Informatie

Welke uitstervingsgebeurtenis heeft het grootste deel van de organismen gedood?


Het uitsterven van P-T (ook bekend als de Great Dying) wordt meestal als de ergste beschouwd - Wikipedia stelt bijvoorbeeld:

Het is de ernstigste bekende uitstervingsgebeurtenis ter wereld, waarbij tot 96% van alle mariene soorten en 70% van de gewervelde landdieren uitsterven. Het is de enige bekende massale uitsterving van insecten. Ongeveer 57% van alle families en 83% van alle geslachten stierven uit. Omdat er zoveel biodiversiteit verloren ging, duurde het herstel van het leven op aarde aanzienlijk langer dan na enige andere uitstervingsgebeurtenis, mogelijk tot 10 miljoen jaar.

Vermoedelijk is de "96% van alle mariene soorten" (die verwijst naar twee boeken, die ik geen van beide heb) in termen van meercellig mariene soorten of een vergelijkbare subcategorie die gemakkelijker te observeren is in het fossielenbestand (ik kan het mis hebben).

Mijn vraag is deze: zou de Great Oxygenation Event niet een groter deel van de organismen hebben gedood (rekening houdend met alle organismen)?

Ik weet dat we geen gegevens hebben die ons kunnen vertellen hoeveel er stierven in de GOE en daarom is deze vraag noodzakelijkerwijs speculatief, maar zeker zouden bijna alle organismen vóór de GOE verplichte anaëroben zijn geweest (en daarom zuurstof als giftig bevonden) ?

Waar ik niet zeker van ben, is hoe eencellige organismen het deden bij recentere (Phanerozoïsche) uitstervingen, aangezien de meeste discussie lijkt te gaan in termen van opisthokonts (d.w.z. dieren + schimmels) en archaeplastidanen (d.w.z. planten + algen).


Dit is een geweldige vraag. Ik besloot het te onderzoeken en dit is wat ik vond. Om de een of andere reden staat de GOE niet op de lijsten van de "big 5" massa-extincties. De vraag is waarom?

Ik denk dat het komt door het tempo van het evenement. De gebeurtenis wordt beschreven als 2,45-2,32 miljard jaar geleden.

Dit is een tijdschaal in miljarden jaren. Het is dus niet echt een echte massa-extinctie. Er is weinig bekend over de tijdschaal van de evolutie van cyanobacteriële lijnen.


K-T uitsterven

Onze redacteuren zullen beoordelen wat je hebt ingediend en bepalen of het artikel moet worden herzien.

K-T uitsterven, afkorting van Krijt-Tertiair uitsterven, ook wel genoemd K-Pg uitsterven of Krijt-Paleogeen uitsterven, een wereldwijde uitstervingsgebeurtenis die verantwoordelijk is voor het elimineren van ongeveer 80 procent van alle diersoorten op of zeer dicht bij de grens tussen het Krijt en het Paleogeen, ongeveer 66 miljoen jaar geleden. Het uitsterven van K-T werd gekenmerkt door de eliminatie van vele lijnen van dieren die belangrijke elementen waren van het Mesozoïcum (251,9 miljoen tot 66 miljoen jaar geleden), waaronder bijna alle dinosauriërs en veel ongewervelde zeedieren. Het evenement dankt zijn naam aan het Duitse woord Kreide, wat "krijt" betekent (wat verwijst naar het kalkachtige sediment van het Krijt), en het woord Tertiair, dat traditioneel werd gebruikt om de tijdsperiode te beschrijven die de Paleogene en Neogene perioden overspande. Het uitsterven van K-T staat op de derde plaats in ernst van de vijf belangrijkste uitstervingsepisodes die de tijdspanne van geologische tijd onderbreken.

De enige lijnen van archosauriërs - de groep reptielen die de dinosaurussen, vogels en krokodilachtigen bevat - die het uitsterven hebben overleefd, waren de lijnen die leidden tot moderne vogels en krokodilachtigen. Van de planktonische mariene flora en fauna bleef slechts ongeveer 13 procent van de coccolithophore en planktonische foraminiferen geslachten in leven. Onder vrijzwemmende weekdieren stierven de ammonoïden en belemnoïden uit. Onder andere ongewervelde zeedieren stierven de grotere foraminiferen (orbitoïden) uit en de hermatypische koralen werden teruggebracht tot ongeveer een vijfde van hun geslachten. Rudistische tweekleppigen verdwenen ook, evenals tweekleppigen met een liggende (of gedeeltelijk begraven) levenswijze, zoals Exogyra en Gryphaea. De stratigrafisch belangrijke inoceramiden stierven ook uit.

De massale uitsterving was heel verschillend tussen, en zelfs tussen, andere mariene en terrestrische organismen. Landplanten lijken het beter te hebben gedaan dan landdieren, maar er zijn aanwijzingen voor wijdverbreide uitsterving van soorten van angiospermen en andere dramatische verschuivingen onder Noord-Amerikaanse plantengemeenschappen. Het is belangrijk op te merken dat sommige groepen reptielen ruim voor de K-T-grens zijn uitgestorven, waaronder vliegende reptielen (pterosauriërs) en zeereptielen (plesiosauriërs, mosasauriërs en ichthyosauriërs). Onder de overlevende reptielengroepen werden schildpadden, krokodilachtigen, hagedissen en slangen niet of slechts in geringe mate aangetast. De effecten op amfibieën en zoogdieren waren ook relatief mild. Deze patronen lijken vreemd, gezien hoe gevoelig voor het milieu en de beperkte leefomgeving van veel van die groepen vandaag de dag.

In de loop der jaren zijn er veel hypothesen geopperd om het uitsterven van dinosauriërs te verklaren, maar slechts een paar hebben serieuze aandacht gekregen. De uitroeiing van de dinosauriërs is al twee eeuwen een raadsel voor paleontologen, geologen en biologen. Voorgestelde oorzaken zijn ziekte, hittegolven en de daaruit voortvloeiende steriliteit, ijskoude perioden, de opkomst van ei-etende zoogdieren en röntgenstralen van een nabijgelegen exploderende supernova. Sinds het begin van de jaren tachtig is er echter veel aandacht voor de zogenaamde 'asteroïdentheorie', geformuleerd door de Amerikaanse wetenschappers Walter Alvarez en Luis Alvarez. Deze theorie stelt dat een inslag van een bolide (meteoriet of komeet) de uitstervingsgebeurtenis heeft veroorzaakt door een enorme hoeveelheid rotsafval in de atmosfeer uit te werpen, waardoor de aarde enkele maanden of langer in duisternis wordt gehuld. Omdat er geen zonlicht in deze wereldwijde stofwolk kon doordringen, stopte de fotosynthese, wat resulteerde in de dood van groene planten en de verstoring van de voedselketen.

Er is veel bewijs in de rockplaat dat deze hypothese ondersteunt. Een enorme krater met een diameter van 180 km (112 mijl) die dateert uit het einde van het Krijt werd ontdekt begraven onder sedimenten van het schiereiland Yucatán in de buurt van Chicxulub, Mexico. Een tweede, kleinere krater, die ongeveer 2.000 tot 5.000 jaar ouder is dan die bij Chicxulub, werd in 2002 ontdekt in Boltysh in Oekraïne. Het bestaan ​​ervan verhoogt de mogelijkheid dat het uitsterven van K-T het resultaat was van meerdere bolide-inslagen. Bovendien zijn tektieten (gebroken zandkorrels die kenmerkend zijn voor meteorietinslagen) en het zeldzame-aarde-element iridium, dat alleen diep in de aardmantel en in buitenaardse rotsen voorkomt, gevonden in afzettingen die verband houden met het uitsterven. Er zijn ook aanwijzingen voor een aantal spectaculaire bijwerkingen van een bolide-impact, waaronder een enorme tsunami die aanspoelde aan de kust van de Golf van Mexico en wijdverbreide bosbranden veroorzaakt door een vuurbal van de impact.

