at de fik flere og værre mutationer.
”Der skete et skift lige omkring masseudryddelsens start, hvor mange af de oprindelige plantesporer fra andre plantetyper stort set forsvandt. I stedet begyndte der at komme flere bregnesporer, hvilket antydede, at bregnerne for en tid trivedes i al den nye plads, der var efterladt fra de andre døde planter,” forklarer Sofie Lindström.
Dog varede det ikke ved. Lige da massedøden egentlig var ved at være forbi, og andre arter igen kom på fode, tog flere bregner et ordentligt dyk i antal.
Nyere vulkankatastrofer
Også i nyere tid har store vulkanudbrud skabt problemer for dyr og planter. Et af de værste udbrud i nyere historisk tid var i 1783, da den islandske spaltevulkan Laki (billedet) gik i udbrud. Den 25 km lange vulkansprække var i konstant udbrud i otte måneder og dækkede nærområdet med 15 km3 lava og aske samt sendte over 100 millioner ton svovldioxid ud i atmosfæren. Det skabte udbredt syreregn og forgiftning af luft, jord og vandløb. En fjerdedel af Islands befolkning døde af sult eller forgiftning den vinter (ca. 10.000 mennesker), og i Nordeuropa var der forhøjet dødelighed og fejlslagen høst i flere år efter. (Foto: Sune S. Selbekk, Store norske leksikon)
”Det kan tolkes som, at bregnerne måske har været mere modstandsdygtige over for kviksølvforgiftning end andre planter, men at de også har en grænse. Da der kommer en stigning i kviksølvkoncentration i slutningen af masseudryddelsen, bliver det for meget for bregnerne, og i hvert fald to bregneslægter lider her et knæk,” siger hun.
”I den værste periode for bregnerne, lige da masseudryddelsen er slut for mange andre arter, er op til 56 procent af sporerne i prøverne mutanter. Mange af dem i svær grad.”
Samtidig med, at nogle bregner går tilbage, går andre slægter mindst lige så meget frem. I hvert fald er der pludselig langt flere pollen og sporer i prøverne fra eksempelvis en træslægt, der minder om sumpcypres, og den nulevende plante padderok.
Masseudryddelser er ikke simple
Kviksølv kan altså, ifølge Sofie Lindström og hendes kolleger bag undersøgelsen, siges sandsynligvis at have spillet en rolle i den næstværste masseudryddelse på Jorden. Dermed ikke sagt, at det nu skal ses som den vigtigste årsag, pointerer hun. Slet ikke. Masseudryddelsen i Slut Trias, og mange af de andre gennem tiden, kan sagtens have haft mange sammenfaldende årsager. Faktorer, der måske ikke i sig selv ville være nok til at skabe en stor krise, men sammen med en række andre mere eller mindre tilfældige hændelser skabte en katastrofe, som dyr og planter ikke kunne tilpasse sig.
”Folk kan generelt godt lide, at masseudryddelser har én årsag, som eksempelvis en meteor eller klimaforandringer, men så enkelt tror jeg ikke det er,” siger seniorforskeren.
Sikkert er det dog, at de store masseudryddelser næsten alle sammen skete i forlængelse af stor vulkansk aktivitet, og at det ganske sikkert har ført både klimaforandringer og øget koncentration af en masse skadelige stoffer med sig. Herunder kviksølv.
Læs mere: En krise i livets historie (Geoviden 1, 2016)
”Men præcis hvor stor en rolle hvert element spiller i de enkelte masseudryddelser som helhed, ved vi stadig ikke. Vi kan indtil videre sige, at kviksølv i hvert fald ser ud til at have haft en voldsom virkning på bregner,” siger seniorforskeren.
Sofie Lindström planlægger nu at arrangere et nyt forsøg med kviksølv i levende bregner under de forhold, som var til stede dengang for lidt over 200 mio. år siden. På den måde kan det måske blive mere klart, præcis hvordan de mange mutationer i de fossile sporer er dannet. Derudover håber hun, at endnu flere vil kaste sig over at forske i årsager til masseudryddelser. Både fordi det er spændende, og fordi
det kan vise sig at blive kritisk nødvendig viden i den klimakrise, vi oplever lige nu, påpeger hun.
”Vi kan jo blandt andet trække en parallel til det, der sker i verden lige nu. Som samfund udleder vi i dag stort set de samme stoffer, som vulkaner udledte inden de store udryddelser. Bare i meget større mængder. Derfor kunne det være en god viden at have i dag.”
Moderne vulkanudbrud
Det globale samfund udleder næsten 100 gange så meget CO2 om året som alle Jordens vulkaner tilsammen. Det fastslog et studie fra Deep Carbon Observatory bragt i Elements Magazine i 2019. I de seneste ti år har vulkaner udledt ca. 0,4 milliarder ton CO2 årligt, mens verdenssamfundet har udledt ca. 37 milliarder ton om året. Det er dog vigtigt at pointere, at den type vulkanisme, der hærgede ved masseudryddelserne i f.eks. Slut Trias, var langt voldsommere end den, vi ser i nutiden. I Slut Trias-hændelsen udledte vulkanerne formentlig ca. 7 milliarder ton CO2 om året i snit (i perioder meget mere). I gennemsnit var det altså stadig kun ca. en femtedel af, hvad mennesker udleder nu. (Foto: Colourbox)
Mød eksperten
Sofie Lindström
Seniorforsker i stratigrafi, De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS)
