Auslöser der Ereignisse waren laut Experten der Helmholtz-Forschungszentren in Kiel und Potsdam die Ausbrüche gigantischer sogenannter Schildvulkane im heutigen Sibirien. Dadurch kam es zu einem Treibhauseffekt durch CO2, der die globale Temperatur stark steigen ließ und weitere komplexe Rückkopplungsprozesse in Gang setzte. Die ebenfalls diskutierte Variante, dass die Freisetzung riesiger Mengen des Treibhausgases Methan die Vorgänge startete, schloss das internationalen Wissenschaftlerteam dabei zugleich aus.
Die Studie
Permian-Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations", Nature Geoscience, 19.10.2020
Den Forschern zufolge führten die Ozeanerwärmung und Ozeanversauerung durch den rein vulkanisch bedingten Anstieg der CO2-Konzentration einerseits dazu, dass kalkbildende Organismen im Meerwasser starben. Die hohe CO2-Konzentration in der Atmosphäre verstärkte andererseits aber auch die Gesteinsverwitterung an Land, wodurch über tausende Jahre große Nährstoffmengen ins Meer gelangten und diese überdüngten. Das führte zu sauerstoffarmen „Todeszonen“ sowie völlig geänderten biologischen Kreisläufen. In der Summe starben die meisten Arten.
Rückschlüsse auf CO2-Konzentration
Ihre Rückschlüsse auf die damaligen Umweltbedingungen zogen die Experten durch die Analyse der Konzentrationen von Isotopen des Elements Bor in versteinerten Schalen fossiler Brachiopoden. Das sind muschelähnliche Organismen, die damals im Meer lebten. Die Werte erlaubten die Rekonstruktion des PH-Werts des Wassers, der wiederum Rückschlüsse auf die damalige CO2-Konzentration erlaubt.
Dazu kamen weitere Daten aus der Analyse von Kohlenstoff-Isotopen. Die Erkenntnisse wurden danach in geochemische Computer-Modelle eingespeist, die die alle damaligen Umweltbedingungen berechneten.
Im Lauf der Erdgeschichte kam es zu fünf großen Massensterben, bei denen in geologisch relativ kurzen Zeiträumen von einigen tausend bis hunderttausend Jahren jeweils ein Großteil aller Lebewesen durch veränderte Umweltbedingungen schlagartig verschwand. Dies beeinflusste den Verlauf der Evolution stark. Das Aussterben an der Perm-Trias-Grenze ist eines davon. Es gilt gemessen am Anteil der ausgestorbenen Arten als das dramatischste Ereignis dieser Art.