Ondanks dit sterke bewijs stuitte de asteroïde-theorie op scepsis bij sommige paleontologen, waarbij sommige agitatie voor aardse factoren de oorzaak van het uitsterven waren en anderen beweerden dat de hoeveelheid iridium die door een inslag werd verspreid, werd veroorzaakt door een kleiner object, zoals een komeet. Een enorme uitstorting van lava, bekend als de Deccan Traps, vond plaats in India aan het einde van het Krijt. Sommige paleontologen geloven dat de koolstofdioxide die deze stromen vergezelde een wereldwijd broeikaseffect veroorzaakte dat de planeet enorm opwarmde. Anderen merken op dat tektonische plaatbewegingen een grote herschikking van de landmassa's van de wereld veroorzaakten, vooral tijdens het laatste deel van het Krijt. De klimaatveranderingen als gevolg van een dergelijke continentale drift zouden een geleidelijke verslechtering van habitats kunnen hebben veroorzaakt die gunstig waren voor de dinosauriërs en andere diergroepen die met uitsterven werden bedreigd. Het is natuurlijk mogelijk dat plotselinge catastrofale verschijnselen, zoals een inslag van een asteroïde of een komeet, hebben bijgedragen aan een verslechtering van het milieu die al door aardse oorzaken is veroorzaakt.

De redacteuren van Encyclopaedia Britannica Dit artikel is voor het laatst herzien en bijgewerkt door John P. Rafferty, redacteur.


Ordovicium-siluur uitsterven: 440 miljoen jaar geleden

Kleine mariene organismen stierven uit.

Devoon uitsterven: 365 miljoen jaar geleden

Veel tropische mariene soorten stierven uit.

Perm-trias uitsterven: 250 miljoen jaar geleden

De grootste massale uitstervingsgebeurtenis in de geschiedenis van de aarde trof een reeks soorten, waaronder veel gewervelde dieren.

Trias-juras uitsterven: 210 miljoen jaar geleden

Door het uitsterven van andere gewervelde soorten op het land konden dinosaurussen floreren.

Krijt-tertiair uitsterven: 65 miljoen jaar geleden

Hoe het te noemen?

Wetenschappers verwijzen naar het grote uitsterven dat de niet-aviaire dinosaurussen heeft uitgeroeid als het K-T-uitsterven, omdat het plaatsvond aan het einde van het Krijt en het begin van het Tertiair. Waarom niet C-T? Geologen gebruiken "K" als een afkorting voor Krijt. "C" is een afkorting voor een eerdere periode, het Cambrium.

Dageraad van een nieuw tijdperk

Het uitsterven dat 65 miljoen jaar geleden plaatsvond, heeft ongeveer 50 procent van de planten en dieren uitgeroeid. De gebeurtenis is zo opvallend dat het een belangrijk keerpunt in de geschiedenis van de aarde markeert, het einde van de geologische periode die bekend staat als het Krijt en het begin van het Tertiair.


6e massale uitsterving

Hoewel we massale uitstervingsgebeurtenissen over het algemeen als historische gebeurtenissen beschouwen, beweren veel wetenschappers dat we momenteel aan het begin staan ​​van een nieuwe massale uitstervingsgebeurtenis. In feite kunnen we van de soorten die we kunnen meten en observeren die uitsterven, de algehele snelheid van uitsterven schatten. Dit percentage is veel hoger dan in de meeste perioden van de geschiedenis. Bovendien kan deze 6e massa-extinctie volledig worden veroorzaakt door menselijk handelen.

Ongeveer 10.000 jaar geleden begonnen mensen landbouw te ontwikkelen. Terwijl ze het vermogen kregen om voedsel te verbouwen en op te slaan, begonnen onze voorouders ook de omgeving aan te passen om ons meer ruimte te geven voor landbouw. De industriële revolutie, die ongeveer 300 jaar geleden begon, gaf ons een groter vermogen om de omgeving te veranderen. We ontwikkelden tractoren en kettingzagen om bossen te kappen voor het verbouwen van gewassen of dieren. Verder stoten deze machines koolstofdioxide uit en onze dieren stoten methaan uit, beide broeikasgassen. Het vrijkomen van deze gassen verandert de samenstelling van de atmosfeer, wat op zijn beurt het klimaat ontwricht.

Helaas gaan deze veranderingen zo snel dat wetenschappers er niet helemaal zeker van zijn dat we ze nu kunnen terugdraaien. De snelheid van verandering is belangrijk omdat dieren zich alleen gedurende lange tijd kunnen aanpassen. Als een verandering te snel gebeurt, zullen veel dieren uitsterven omdat ze zich niet op tijd kunnen aanpassen. We zien nu al grote groepen dieren lijden, zoals amfibieën en koraalriffen, die beide afhankelijk zijn van specifieke hoeveelheden water en temperaturen om te overleven.


Zilveren omlijning?

Hoe gruwelijk ze ook moeten zijn geweest, massale uitstervingsgebeurtenissen waren niet allemaal slecht nieuws voor degenen die het overleefden. Het uitsterven van de grote, dominante landdinosaurussen zorgde ervoor dat kleinere dieren konden overleven en gedijen. Nieuwe soorten kwamen op en namen nieuwe niches aan, dreven de evolutie van het leven op aarde en vormden de toekomst van natuurlijke selectie op verschillende populaties. Het einde van de dinosauriërs kwam vooral de zoogdieren ten goede, wiens opkomst leidde tot de opkomst van mensen en andere soorten op aarde vandaag.

Sommige wetenschappers geloven dat we ons in het begin van de 21e eeuw midden in de zesde grote massa-extinctie bevinden. Omdat deze gebeurtenissen vaak miljoenen jaren beslaan, is het mogelijk dat de klimaatveranderingen en veranderingen op aarde - fysieke veranderingen in de planeet - die we meemaken, het uitsterven van verschillende soorten zullen veroorzaken en in de toekomst zullen worden gezien als een massale uitstervingsgebeurtenis.


Eind-Perm uitsterven, die de meeste soorten op aarde heeft uitgeroeid, was onmiddellijk in geologische tijd

Sam Bowring (voor) en voormalig afgestudeerde student Seth Burgess inspecteren de eind-Perm-uitstervingshorizon bij Penglaitan. Krediet: Shuzhong Shen

De ernstigste massa-extinctie in de geschiedenis van de aarde vond plaats met bijna geen vroege waarschuwingssignalen, volgens een nieuwe studie door wetenschappers van MIT, China en elders.

De massa-extinctie aan het einde van het Perm, die 251,9 miljoen jaar geleden plaatsvond, doodde meer dan 96 procent van de mariene soorten van de planeet en 70 procent van het aardse leven - een wereldwijde vernietiging die het einde van de Perm-periode markeerde.

De nieuwe studie, vandaag gepubliceerd in de GSA-bulletin, meldt dat er in de ongeveer 30.000 jaar voorafgaand aan het einde van het Perm uitsterven, er geen geologisch bewijs is dat soorten beginnen uit te sterven. De onderzoekers vonden ook geen tekenen van grote schommelingen in de temperatuur van de oceaan of dramatische stromen van koolstofdioxide in de atmosfeer. Toen oceaan- en landsoorten uitstierven, deden ze dat massaal, gedurende een periode die geologisch ogenblikkelijk was.

"We kunnen met zekerheid zeggen dat er geen eerste pulsen van uitsterven binnenkwamen", zegt co-auteur Jahandar Ramezani, een onderzoekswetenschapper bij het MIT-departement voor aard-, atmosfeer- en planetaire wetenschappen. "Een levendig marien ecosysteem ging door tot het einde van het Perm, en dan verdwijnt het leven. En het grote resultaat van dit artikel is dat we geen vroege waarschuwingssignalen van het uitsterven zien. Alles gebeurde geologisch erg snel."

