Bewohnbarkeit am Rand der Redox-Grenze während des Perm-Trias-Massensterbens

Das Leben am Rand klammernd

Vor etwa 252 Millionen Jahren erlebte die Erde ihr bisher schwerstes bekanntes Aussterben: das endpermische Massensterben, bei dem rund neun von zehn marinen Arten verschwanden. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber weitreichende Frage: Als ein Großteil des tiefen Ozeans an Sauerstoff verarmte, gab es noch Nischen mit atembarem Wasser, in denen Meereslebewesen überdauern konnten? Anhand von Gesteinsschichten aus tropischen Meeren des heutigen Zentraliran untersuchen die Autoren, wie einige flache Meereszonen während der globalen Krise als letzte Zufluchtsorte fungiert haben könnten.

Eine tödliche Zeit in der Erdgeschichte

Die endpermische Krise wurde durch intensive vulkanische Aktivität ausgelöst, vor allem in Sibirien, die gewaltige Mengen Treibhausgase freisetzte. Das Klima erwärmte sich rasch; die Oberflächengewässer der äquatorialen Ozeane erreichten Temperaturbereiche, die für viele Organismen tödlich waren. Die Erwärmung förderte die Schichtung der Ozeane, trennte Oberflächen- von Tiefergewässern und begünstigte weitverbreiteten Sauerstoffverlust in der Tiefe. Viele Forscher stellten sich dies als nahezu globalen „toten Ozean“ vor, doch Computermodelle und fossile Hinweise deuten auf ein ungleichmäßigeres Bild hin, mit Regionen — und Tiefenstufen —, die weiterhin bewohnbar blieben.

Die Gesteine eines antiken tropischen Schelfes lesen

Um diese Idee zu prüfen, konzentrierte sich das Team auf zwei Aufschlüsse, Abadeh und Baghuk, die sich auf einem breiten tropischen Schelf am Rand des Tethys-Ozeans nahe dem Äquator bildeten. Diese Orte sind besonders, weil ihre Sedimente kontinuierlich über das Aussterbeintervall hinweg abgelagert wurden und damit ein detailliertes statt fragmentiertes Archiv liefern. Die Gesteine umfassen fossilreiche Kalksteine aus dem späten Perm, eigenartige knollenförmige Kalksteinstrukturen, die von mikrobiellen Gemeinschaften aufgebaut wurden, sowie darüberliegende dünnbettige Kalksteine und schwarze Schiefer aus dem frühen Trias. Durch die Kombination von Feldbeobachtungen, Fossilinhalten und Messungen zahlreicher chemischer Elemente und Isotope rekonstruierten die Forscher, wie sich Sauerstoff und Nährstoffe in diesen antiken Meeren im Zeitverlauf veränderten.

Chemische Hinweise auf verborgene atembare Gewässer

Bestimmte Elemente in den Gesteinen fungieren als Indikatoren für antike Wasserbedingungen. Sehr niedrige Konzentrationen von Uran und Molybdän sowie hohe Verhältnisse von Thorium zu Uran deuten auf gut belüftetes Meerwasser in den späten Perm-Abschnitten dieser Orte hin. Dieselben Muster ziehen sich über die Aussterbegrenze und durch sowohl die mikrobiellen Kalksteine als auch die schwarzen Schiefer und zeigen, dass die flache Wassersäule über dem Meeresboden im Allgemeinen sauerstoffreich blieb, obwohl weite Teile des globalen Tiefenmeers Sauerstoff verloren. Gleichzeitig gehen Elemente, die mit biologischer Produktivität verbunden sind, wie Nickel, Zink und Phosphor, deutlich vor dem Hauptexinzin zurück. Das legt nahe, dass die lokale Produktivität — und damit die Menge an verwesenem organischem Material, das Sauerstoff verbraucht — zurückging, was half, das Wasser trotz globalem Umweltstress atembar zu halten.

Eine wandernde unsichtbare Grenze

Eines der aufschlussreichsten Signale stammt von Mangan, einem Element, das sich in sauerstoffreichen gegenüber sauerstoffarmen Gewässern unterschiedlich verhält. Die Gesteine zeigen starke Spitzen im Mangangehalt direkt um das Aussterbeintervall in beiden Profilen. Dieses Muster passt zu einem Szenario, in dem Mangan in sauerstoffarmen Tiefenwässern gelöst aufstieg, bis es auf oxygeniertes Oberflächenwasser traf, wo es zu festen Partikeln umwandelte und absank. Diese Anreicherungen deuten darauf hin, dass die unsichtbare Grenze zwischen sauerstoffarmen und sauerstoffreichen Schichten wiederholt auf- und abwanderte, manchmal in den flachen Schelf vordrang, dort aber nie dauerhaft blieb. Anders gesagt: Der zentrale Tethys-Schelf lag am Rand einer sich bewegenden Redox-Grenze — einer dynamischen Front zwischen tödlichen und überlebensfähigen Bedingungen.

Winzige Sauerstofffabriken und durchmischte Meere

Die Studie untersucht auch, wie Sauerstoff diesen prekären Zufluchten zugeführt wurde. Zwei Hauptquellen sind wahrscheinlich: direkte Durchmischung mit der Atmosphäre, besonders in wellenaufgewühlten flachen Gewässern, und lokale Sauerstoffproduktion durch photosynthetische Mikroben, die die mikrobiellen Strukturen aufbauten. Fossilien und Texturen innerhalb der Gesteine zeigen vielfältige bodenbewohnende Tiere, die zwischen und innerhalb dieser mikrobiellen Hügel lebten, was darauf hindeutet, dass zumindest zeitweise Fenster gastfreundlicher Bedingungen existierten. Moderne mikrobielle Matten oxygenieren jedoch typischerweise nur eine sehr dünne Schicht des umgebenden Wassers, sodass die Autoren argumentieren, dass der Luft–Meer‑Austausch, unterstützt durch Wind und Wellen, wahrscheinlich neben mikrobieller Aktivität eine wichtige Rolle spielte.

Was das für Leben unter Stress bedeutet

Zusammengefasst zeigen die Belege, dass selbst während des größten marinen Aussterbens der Erde einige flache tropische Schelfe überwiegend oxygeniert blieben, obwohl sie wiederholt von Einschwemmungen sauerstoffarmen Tiefenwassers bedroht wurden. Niedrigere Produktivität hielt die Sauerstoffnachfrage gering, während Durchmischung mit der Atmosphäre und lokale Photosynthese die Oberflächengewässer versorgten. Diese Zonen hätten oxygenabhängigen Organismen seltene Zufluchtsorte geboten, obwohl schnell verschiebbare Grenzen und chemischer Stress die Biodiversität stark beeinträchtigten. Die Arbeit unterstreicht, dass vergangene Massensterben keine einheitlich toten Ozeane erzeugten, sondern ein Flickenteppich aus feindlichen Tiefen und fragilen Zufluchtsorten schufen — ein Muster, das für das Verständnis der Reaktionen des Lebens auf schwere Umweltveränderungen heute entscheidend sein kann.

Zitation: Bagherpour, B., Ardakani, O.H., Herwartz, D. et al. Habitability at the edge of the redox boundary during the Permian–Triassic mass extinction. Sci Rep 16, 12469 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47893-w

Schlüsselwörter: Perm-Trias-Aussterben, Meeres­sauerstoff, Tethys-Ozean, flache marine Zufluchtsorte, Massensterben