Ongeveer een kwart miljard jaar geleden trof een apocalyps de aarde. Bekend als de Grote Dying, eiste het meer levens dan enig ander massaal uitsterven dat de wetenschap kent, inclusief degene die 65 miljoen jaar geleden in de niet-aviaire dinosaurussen deed. Meer dan 90 procent van alle soorten op de planeet werd weggevaagd, van pantserbeklede trilobieten in de oceanen tot gigantische reptielen op het land. De menigte vreemde wezens verdween en maakte plaats voor de voorouders van moderne flora en fauna.
gerelateerde inhoud
- Enorme vulkaanuitbarstingen veroorzaakten het 'grote sterven' van de aarde
- Hoe een enkele daad van evolutie bijna al het leven op aarde heeft weggevaagd
De oorzaak van de ramp is al lang onderwerp van discussie - theorieën variëren van een asteroïde-impact tot methaan-boeren. Het meest populaire scenario begint met vulkanen in het huidige Siberië, dat op het juiste moment uitbrak om een hele reeks problemen, waaronder klimaatverandering, te hebben afgetrapt. Nu heeft een team van onderzoekers fysiek bewijs gevonden dat extreem bijtende zure regen gecreëerd door deze enorme uitbarstingen een rol had kunnen spelen in het verlies van mensenlevens.
"Voor het eerst kunnen we zeggen dat bodems uit deze tijd een zuurtegraad hebben die vergelijkbaar is met die van azijn, " zegt Mark Sephton, een geoloog aan het Imperial College in Londen wiens team de bevinding in februari zal publiceren in het tijdschrift Geology.
Sephton en zijn collega's onderzochten sporen van oude bodems in rotslagen die dateren uit het uitsterven, dat plaatsvond aan het einde van de Perm periode ongeveer 250 miljoen jaar geleden. Op dit moment werden alle landmassa's van de wereld samengesmolten in het supercontinent Pangea. De rotsen, opgegraven in wat nu Noord-Italië is, bevatten een bijzonder intrigerende substantie: vanilline, dezelfde molecule die vanille zijn smaak en aroma geeft.
Mark Sephton en studie co-auteur Cindy Looy onderzoeken de grens tussen Perm en Trias in de Butterloch Canyon in Italië. (Met dank aan Mark Sephton) Vanilline wordt van nature geproduceerd door planten en wordt in hout gevonden. Maar het zou niet lang alleen moeten overleven in de grond, waar bacteriën enzymen afgeven die het afbreken. Het vinden van aanzienlijke hoeveelheden die honderden miljoenen jaren bewaard zijn gebleven, was nog verbazingwekkender.
"Het is zeker ongebruikelijk", zegt Tim Bugg, een biologische scheikundige aan de Universiteit van Warwick die niet bij het onderzoek betrokken was. "Het zien van vanilline accumuleert waarschijnlijk een gebrek aan bacteriële afbraakactiviteit."
Om de lethargie van de bacteriën te verklaren, wenden de onderzoekers zich tot de zuivelindustrie voor inspiratie. Melkproducenten brengen hun dranken vaak op smaak door een scheutje vanille toe te voegen. Experimenten hebben aangetoond dat verzurende melk het additief beschermt en de smaak verlengt, omdat de lage pH de enzymen deactiveert die zich anders op vanilline zouden richten.
De activiteit van bodembacteriën in het wild kan op dezelfde manier gevoelig zijn voor zuur, wat ook zou verklaren waarom de Italiaanse rotsen relatief lage hoeveelheden van een chemische stof bevatten die vanillezuur wordt genoemd en die meestal wordt geproduceerd door vanilline smakkende bacteriën. "Onze gegevens passen bij het idee dat zure regen ervoor zorgde dat de microben ophielden met functioneren", zegt Henk Visscher, paleo-ecoloog aan de Universiteit Utrecht en lid van Sephton's team.
Studies van zure regen geproduceerd in de 20e eeuw, voornamelijk door fossiele brandende energiecentrales, hebben aangetoond dat het ecosystemen kan verstoren. De giftige neerslag verwijdert voedingsstoffen uit de bodem en beschadigt planten. Een verlies aan vegetatie zou kunnen hebben geleid tot wijdverspreide erosie, speculeert Septhon, en een tekort aan voedsel dat het leven moeilijker maakt voor dieren hoger in de voedselketen.
Een licht microfoto toont de weefselschade aan een sparrenblad door zure regen. (Science Photo Library / Corbis) De bevinding is welkom nieuws voor Benjamin Black, nu een geoloog aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Tijdens het MIT hielp hij bij het maken van een computersimulatie die de hoeveelheid en de ernst van zure regen schatte die door de Siberische uitbarstingen had kunnen worden geproduceerd. "Mijn hoop toen ik die voorspelling deed, was dat we manieren zouden vinden om het te testen", zegt Black.
Het in 2013 gepubliceerde model suggereerde dat koolstofdioxide dat werd uitgestoten door de uitbarstingen de pH van regen had kunnen verlagen tot ongeveer 4, de zuurgraad van tomatensap. Voeg zwaveldioxide toe, nog een veel voorkomende vulkanische emissie, en de zuurgraad zou honderdvoudig kunnen zijn verslechterd - het noordelijk halfrond zou kunnen zijn geschuurd door uitbarstingen van regen zo zuur als onverdund citroensap.
"Het kan geen toeval zijn dat vanilline precies op dit moment opduikt", zegt Greg Retallack, een paleobotanist aan de Universiteit van Oregon die niet betrokken was bij het onderzoek. Maar hij waarschuwt dat deze nieuwe en onbekende benadering van het bestuderen van oude gronden zorgvuldig moet worden onderzocht. Retallack vraagt zich ook af of de uitstoot van zwaveldioxide door de Siberische vulkanen zo'n wereldwijde impact had kunnen hebben. De verontreinigende stof vormt meestal zware aerosoldeeltjes die uit de lucht regenen, waardoor de afstand beperkt wordt.
De zware zure regen voorgesteld door het team van Sephton zou in plaats daarvan het werk kunnen zijn geweest van een kleinere uitbarsting dicht bij de bestudeerde site, suggereert Retallack. Een andere mogelijkheid is dat microben onder bepaalde omstandigheden zwavelzuur kunnen produceren en hun omgeving zelf kunnen verzuren. In beide gevallen zou de daling van de bodem-pH beperkt zijn geweest tot de regio.
Voor een wereldwijde zure regenepidemie kan het nodig zijn verder te kijken. Sporen van oude gronden die dateren uit de Great Dying zijn niet alleen in Italië, maar ook op plaatsen zoals China en Groenland opgedoken. Toekomstige studies kunnen testen of deze rotsen ook een vleugje vanille bevatten.