Ramezani's co-auteurs zijn onder meer Samuel Bowring, hoogleraar geologie aan het MIT, samen met wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen, het National Museum of Natural History en de University of Calgary.

Ontbrekende stukjes vinden

Al meer dan twee decennia hebben wetenschappers geprobeerd de timing en duur van de massa-extinctie aan het einde van het Perm vast te stellen om inzicht te krijgen in de mogelijke oorzaken ervan. De meeste aandacht is besteed aan goed bewaarde lagen fossielrijke rotsen in het oosten van China, op een plaats die bij geologen bekend staat als de Meishan-sectie. Wetenschappers hebben vastgesteld dat dit gedeelte van sedimentair gesteente werd afgezet in een oud oceaanbekken, net voor en iets na het uitsterven aan het einde van het Perm. Als zodanig wordt gedacht dat de Meishan-sectie tekenen van hoe het leven op aarde en het klimaat verging in de aanloop naar de rampzalige gebeurtenis te behouden.

Microscoopopname van zirkoonkristallen gescheiden voor U-Pb-isotopen daterend uit het nieuwste Perm-asbed in Penglaitan. Krediet: Jahan Ramezani

"Het Meishan-gedeelte is echter afgezet in een diepe wateromgeving en is sterk gecondenseerd", zegt Shuzhong Shen van het Nanjing Institute of Geology and Paleontology in China, die het onderzoek leidde. "Het rockrecord is mogelijk onvolledig." Het hele uitstervingsinterval bij Meishan omvat slechts 30 centimeter oude sedimentaire lagen, en hij zegt dat het waarschijnlijk is dat er perioden waren in deze specifieke oceaanomgeving waarin sedimenten niet bezonken, waardoor "depositionele hiaten" ontstonden waarin enig bewijs van leven of omgevingscondities kan zijn niet zijn opgenomen.

In 1994 nam Shen Bowring, samen met paleobioloog Doug Erwin, nu curator van paleozoïsche ongewervelde dieren in het National Museum of Natural History en een co-auteur van het artikel, op zoek naar een vollediger uitstervingsverslag in Penglaitan, een veel minder bestudeerde sectie van rots in de Zuid-Chinese provincie Guangxi. De Penglaitan-sectie is wat geologen beschouwen als 'zeer uitgebreid'. Vergeleken met Meishan's 30 centimeter sediment, vormen de sedimentaire lagen van Penglaitan een veel meer uitgebreide 27 meter die in dezelfde periode werden afgezet, net voordat de belangrijkste uitsterving plaatsvond.

"Het komt uit een ander deel van het oude oceaanbekken, dat dichter bij het continent was, waar je koraalriffen en veel meer sedimentatie en biologische activiteit zou kunnen vinden", zegt Ramezani. "Dus we kunnen veel meer zien, zoals in wat er gebeurt in de omgeving en met het leven, in dezelfde periode."

De onderzoekers verzamelden en analyseerden nauwgezet monsters uit meerdere lagen van de Penglaitan-sectie, inclusief monsters van asbedden die werden afgezet door vulkanische activiteit die plaatsvond toen de nabijgelegen zeebodem langzaam onder continentale korst werd verpletterd. Deze asbedden bevatten zirkonen - kleine minerale korrels die uranium en lood bevatten, waarvan onderzoekers de verhoudingen kunnen meten om de ouderdom van de zirkoon te bepalen, en het asbed waaruit het kwam.

Ramezani en zijn collega's gebruikten deze geochronologische techniek, grotendeels ontwikkeld door Bowring, om met hoge precisie de ouderdom te bepalen van meerdere asbedlagen in het Penglaitan-gedeelte. Uit hun analyse konden ze vaststellen dat het uitsterven aan het einde van het Perm plotseling plaatsvond, ongeveer 252 miljoen jaar geleden, 31.000 jaar.

Het team analyseerde ook sedimentaire lagen op fossielen, evenals zuurstof- en koolstofisotopen, die iets kunnen vertellen over de oceaantemperatuur en de toestand van de koolstofcyclus op het moment dat de sedimenten werden afgezet. Uit het fossielenbestand verwachtten ze dat golven van soorten zouden uitsterven in de aanloop naar de definitieve uitstervingshorizon. Evenzo verwachtten ze grote veranderingen in de temperatuur en chemie van de oceaan, die de naderende ramp zouden signaleren.

Microfoto (foto met microscoopglaasje) met een fossiel van een Perm-foraminifer (midden) omgeven door vulkanische as in de laatste Perm-laag direct onder de uitstervingshorizon bij Penglaitan. Foraminiferen zijn eencellige mariene organismen met karakteristieke schelpen met meerdere kamers. Krediet: Quanfeng Zheng

"We dachten dat we een geleidelijke afname zouden zien in de diversiteit van levensvormen of, bijvoorbeeld, bepaalde soorten waarvan bekend is dat ze minder veerkrachtig zijn dan andere, we zouden verwachten dat ze vroeg zouden uitsterven, maar dat zien we niet, ' zegt Ramezani. "Verdwijningen zijn zeer willekeurig en niet in overeenstemming met enige vorm van fysiologisch proces of omgevingseffect. Dat doet ons geloven dat de veranderingen die we vóór de waarnemingshorizon zien niet echt uitsterven weerspiegelen."

De onderzoekers vonden bijvoorbeeld tekenen dat de oceaantemperatuur steeg van 30 tot 35 graden Celsius van de basis tot de top van het interval van 27 meter - een periode die ongeveer 30.000 jaar beslaat vóór de belangrijkste uitstervingsgebeurtenis. Deze temperatuurschommeling is echter niet erg significant in vergelijking met een veel grotere opwarming die plaatsvond nadat de meeste soorten al waren uitgestorven.

"Grote temperatuurveranderingen komen direct na het uitsterven, wanneer de oceaan erg heet en ongemakkelijk wordt", zegt Ramezani. "Dus we kunnen uitsluiten dat de temperatuur van de oceaan de oorzaak was van het uitsterven."

Dus wat kan de plotselinge, wereldwijde uitroeiing hebben veroorzaakt? De leidende hypothese is dat het uitsterven aan het einde van het Perm werd veroorzaakt door enorme vulkaanuitbarstingen die meer dan 4 miljoen kubieke kilometer lava spuwden over wat nu bekend staat als de Siberische vallen, in Siberië, Rusland. Dergelijke immense en aanhoudende uitbarstingen hebben waarschijnlijk enorme hoeveelheden zwaveldioxide en koolstofdioxide in de lucht vrijgemaakt, de atmosfeer verwarmd en de oceanen verzuurd.

Eerder werk van Bowring en zijn voormalige afgestudeerde student Seth Burgess stelde vast dat de timing van de uitbarstingen van de Siberische vallen overeenkomt met de timing van het einde-Perm uitsterven. Maar volgens de nieuwe gegevens van het team uit de Penglaitan-sectie, hoewel de toegenomen wereldwijde vulkanische activiteit de laatste 400.000 jaar van het Perm domineerde, lijkt het er niet op dat er sprake was van dramatische uitsterving van mariene soorten of significante veranderingen in de temperatuur van de oceaan en atmosferische koolstof in de 30.000 jaar voorafgaand aan de belangrijkste uitsterving.

"We kunnen zeggen dat er uitgebreide vulkanische activiteit was voor en na het uitsterven, wat enige milieustress en ecologische instabiliteit had kunnen veroorzaken. Maar de wereldwijde ecologische ineenstorting kwam met een plotselinge klap, en we kunnen zijn rokende geweer niet zien in de sedimenten die uitsterven registreren ', zegt Ramezani. "De sleutel in dit artikel is de abruptheid van het uitsterven. Elke hypothese die zegt dat het uitsterven werd veroorzaakt door geleidelijke veranderingen in het milieu tijdens het late Perm - al die langzame processen kunnen we uitsluiten. Het lijkt erop dat er een plotselinge klap komt, en we proberen nog steeds uit te zoeken wat het betekende en wat het precies veroorzaakte."

