Bewoonbaarheid aan de rand van de redoxgrens tijdens de Perm-Trias massauitsterving

Leven dat zich aan de rand vasthoudt

Ongeveer 252 miljoen jaar geleden onderging de aarde haar ernstigste bekende uitsterving: de eind-Perm massauitsterving, waarbij ongeveer negen van de tien mariene soorten verdwenen. Deze studie stelt een bedrieglijk eenvoudige vraag met grote gevolgen voor hoe leven catastrofes overleeft: toen het grootste deel van de diepe oceaan ontdaan raakte van zuurstof, bestonden er toen nog pockets van ademend water waar marien leven zich kon vasthouden? Door gesteentelagen uit oude tropische zeeën in het huidige centraal-Iran te bestuderen, onderzoeken de auteurs hoe sommige ondiepe mariene zones als laatste toevluchtsoorden tijdens een wereldwijde crisis hebben kunnen fungeren.

Een dodelijke periode in de geschiedenis van de aarde

De eind-Perm crisis werd aangedreven door intense vulkanische activiteit, vooral in Siberië, die enorme hoeveelheden broeikasgassen uitstootte. Het klimaat verwarmde snel; oppervlaktewateren in de evenaargebieden van de oceanen stegen naar temperatuurbereiken die voor veel organismen dodelijk zouden zijn. Opwarming bevorderde de stratificatie van de oceanen, waardoor oppervlaktewateren van diepere lagen werden gescheiden en wijdverspreide zuurstofverlies in de diepte werd gestimuleerd. Veel onderzoekers hebben dit voorgesteld als een vrijwel wereldwijde "dode oceaan", maar computermodellen en sommige fossiele aanwijzingen suggereren dat het beeld meer ongelijkmatig was, met sommige regio’s — en sommige watervlakken — die bewoonbaar bleven.

De gesteenten van een oude tropische plaat lezen

Om deze hypothese te testen richtte het team zich op twee gesteentereeksen, Abadeh en Baghuk, die zich vormden op een brede tropische plaat langs de rand van de Tethysoceaan, dicht bij de evenaar. Deze locaties zijn bijzonder omdat hun sedimenten continu opstapelden over het uitstervingsinterval, waardoor een gedetailleerd in plaats van gefragmenteerd archief bewaard bleef. De gesteenten omvatten fossielrijke kalkstenen uit het Laat-Perm, eigenaardige knobbelige kalksteenstructuren opgebouwd door microbiele gemeenschappen, en daarbovenop dunlagen kalksteen en zwarte schalie uit het vroegste Trias. Door veldobservaties, fossiele samenstelling en metingen van vele chemische elementen en isotopen te combineren, reconstrueerden de onderzoekers hoe zuurstof en voedingsstoffen in deze oude zeeën in de loop van de tijd veranderden.

Chemische aanwijzingen voor verborgen ademend water

Bepaalde elementen in de gesteenten fungeren als indicatoren voor oude watercondities. Zeer lage concentraties uraan en molybdeen, samen met hoge verhoudingen thorium tot uraan, wijzen op goed geoxygeneerd zeewater tijdens het Laat-Perm op deze locaties. Diezelfde patronen zetten zich voort door de uitstervingshorizon en door zowel de microbiële kalkstenen als de zwarte schalie, wat aangeeft dat de ondiepe waterkolom boven de zeebodem over het algemeen geoxygeneerd bleef, zelfs toen veel van de wereldwijde diepe oceaan zuurstof verloor. Ondertussen nemen elementen die samenhangen met biologische productiviteit, zoals nikkel, zink en fosfor, scherp af vóór de hoofdtop van de uitsterving. Dit suggereert dat de lokale productiviteit — en daarmee de hoeveelheid verterend organisch materiaal dat zuurstof verbruikt — daalde, waardoor het water ademend kon blijven ondanks wereldwijde milieu-stress.

Een bewegende onzichtbare grens

Een van de meest onthullende signalen komt van mangaan, een element dat zich anders gedraagt in zuurstofrijke versus zuurstofarme wateren. De gesteenten tonen sterke pieken in mangaaninhoud precies rond het uitstervingsinterval in beide secties. Dit patroon past bij een scenario waarin mangaan oploste in zuurstofarme dieper water en omhoog steeg totdat het zuurstofrijke oppervlaktewater bereikte, waar het veranderde in vaste deeltjes en zonk. Deze verrijkingen impliceren dat de onzichtbare grens tussen zuurstofarme en zuurstofrijke lagen herhaaldelijk omhoog en omlaag schoof, soms het ondiepe continentaal plat binnendringend maar daar nooit permanent blijvend. Met andere woorden: het centrale Tethys-plat lag op de rand van een bewegende redoxgrens — een dynamisch front tussen dodelijke en leefbare omstandigheden.

Microscopische zuurstoffabriekjes en opgewervelde zeeën

De studie beschouwt ook hoe zuurstof aan deze kwetsbare toevluchtsoorden werd geleverd. Twee belangrijke bronnen zijn waarschijnlijk: directe uitwisseling met de atmosfeer, vooral in door golven onstuimde ondiepe wateren, en lokale zuurstofproductie door fotosynthetische microben die de microbialietstructuren opbouwen. Fossielen en texturen in de gesteenten tonen diverse bodembewonende dieren die leefden tussen en binnen deze microbiële heuvels, wat suggereert dat er op zijn minst korte vensters van gastvrije condities bestonden. Moderne microbiele matten oxygenëren echter doorgaans slechts een zeer dunne laag van het omringende water, dus de auteurs betogen dat lucht–zeewisseling, ondersteund door wind en golven, waarschijnlijk een belangrijke rol speelde naast microbiele activiteit.

Wat dit betekent voor leven onder stress

Gecombineerd tonen de bewijzen aan dat zelfs tijdens de grootste mariene uitsterving van de aarde sommige ondiepe tropische platen grotendeels geoxygeneerd bleven, hoewel ze herhaaldelijk werden bedreigd door insluitsels van zuurstofarm diep water. Lagere productiviteit hield de zuurstofvraag laag, terwijl menging met de atmosfeer en lokale fotosynthese de bovenste waterlagen van zuurstof voorzagen. Deze zones zouden zeldzame toevluchtsoorden hebben geboden voor zuurstofafhankelijke organismen, zelfs toen snel verschuivende grenzen en chemische stress een zware tol eisten van de biodiversiteit. Het werk benadrukt dat vroegere massauitstervingen geen uniform dode oceanen opleverden; in plaats daarvan ontstond een lappendeken van vijandige dieptes en fragiele toevluchtsoorden — een patroon dat cruciaal kan zijn voor het begrijpen hoe leven vandaag reageert op ernstige milieuwijzigingen.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: Perm-Trias uitsterving, oceaanzuurstof, Tethysoceaan, ondiepe mariene toevluchtsoorden, massauitsterving