"Deze studie voegt veel toe aan het groeiende bewijs dat de grote uitstervingsgebeurtenissen van de aarde geologisch gezien op zeer korte tijdschalen plaatsvinden", zegt Jonathan Payne, hoogleraar geologische wetenschappen en biologie aan de Stanford University, die niet betrokken was bij het onderzoek. "Het is zelfs mogelijk dat de belangrijkste puls van het uitsterven van het Perm in slechts een paar eeuwen plaatsvond. Als het een milieuomslagpunt blijkt te weerspiegelen binnen een langer interval van voortdurende veranderingen in het milieu, zou dat ons bijzonder bezorgd moeten maken over mogelijke parallellen met globale verandering gebeurt nu in de wereld om ons heen."


Inhoud

In een historisch artikel dat in 1982 werd gepubliceerd, identificeerden Jack Sepkoski en David M. Raup vijf massale uitstervingen. Ze werden oorspronkelijk geïdentificeerd als uitbijters van een algemene trend van afnemende uitstervingspercentages tijdens het Phanerozoïcum, [6] maar omdat er strengere statistische tests zijn toegepast op de accumulerende gegevens, is vastgesteld dat meercellig dierlijk leven vijf grote en veel minder belangrijke heeft gekend. massale uitstervingen. [7] De "Big Five" kan niet zo duidelijk worden gedefinieerd, maar lijkt eerder de grootste (of enkele van de grootste) van een relatief soepel continuüm van uitstervingsgebeurtenissen te vertegenwoordigen. [6]

    (Einde Ordovicium of O-S): 450-440 Ma bij de Ordovicium-Silurische overgang. Er deden zich twee gebeurtenissen voor waarbij 27% van alle families, 57% van alle geslachten en 60% tot 70% van alle soorten werd gedood. [8] Samen worden ze door veel wetenschappers gerangschikt als de op één na grootste van de vijf grote uitstervingen in de geschiedenis van de aarde in termen van het percentage geslachten dat is uitgestorven. In mei 2020 suggereerden studies dat de oorzaak van het massale uitsterven te wijten was aan het broeikaseffect, gerelateerd aan vulkanisme en zuurstofgebrek, en niet aan afkoeling en ijsvorming, zoals eerder werd overwogen. [9][10] : 375-360 Ma nabij de Devoon-Carboon overgang. Aan het einde van het Frasnische tijdperk in de latere delen van het Devoon, elimineerde een langdurige reeks van uitstervingen ongeveer 19% van alle families, 50% van alle geslachten [8] en ten minste 70% van alle soorten. [11] Dit uitsterven duurde misschien wel 20 miljoen jaar, en er zijn aanwijzingen voor een reeks uitstervingspulsen binnen deze periode. (End Perm): 252 Ma bij de Perm-Trias overgang. [12] De grootste uitsterving op aarde doodde 57% van alle families, 83% van alle geslachten en 90% tot 96% van alle soorten [8] (53% van de mariene families, 84% van de mariene geslachten, ongeveer 96% van alle mariene soorten en naar schatting 70% van de landsoorten, [3] inclusief insecten). [13] De zeer succesvolle mariene geleedpotige, de trilobiet, stierf uit. Het bewijs met betrekking tot planten is minder duidelijk, maar nieuwe taxa werden dominant na het uitsterven. [14] De "Grote Sterven" had een enorme evolutionaire betekenis: op het land maakte het een einde aan het primaat van zoogdierachtige reptielen. Het herstel van gewervelde dieren duurde 30 miljoen jaar, [15] maar de lege nissen creëerden de mogelijkheid voor archosauriërs om op te stijgen. In de zeeën daalde het percentage dieren dat zittend was van 67% naar 50%. Het hele late Perm was een moeilijke tijd voor op zijn minst het leven in zee, zelfs vóór de "Grote Sterven". (Einde Trias): 201,3 Ma bij de overgang Trias-Jura. Ongeveer 23% van alle families, 48% van alle geslachten (20% van de mariene families en 55% van de mariene geslachten) en 70% tot 75% van alle soorten stierven uit. [8] De meeste niet-dinosaurusachtige archosauriërs, de meeste therapsiden en de meeste grote amfibieën werden geëlimineerd, waardoor dinosauriërs weinig concurrentie op het land hadden. Niet-dinosaurusachtige archosauriërs bleven het aquatische milieu domineren, terwijl niet-archosaurische diapsiden het mariene milieu bleven domineren. De Temnospondyl-lijn van grote amfibieën overleefde ook tot het Krijt in Australië (bijv. Koolasuchus). (Einde Krijt, K-Pg uitsterven, of voorheen K-T uitsterven): 66 Ma bij het Krijt (Maastrichtian) - Paleogeen (Danian) overgangsinterval. [16] De gebeurtenis die vroeger de Krijt-Tertiaire of K-T-uitsterving of K-T-grens werd genoemd, wordt nu officieel de Krijt-Paleogeen (of K-Pg) uitstervingsgebeurtenis genoemd. Ongeveer 17% van alle families, 50% van alle geslachten[8] en 75% van alle soorten stierven uit. [17] In de zeeën verdwenen alle ammonieten, plesiosaurussen en mosasauriërs en het percentage sessiele dieren (die zich niet konden verplaatsen) werd teruggebracht tot ongeveer 33%. Alle niet-vogeldinosaurussen stierven in die tijd uit. [18] De grensgebeurtenis was ernstig met een aanzienlijke mate van variabiliteit in de mate van uitsterven tussen en tussen verschillende clades. Zoogdieren en vogels, de laatste afstammen van theropode dinosaurussen, kwamen naar voren als dominante grote landdieren.

Ondanks de popularisering van deze vijf gebeurtenissen, is er geen duidelijke lijn die ze scheidt van andere uitstervingsgebeurtenissen, waarbij verschillende methoden voor het berekenen van de impact van een uitsterving kunnen leiden tot andere evenementen in de top vijf. [19]

Oudere fossielen zijn moeilijker te interpreteren. Dit is zo omdat:

  • Oudere fossielen zijn moeilijker te vinden omdat ze meestal op een aanzienlijke diepte worden begraven.
  • Het dateren van oudere fossielen is moeilijker.
  • Productieve fossiele bedden worden meer onderzocht dan onproductieve, waardoor bepaalde perioden niet worden onderzocht.
  • Prehistorische milieugebeurtenissen kunnen het depositieproces verstoren.
  • Het behoud van fossielen varieert op het land, maar zeefossielen zijn doorgaans beter bewaard gebleven dan hun gewilde tegenhangers op het land. [20]

Er is gesuggereerd dat de schijnbare variaties in mariene biodiversiteit in feite een artefact kunnen zijn, met schattingen van de overvloed die rechtstreeks verband houden met de hoeveelheid gesteente die beschikbaar is voor bemonstering uit verschillende tijdsperioden. [21] Uit statistische analyse blijkt echter dat dit slechts 50% van het waargenomen patroon kan verklaren, [ citaat nodig ] en ander bewijs (zoals schimmelpieken) [ verduidelijking nodig ] biedt de geruststelling dat de meest algemeen aanvaarde uitstervingsgebeurtenissen echt zijn. Een kwantificering van de blootstelling aan gesteente in West-Europa geeft aan dat veel van de minder belangrijke gebeurtenissen waarvoor een biologische verklaring is gezocht, het gemakkelijkst verklaard kunnen worden door bemonsteringsbias. [22]

Onderzoek voltooid nadat het baanbrekende artikel uit 1982 (Sepkoski en Raup) heeft geconcludeerd dat er een zesde massale uitstervingsgebeurtenis aan de gang is:

6. Holoceen uitsterven: momenteel aan de gang. Uitstervingen hebben plaatsgevonden met meer dan 1000 keer de achtergronduitstervingssnelheid sinds 1900. [23] [24] De massale uitsterving is het gevolg van menselijke activiteit, [25] [26] [27] gedreven door bevolkingsgroei en overconsumptie van de natuurlijke hulpbronnen van de aarde . [28] De wereldwijde biodiversiteitsbeoordeling van 2019 door IPBES stelt dat van de naar schatting 8 miljoen soorten, 1 miljoen planten- en diersoorten momenteel met uitsterven worden bedreigd. [29] [30] [31] [32]

Meer recent onderzoek heeft uitgewezen dat de uitstervingsgebeurtenis van het End-Capitanian waarschijnlijk een afzonderlijke uitstervingsgebeurtenis vormt van de Perm-Trias-uitstervingsgebeurtenis, als dat zo is, zou het groter zijn dan veel van de "Big Five" -uitstervingsgebeurtenissen.

Massa-extincties hebben soms de evolutie van het leven op aarde versneld. Wanneer dominantie van bepaalde ecologische niches overgaat van de ene groep organismen naar de andere, is dat zelden omdat de nieuw dominante groep "superieur" is aan de oude, maar meestal omdat een uitstervingsgebeurtenis de oude, dominante groep elimineert en plaats maakt voor de nieuwe, een proces dat bekend staat als adaptieve straling. [33] [34]

Zo bestonden zoogdieren ('bijna zoogdieren') en daarna zoogdieren tijdens het bewind van de dinosauriërs, maar konden niet concurreren in de grote niches van gewervelde landdieren die dinosauriërs monopoliseerden. Het massale uitsterven van het einde van het Krijt verwijderde de niet-vogeldinosaurussen en maakte het voor zoogdieren mogelijk om zich uit te breiden naar de grote terrestrische gewervelde niches. Ironisch genoeg waren de dinosauriërs zelf de begunstigden geweest van een eerdere massale uitsterving, het eind-Trias, die de meeste van hun belangrijkste rivalen, de crurotarsans, uitschakelde.

Een ander standpunt naar voren gebracht in de Escalation-hypothese voorspelt dat soorten in ecologische niches met meer organisme-tot-organisme-conflicten minder kans hebben om uitsterven te overleven. Dit komt omdat juist de eigenschappen die een soort talrijk en levensvatbaar houden onder tamelijk statische omstandigheden een last worden zodra het populatieniveau onder concurrerende organismen daalt tijdens de dynamiek van een uitstervingsgebeurtenis.

Bovendien herstellen veel groepen die massale uitstervingen overleven niet in aantal of diversiteit, en veel van deze gaan op lange termijn achteruit, en deze worden vaak "Dead Clades Walking" genoemd. [35] Echter, clades die een aanzienlijke tijd overleven na een massale uitsterving, en die werden teruggebracht tot slechts een paar soorten, hebben waarschijnlijk een rebound-effect ervaren dat de "push of the past" wordt genoemd. [36]

Darwin was vast van mening dat biotische interacties, zoals concurrentie om voedsel en ruimte - de 'strijd om het bestaan' - van aanzienlijk groter belang waren bij het bevorderen van evolutie en uitsterven dan veranderingen in de fysieke omgeving. Hij drukte dit uit in Het ontstaan ​​van soorten: "Soorten worden geproduceerd en uitgeroeid door langzaam werkende oorzaken ... en de belangrijkste van alle oorzaken van organische verandering is er een die bijna onafhankelijk is van veranderde ... fysieke omstandigheden, namelijk de wederzijdse relatie van organisme tot organisme - de verbetering van één organisme die de verbetering of uitroeiing van anderen". [37]

Er is op verschillende manieren gesuggereerd dat uitstervingsgebeurtenissen periodiek plaatsvonden, elke 26 tot 30 miljoen jaar, [38] [39] of dat diversiteit episodisch fluctueert elke

62 miljoen jaar. [40] Verschillende ideeën proberen het veronderstelde patroon te verklaren, waaronder de aanwezigheid van een hypothetische begeleidende ster van de zon, [41] [42] oscillaties in het galactische vlak, of doorgang door de spiraalarmen van de Melkweg. [43] Andere auteurs hebben echter geconcludeerd dat de gegevens over massa-extincties in de zee niet passen bij het idee dat massa-extincties periodiek zijn, of dat ecosystemen zich geleidelijk opbouwen tot een punt waarop een massale uitsterving onvermijdelijk is. [6] Van veel van de voorgestelde correlaties is beweerd dat ze vals zijn. [44] [45] Anderen hebben betoogd dat er sterk bewijs is dat periodiciteit ondersteunt in een verscheidenheid aan records, [46] en aanvullend bewijs in de vorm van samenvallende periodieke variatie in niet-biologische geochemische variabelen. [47]

Men denkt dat massale uitstervingen het gevolg zijn wanneer een langdurige stress wordt verergerd door een kortetermijnschok. [48] ​​In de loop van het Phanerozoïcum lijkt het erop dat individuele taxa minder snel uitsterven, [49] wat een weerspiegeling kan zijn van robuustere voedselwebben, evenals minder uitstervende soorten en andere factoren zoals continentale verspreiding. [49] Maar zelfs nadat rekening is gehouden met bemonsteringsbias, lijkt er tijdens het Phanerozoïcum een ​​geleidelijke afname van uitstervings- en oorsprongspercentages te zijn. [6] Dit kan het feit vertegenwoordigen dat groepen met een hogere omloopsnelheid meer kans hebben om door toeval uit te sterven of het kan een artefact van de taxonomie zijn: families hebben de neiging om in de loop van de tijd meer soortspecie te worden en daarom minder vatbaar voor uitsterven [6] en grotere taxonomische groepen verschijnen (per definitie) eerder in de geologische tijd. [50]

It has also been suggested that the oceans have gradually become more hospitable to life over the last 500 million years, and thus less vulnerable to mass extinctions, [note 1] [51] [52] but susceptibility to extinction at a taxonomic level does not appear to make mass extinctions more or less probable. [49]

There is still debate about the causes of all mass extinctions. In general, large extinctions may result when a biosphere under long-term stress undergoes a short-term shock. [48] An underlying mechanism appears to be present in the correlation of extinction and origination rates to diversity. High diversity leads to a persistent increase in extinction rate low diversity to a persistent increase in origination rate. These presumably ecologically controlled relationships likely amplify smaller perturbations (asteroid impacts, etc.) to produce the global effects observed. [6]

Identifying causes of specific mass extinctions Edit

A good theory for a particular mass extinction should: (i) explain all of the losses, not just focus on a few groups (such as dinosaurs) (ii) explain why particular groups of organisms died out and why others survived (iii) provide mechanisms which are strong enough to cause a mass extinction but not a total extinction (iv) be based on events or processes that can be shown to have happened, not just inferred from the extinction.

It may be necessary to consider combinations of causes. For example, the marine aspect of the end-Cretaceous extinction appears to have been caused by several processes which partially overlapped in time and may have had different levels of significance in different parts of the world. [53]

Arens and West (2006) proposed a "press / pulse" model in which mass extinctions generally require two types of cause: long-term pressure on the eco-system ("press") and a sudden catastrophe ("pulse") towards the end of the period of pressure. [54] Their statistical analysis of marine extinction rates throughout the Phanerozoic suggested that neither long-term pressure alone nor a catastrophe alone was sufficient to cause a significant increase in the extinction rate.

Most widely supported explanations Edit

Macleod (2001) [55] summarized the relationship between mass extinctions and events which are most often cited as causes of mass extinctions, using data from Courtillot et al. (1996), [56] Hallam (1992) [57] and Grieve et al. (1996): [58]

    events: 11 occurrences, all associated with significant extinctions [59][60] But Wignall (2001) concluded that only five of the major extinctions coincided with flood basalt eruptions and that the main phase of extinctions started before the eruptions. [61]
  • Sea-level falls: 12, of which seven were associated with significant extinctions. [60] : one large impact is associated with a mass extinction, that is, the Cretaceous–Paleogene extinction event there have been many smaller impacts but they are not associated with significant extinctions. [62]

The most commonly suggested causes of mass extinctions are listed below.

Flood basalt events Edit

The formation of large igneous provinces by flood basalt events could have:

  • produced dust and particulate aerosols which inhibited photosynthesis and thus caused food chains to collapse both on land and at sea [63]
  • emitted sulfur oxides which were precipitated as acid rain and poisoned many organisms, contributing further to the collapse of food chains
  • emitted carbon dioxide and thus possibly causing sustained global warming once the dust and particulate aerosols dissipated.

Flood basalt events occur as pulses of activity punctuated by dormant periods. As a result, they are likely to cause the climate to oscillate between cooling and warming, but with an overall trend towards warming as the carbon dioxide they emit can stay in the atmosphere for hundreds of years.

It is speculated that massive volcanism caused or contributed to the End-Permian, End-Triassic and End-Cretaceous extinctions. [64] The correlation between gigantic volcanic events expressed in the large igneous provinces and mass extinctions was shown for the last 260 million years. [65] [66] Recently such possible correlation was extended across the whole Phanerozoic Eon. [67]

Sea-level falls Edit

These are often clearly marked by worldwide sequences of contemporaneous sediments which show all or part of a transition from sea-bed to tidal zone to beach to dry land – and where there is no evidence that the rocks in the relevant areas were raised by geological processes such as orogeny. Sea-level falls could reduce the continental shelf area (the most productive part of the oceans) sufficiently to cause a marine mass extinction, and could disrupt weather patterns enough to cause extinctions on land. But sea-level falls are very probably the result of other events, such as sustained global cooling or the sinking of the mid-ocean ridges.

Sea-level falls are associated with most of the mass extinctions, including all of the "Big Five"—End-Ordovician, Late Devonian, End-Permian, End-Triassic, and End-Cretaceous.

A 2008 study, published in the journal Natuur, established a relationship between the speed of mass extinction events and changes in sea level and sediment. [68] The study suggests changes in ocean environments related to sea level exert a driving influence on rates of extinction, and generally determine the composition of life in the oceans. [69]

Impact events Edit

The impact of a sufficiently large asteroid or comet could have caused food chains to collapse both on land and at sea by producing dust and particulate aerosols and thus inhibiting photosynthesis. [70] Impacts on sulfur-rich rocks could have emitted sulfur oxides precipitating as poisonous acid rain, contributing further to the collapse of food chains. Such impacts could also have caused megatsunamis and/or global forest fires.

Most paleontologists now agree that an asteroid did hit the Earth about 66 Ma, but there is an ongoing dispute whether the impact was the sole cause of the Cretaceous–Paleogene extinction event. [71] [72]

Nonetheless, in October 2019, researchers reported that the Cretaceous Chicxulub asteroid impact that resulted in the extinction of non-avian dinosaurs 66 Ma, also rapidly acidified the oceans producing ecological collapse and long-lasting effects on the climate, and was a key reason for end-Cretaceous mass extinction. [73] [74]

According to the Shiva Hypothesis, the Earth is subject to increased asteroid impacts about once every 27 million years because of the Sun's passage through the plane of the Milky Way galaxy, thus causing extinction events at 27 million year intervals. Some evidence for this hypothesis has emerged in both marine and non-marine contexts. [75] Alternatively, the Sun's passage through the higher density spiral arms of the galaxy could coincide with mass extinction on Earth, perhaps due to increased impact events. [76] However, a reanalysis of the effects of the Sun's transit through the spiral structure based on CO data has failed to find a correlation. [77]

Global cooling Edit

Sustained and significant global cooling could kill many polar and temperate species and force others to migrate towards the equator reduce the area available for tropical species often make the Earth's climate more arid on average, mainly by locking up more of the planet's water in ice and snow. The glaciation cycles of the current ice age are believed to have had only a very mild impact on biodiversity, so the mere existence of a significant cooling is not sufficient on its own to explain a mass extinction.

It has been suggested that global cooling caused or contributed to the End-Ordovician, Permian–Triassic, Late Devonian extinctions, and possibly others. Sustained global cooling is distinguished from the temporary climatic effects of flood basalt events or impacts.

Global warming Edit

This would have the opposite effects: expand the area available for tropical species kill temperate species or force them to migrate towards the poles possibly cause severe extinctions of polar species often make the Earth's climate wetter on average, mainly by melting ice and snow and thus increasing the volume of the water cycle. It might also cause anoxic events in the oceans (see below).

Global warming as a cause of mass extinction is supported by several recent studies. [78]

The most dramatic example of sustained warming is the Paleocene–Eocene Thermal Maximum, which was associated with one of the smaller mass extinctions. It has also been suggested to have caused the Triassic–Jurassic extinction event, during which 20% of all marine families became extinct. Furthermore, the Permian–Triassic extinction event has been suggested to have been caused by warming. [79] [80] [81]

Clathrate gun hypothesis Edit

Clathrates are composites in which a lattice of one substance forms a cage around another. Methane clathrates (in which water molecules are the cage) form on continental shelves. These clathrates are likely to break up rapidly and release the methane if the temperature rises quickly or the pressure on them drops quickly—for example in response to sudden global warming or a sudden drop in sea level or even earthquakes. Methane is a much more powerful greenhouse gas than carbon dioxide, so a methane eruption ("clathrate gun") could cause rapid global warming or make it much more severe if the eruption was itself caused by global warming.

The most likely signature of such a methane eruption would be a sudden decrease in the ratio of carbon-13 to carbon-12 in sediments, since methane clathrates are low in carbon-13 but the change would have to be very large, as other events can also reduce the percentage of carbon-13. [82]

It has been suggested that "clathrate gun" methane eruptions were involved in the end-Permian extinction ("the Great Dying") and in the Paleocene–Eocene Thermal Maximum, which was associated with one of the smaller mass extinctions.

Anoxic events Edit

Anoxic events are situations in which the middle and even the upper layers of the ocean become deficient or totally lacking in oxygen. Their causes are complex and controversial, but all known instances are associated with severe and sustained global warming, mostly caused by sustained massive volcanism. [83]

It has been suggested that anoxic events caused or contributed to the Ordovician–Silurian, late Devonian, Permian–Triassic and Triassic–Jurassic extinctions, as well as a number of lesser extinctions (such as the Ireviken, Mulde, Lau, Toarcian and Cenomanian–Turonian events). On the other hand, there are widespread black shale beds from the mid-Cretaceous which indicate anoxic events but are not associated with mass extinctions.

The bio-availability of essential trace elements (in particular selenium) to potentially lethal lows has been shown to coincide with, and likely have contributed to, at least three mass extinction events in the oceans, that is, at the end of the Ordovician, during the Middle and Late Devonian, and at the end of the Triassic. During periods of low oxygen concentrations very soluble selenate (Se 6+ ) is converted into much less soluble selenide (Se 2- ), elemental Se and organo-selenium complexes. Bio-availability of selenium during these extinction events dropped to about 1% of the current oceanic concentration, a level that has been proven lethal to many extant organisms. [84]

British oceanologist and atmospheric scientist, Andrew Watson, explained that, while the Holocene epoch exhibits many processes reminiscent of those that have contributed to past anoxic events, full-scale ocean anoxia would take "thousands of years to develop". [85]

Hydrogen sulfide emissions from the seas Edit

Kump, Pavlov and Arthur (2005) have proposed that during the Permian–Triassic extinction event the warming also upset the oceanic balance between photosynthesising plankton and deep-water sulfate-reducing bacteria, causing massive emissions of hydrogen sulfide which poisoned life on both land and sea and severely weakened the ozone layer, exposing much of the life that still remained to fatal levels of UV radiation. [86] [87] [88]

Oceanic overturn Edit

Oceanic overturn is a disruption of thermo-haline circulation which lets surface water (which is more saline than deep water because of evaporation) sink straight down, bringing anoxic deep water to the surface and therefore killing most of the oxygen-breathing organisms which inhabit the surface and middle depths. It may occur either at the beginning or the end of a glaciation, although an overturn at the start of a glaciation is more dangerous because the preceding warm period will have created a larger volume of anoxic water. [89]

Unlike other oceanic catastrophes such as regressions (sea-level falls) and anoxic events, overturns do not leave easily identified "signatures" in rocks and are theoretical consequences of researchers' conclusions about other climatic and marine events.

It has been suggested that oceanic overturn caused or contributed to the late Devonian and Permian–Triassic extinctions.

A nearby nova, supernova or gamma ray burst Edit

A nearby gamma-ray burst (less than 6000 light-years away) would be powerful enough to destroy the Earth's ozone layer, leaving organisms vulnerable to ultraviolet radiation from the Sun. [90] Gamma ray bursts are fairly rare, occurring only a few times in a given galaxy per million years. [91] It has been suggested that a supernova or gamma ray burst caused the End-Ordovician extinction. [92]

Geomagnetic reversal Edit

One theory is that periods of increased geomagnetic reversals will weaken Earth's magnetic field long enough to expose the atmosphere to the solar winds, causing oxygen ions to escape the atmosphere in a rate increased by 3–4 orders, resulting in a disastrous decrease in oxygen. [93]

Plate tectonics Edit

Movement of the continents into some configurations can cause or contribute to extinctions in several ways: by initiating or ending ice ages by changing ocean and wind currents and thus altering climate by opening seaways or land bridges which expose previously isolated species to competition for which they are poorly adapted (for example, the extinction of most of South America's native ungulates and all of its large metatherians after the creation of a land bridge between North and South America). Occasionally continental drift creates a super-continent which includes the vast majority of Earth's land area, which in addition to the effects listed above is likely to reduce the total area of continental shelf (the most species-rich part of the ocean) and produce a vast, arid continental interior which may have extreme seasonal variations.

Another theory is that the creation of the super-continent Pangaea contributed to the End-Permian mass extinction. Pangaea was almost fully formed at the transition from mid-Permian to late-Permian, and the "Marine genus diversity" diagram at the top of this article shows a level of extinction starting at that time which might have qualified for inclusion in the "Big Five" if it were not overshadowed by the "Great Dying" at the end of the Permian. [94]

Other hypotheses Edit

Many other hypotheses have been proposed, such as the spread of a new disease, or simple out-competition following an especially successful biological innovation. But all have been rejected, usually for one of the following reasons: they require events or processes for which there is no evidence they assume mechanisms which are contrary to the available evidence they are based on other theories which have been rejected or superseded.

Scientists have been concerned that human activities could cause more plants and animals to become extinct than any point in the past. Along with human-made changes in climate (see above), some of these extinctions could be caused by overhunting, overfishing, invasive species, or habitat loss. A study published in May 2017 in Proceedings van de National Academy of Sciences argued that a “biological annihilation” akin to a sixth mass extinction event is underway as a result of anthropogenic causes, such as over-population and over-consumption. The study suggested that as much as 50% of the number of animal individuals that once lived on Earth were already extinct, threatening the basis for human existence too. [95] [27]

Future biosphere extinction/sterilization Edit

The eventual warming and expanding of the Sun, combined with the eventual decline of atmospheric carbon dioxide could actually cause an even greater mass extinction, having the potential to wipe out even microbes (in other words, the Earth is completely sterilized), where rising global temperatures caused by the expanding Sun will gradually increase the rate of weathering, which in turn removes more and more carbon dioxide from the atmosphere. When carbon dioxide levels get too low (perhaps at 50 ppm), all plant life will die out, although simpler plants like grasses and mosses can survive much longer, until CO
2 levels drop to 10 ppm. [96] [97]

With all photosynthetic organisms gone, atmospheric oxygen can no longer be replenished, and is eventually removed by chemical reactions in the atmosphere, perhaps from volcanic eruptions. Eventually the loss of oxygen will cause all remaining aerobic life to die out via asphyxiation, leaving behind only simple anaerobic prokaryotes. When the Sun becomes 10% brighter in about a billion years, [96] Earth will suffer a moist greenhouse effect resulting in its oceans boiling away, while the Earth's liquid outer core cools due to the inner core's expansion and causes the Earth's magnetic field to shut down. In the absence of a magnetic field, charged particles from the Sun will deplete the atmosphere and further increase the Earth's temperature to an average of

420 K (147 °C, 296 °F) in 2.8 billion years, causing the last remaining life on Earth to die out. This is the most extreme instance of a climate-caused extinction event. Since this will only happen late in the Sun's life, such will cause the final mass extinction in Earth's history (albeit a very long extinction event). [96] [97]

The impact of mass extinction events varied widely. After a major extinction event, usually only weedy species survive due to their ability to live in diverse habitats. [98] Later, species diversify and occupy empty niches. Generally, it takes millions of years for biodiversity to recover after extinction events. [99] In the most severe mass extinctions it may take 15 to 30 million years. [98]

The worst event, the Permian–Triassic extinction, devastated life on earth, killing over 90% of species. Life seemed to recover quickly after the P-T extinction, but this was mostly in the form of disaster taxa, such as the hardy Lystrosaurus. The most recent research indicates that the specialized animals that formed complex ecosystems, with high biodiversity, complex food webs and a variety of niches, took much longer to recover. It is thought that this long recovery was due to successive waves of extinction which inhibited recovery, as well as prolonged environmental stress which continued into the Early Triassic. Recent research indicates that recovery did not begin until the start of the mid-Triassic, 4M to 6M years after the extinction [100] and some writers estimate that the recovery was not complete until 30M years after the P-T extinction, that is, in the late Triassic. [101] Subsequent to the P-T extinction, there was an increase in provincialization, with species occupying smaller ranges – perhaps removing incumbents from niches and setting the stage for an eventual rediversification. [102]

The effects of mass extinctions on plants are somewhat harder to quantify, given the biases inherent in the plant fossil record. Some mass extinctions (such as the end-Permian) were equally catastrophic for plants, whereas others, such as the end-Devonian, did not affect the flora. [103]


Reversing Extinction

Recent improvements in genetic engineering have raised questions about bringing extinct species back to life. Since Dolly the sheep was cloned in 1996, scientists know it is possible to create an organism from the DNA in a single cell. Stored in museum collections throughout the world are specimens of extinct animals containing DNA. The idea of using DNA to revive extinct species and repopulating them is controversial. How would we choose which ones? How would they impact species still on Earth?


Marine invertebrates

Shallow warm-water marine invertebrates, which included the trilobites, rugose and tabulate corals, and two large groups of echinoderms ( blastoids and crinoids), show the most-protracted and greatest losses during the Permian extinction. Using the maximum number of different genera in the middle part of the Guadalupian Epoch (about 272.3 million to 259.8 million years ago) as a benchmark, extinction within marine invertebrate faunas significantly reduced the number of different genera by 12 to 70 percent by the beginning of the Capitanian Age some 266 million years ago. The diversity levels of many of these faunas plummeted to levels lower than at any prior time in the Permian Period. Extinctions at the boundary between the Guadalupian and Lopingian epochs (259.8 million to 252.2 million years ago) were even more severe—bordering on catastrophic—with a reduction of 70 to 80 percent from the Guadalupian generic maxima. A great many invertebrate families, which were highly successful prior to these extinctions, were affected.

By the early part of the Lopingian, specifically the Wuchiapingian Age (some 259.8 million to 254 million years ago), the now substantially reduced invertebrate fauna attempted to diversify again, but with limited success. Many were highly specialized groups, and more than half of these became extinct before the beginning of the Changhsingian Age (some 254 million years ago), the last age of the period. Marine invertebrate faunas during the Lopingian accounted for only about 10 percent or less of the Guadalupian faunal maxima that is, about 90 percent of the Permian extinctions were accomplished before the start of the Changhsingian Age.

The series of extinction episodes that occurred during both the last stage of the Guadalupian Epoch and throughout the Lopingian Epoch, each apparently more severe than the previous one, extended over about 15 million years. Disruptive ecological changes eventually reduced marine invertebrates to crisis levels (about 5 percent of their Guadalupian maxima)—their lowest diversity since the end of the Ordovician Period. The final extinction episode, sometimes referred to as the terminal Permian crisis, while very real, took 15 million years to materialize and likely eliminated many ecologically struggling faunas that had already been greatly reduced by previous extinction episodes leading up to the terminal Permian crisis.

The Permian extinction was not restricted to marine invertebrates. Several groups of aquatic vertebrates, such as the acanthodians, thought to be the earliest jawed fishes, and the placoderms, a group of jawed fishes with significant armour, were also eliminated. Notable terrestrial groups, such as the pelycosaurs (fin-backed reptiles), Moschops (a massive mammal-like reptile), and numerous families of insects also met their demise. In addition, a number of groups (such as sharks, bony fishes, brachiopods, bryozoans, ammonoids, therapsids, reptiles, and amphibians) experienced significant declines by the end of the Permian Period.


What caused Earth's biggest mass extinction?

Scientists have debated until now what made Earth's oceans so inhospitable to life that some 96 percent of marine species died off at the end of the Permian period. New research shows the "Great Dying" was caused by global warming that left ocean animals unable to breathe.

The largest extinction in Earth's history marked the end of the Permian period, some 252 million years ago. Long before dinosaurs, our planet was populated with plants and animals that were mostly obliterated after a series of massive volcanic eruptions in Siberia.

Fossils in ancient seafloor rocks display a thriving and diverse marine ecosystem, then a swath of corpses. Some 96 percent of marine species were wiped out during the "Great Dying," followed by millions of years when life had to multiply and diversify once more.

What has been debated until now is exactly what made the oceans inhospitable to life – the high acidity of the water, metal and sulfide poisoning, a complete lack of oxygen, or simply higher temperatures.

New research from the University of Washington and Stanford University combines models of ocean conditions and animal metabolism with published lab data and paleoceanographic records to show that the Permian mass extinction in the oceans was caused by global warming that left animals unable to breathe. As temperatures rose and the metabolism of marine animals sped up, the warmer waters could not hold enough oxygen for them to survive. The study is published in the Dec. 7 issue of Wetenschap.

"This is the first time that we have made a mechanistic prediction about what caused the extinction that can be directly tested with the fossil record, which then allows us to make predictions about the causes of extinction in the future," said first author Justin Penn , a UW doctoral student in oceanography.

Large quotation punctuation icon

We’ve never been able to gain such insight into exactly how and why different stressors affected different parts of the global ocean.

Researchers ran a climate model with Earth's configuration during the Permian, when the land masses were combined in the supercontinent of Pangaea. Before ongoing volcanic eruptions in Siberia created a greenhouse-gas planet, oceans had temperatures and oxygen levels similar to today's. The researchers then raised greenhouse gases in the model to the level required to make tropical ocean temperatures at the surface some 10 degrees Celsius (20 degrees Fahrenheit) higher, matching conditions at that time.

The model reproduces the resulting dramatic changes in the oceans. Oceans lost about 80 percent of their oxygen. About half the oceans' seafloor, mostly at deeper depths, became completely oxygen-free.

To analyze the effects on marine species, the researchers considered the varying oxygen and temperature sensitivities of 61 modern marine species – including crustaceans, fish, shellfish, corals and sharks – using published lab measurements. The tolerance of modern animals to high temperature and low oxygen is expected to be similar to Permian animals because they had evolved under similar environmental conditions. The researchers then combined the species' traits with the paleoclimate simulations to predict the geography of the extinction.

"Very few marine organisms stayed in the same habitats they were living in – it was either flee or perish," said second author Curtis Deutsch, a UW associate professor of oceanography.

According to study co-author Jonathan Payne, a professor of geological sciences at Stanford’s School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth), “The conventional wisdom in the paleontological community has been that the Permian extinction was especially severe in tropical waters.” Yet the model shows the hardest hit were organisms most sensitive to oxygen found far from the tropics. Many species that lived in the tropics also went extinct in the model, but it predicts that high-latitude species, especially those with high oxygen demands, were nearly completely wiped out.

The study builds on previous work led by Deutsch showing that as oceans warm, marine animals' metabolism speeds up, meaning they require more oxygen, while warmer water holds less. That earlier study shows how warmer oceans push animals away from the tropics.

To test this prediction, Payne and co-author Erik Sperling, an assistant professor of geological sciences at Stanford Earth, analyzed late-Permian fossil distributions from the Paleobiology Database, a virtual archive of published fossil collections. The fossil record shows where species were before the extinction, and which were wiped out completely or restricted to a fraction of their former habitat.

The fossil record confirms that species far from the equator suffered most during the event. "The signature of that kill mechanism, climate warming and oxygen loss, is this geographic pattern that's predicted by the model and then discovered in the fossils," Penn said. "The agreement between the two indicates this mechanism of climate warming and oxygen loss was a primary cause of the extinction."

“We’ve never been able to gain such insight into exactly how and why different stressors affected different parts of the global ocean,” said Sperling, an assistant professor of geological sciences at Stanford Earth. “This was really exciting to see.”

The new study combines the changing ocean conditions with various animals' metabolic needs at different temperatures. Results show that the most severe effects of oxygen deprivation are for species living near the poles.

"Since tropical organisms' metabolisms were already adapted to fairly warm, lower-oxygen conditions, they could move away from the tropics and find the same conditions somewhere else," Deutsch said. "But if an organism was adapted for a cold, oxygen-rich environment, then those conditions ceased to exist in the shallow oceans."

Large quotation punctuation icon

The conventional wisdom in the paleontological community has been that the Permian extinction was especially severe in tropical waters.

The so-called "dead zones" that are completely devoid of oxygen were mostly below depths where species were living, and played a smaller role in the survival rates.

"At the end of the day, it turned out that the size of the dead zones really doesn't seem to be the key thing for the extinction," Deutsch said. "We often think about anoxia, the complete lack of oxygen, as the condition you need to get widespread uninhabitability. But when you look at the tolerance for low oxygen, most organisms can be excluded from seawater at oxygen levels that aren't anywhere close to anoxic."

Warming leading to insufficient oxygen explains more than half of the marine diversity losses. The authors say that other changes, such as acidification or shifts in the productivity of photosynthetic organisms, likely acted as additional causes.

The situation in the late Permian — increasing greenhouse gases in the atmosphere that create warmer temperatures on Earth — is similar to today.

"Under a business-as-usual emissions scenarios, by 2100 warming in the upper ocean will have approached 20 percent of warming in the late Permian, and by the year 2300 it will reach between 35 and 50 percent," Penn said. "This study highlights the potential for a mass extinction arising from a similar mechanism under anthropogenic climate change."

The research was funded by the Gordon and Betty Moore Foundation and the National Science Foundation.