Permikauden joukkotuho

Permikauden joukkotuho oli Maan historian suurin tunnettu joukkosukupuutto. Se tapahtui permikauden lopussa noin 251,4 miljoonaa vuotta sitten, paleotsooisen ja mesotsooisen maailmankauden taitteessa.

pienoiskuva|Taiteilijan näkemys Kingoriasta, eräästä permikauden lopun dikynodontista, jollaiset olivat nisäkäsmäisiä matelijoita.

Permikausi oli paleotsooisen maailmankauden viimeinen kausi. Permikaudella Maan ilmakehä sisälsi huomattavasti nykyistä enemmän happea. Lähes kaikki maapallon maa liittyi kaudella yhteen valtavaksi jättimantereeksi PangeaksiTHE PERMIAN-TRIASSIC BOUNDARY Permian Radiolaria of the Fantasque Fm., Ursula Creek, Canada.. Permikauden lopun tapahtumista ei saa tarkkaa maailmanlaajuista kuvaa, koska vain muutamia tuon ajan kerrostumasarjoja on säilynyt. Maan ilmakehä, ilmasto ja meret muuttuivatOXYGEN AS A CONTROL ON THE PERMIAN-TRIASSIC EVOLUTION OF THE MARINE BIOSPHERE . 60 % tunnetuista eläinsuvuista kuoliKarttakeskus, Maapallo, sivut 32–33.

Permikauden lopun katastrofi hävitti erityisesti merieläimiä, ja mesotsooisen kauden merieläimistö olikin hyvin erilainen kuin paleotsooisen ajan eläimistö. Meristä hävisivät trilobiitit, meriskorpionit ja monet korallilajit. Simpukoiden ja kotiloidenkin määrä putosi. Aikaisemmat korallit tuhoutuivatMatti Eronen: Jääkausien jäljillä, , s. 72..

 Ajoitus 

Permikauden joukkotuhon kestosta ja ajoituksesta on kiistelty. Permikaudella näyttää lajien tuhoutuminen tapahtuneen monessa vaiheessa. Hiilen isotooppikäyrässä  näkyy kaksi suurta nousua noin 10 miljoonan vuoden välein, mitkä tulkitaan eloperäisen aineksen pienemisiksiJohn Stojanowski THE PERMIAN-TRIASSIC EXTINCTION - THE GRAVITY THEORY (20.3.2007).

 Edeltävä joukkotuho 
Muutamat tutkijat kannattavat ajatusta, jonka mukaan pienempi, mutta hyvin suuri tuho tapahtui keskipermin lopussa. Keskipermin Guadalupe-vaiheessa muodostuvan Pangean ilmasto alkoi kuivuaThe Guadalupian Epoch, The Guadalupian Epoch of the Permian Period: 271 to 260 million years ago . Keskipermi päättyi jonkinasteiseen joukkotuhoon, joka ei ollut niin vakava kuin aivan kauden lopussa tapahtunut. Niinpä noin 8 miljoonaa vuotta ennen permikauden loppua Guadalupe-vaiheen lopussa monia lajeja hävisi. Noin 50 % merieläinsuvuista kuoli. Tuho kosketti muun muassa merien brakiopodeja ja koralleja. Tällöin hävinneisiin kuuluivat yhtä lukuun ottamatta Dinocephalia-matelijoiden suvut ja Verbeekinidae-fusuliinihuokoseläimet. Keskipermin tuhon aiheutti asteroidin törmäys ehkä syvämeren pohjaan tai Emeishan suuret laavapurkaukset.

 Suuri tuho 

Asteittainen lämpeneminen alkoi noin 0.95 - 0.6 miljoonaa vuotta sitten ennen suurta tuhoa.

Maalla Chahessa ja Sydneyn altaassa hiiltä tuottavat metsät kuolivat ilmeisesti jo 200 000  - 400 000 vuotta ennen suurta tuhoa.GSA Bulletin (2020) 132 (7-8): 1489–1513.

https://doi.org/10.1130/B35355.1

November 14, 2019

Refined Permian–Triassic floristic timeline reveals early collapse and delayed recovery of south polar terrestrial ecosystems 

Chris Mays; 

Vivi Vajda; 

Tracy D. Frank; 

Christopher R. Fielding; 

Robert S. Nicoll; 

Allen P. Tevyaw; 

Stephen McLoughlin Tällöin suuret Emeishan purkaukset alkoivat. Karoon altaassa kuoli maaeläimiä 300 000 vuoden ajalla ennen suurta tuhoa.Geology (2015) 43 (10): 939–942.

https://doi.org/10.1130/G37040.1

Is the vertebrate-defined Permian-Triassic boundary in the Karoo Basin, South Africa, the terrestrial expression of the end-Permian marine event? 

Robert A. Gastaldo; Sandra L. Kamo; Johann Neveling; John W. Geissman; Marion Bamford; Cindy V. Looy

https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/43/10/939/131768/Is-the-vertebrate-defined-Permian-Triassic 

Merieläinten pahin tuho tapahtui Meishanissa noin 251.9 miljoonaa vuotta sitten. Syynä oli ilmaston kuumenemisesta johtunut meren happamoituminen ja happimäärän köyhtyminen. Pahin joukkotuho näkyy suurena hiili-isotooppipiikkinä maalla ja meressä. Silloin ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvoi huomattavasti, Maa kuumeni nopeasti. Tämä lisäsi rapautumista. Intensified chemical weathering during the Permian-Triassic transition recorded in terrestrial and marine successions

June 2018

Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 519(10)

DOI:10.1016/j.palaeo.2018.06.012

Authors:

Ying Cao

China University of Geosciences (Beijing)

Huyue Song

China University of Geosciences

Thomas J. AlgeoKun kiertokulut nopeutuivat, mereen virtasi aiempaa nopeammin eliöille haitallisia aineita.  

Suuren hiilipiikin aikoihin tapahtui noin 100 000 vuoden sisään kaksi suurta merieläinten tuhoa.Earth and Planetary Science Letters, Volume 443, p. 139-152.

DOI:

10.1016/j.epsl.2016.03.030      

Two pulses of oceanic environmental disturbance during the Permian-Triassic boundary crisis

Shen, Jun  Feng, Qinglai   Algeo, Thomas J.   Li, Chao   Planavsky, Noah J.  Zhou, Lian   Zhang, Mingliang       Ensimmäinen, pahin tuho kesti noin 60 000 vuotta. Sen alussa oli nikkelipiikki.The end-Permian mass extinction: a still unexplained catastrophe 

National Science Review, Volume 1, Issue 4, December 2014, Pages 492–495, 

https://doi.org/10.1093/nsr/nwu047

https://academic.oup.com/nsr/article/1/4/492/1508213. Ainakin kolme suurta purkausta oli näihin aikoihin.

Permikauden tuhosta toipuminen alkoi noin puoli miljoonaa vuotta tuhon jälkeen, jolloin suuret purkaukset päättyivät toistaiseksiWipeout New Scientist vol 178 issue 2392 - 26 April 2003, page 38

Smith-vaiheen lopussa ennen Spath-vaihetta oli taas joukkotuho.

 Ilmaston muutos 

 Permikauden ilmasto 
Edeltävällä kivihiilikaudella vallitsi maapallolla suuri jääkausi. Nykyisen Texasin seuduilla jääkausi päättyi permikauden alussa, ja ilmasto lämpeni siellä noin 10 °C kivihiilikauden loppuun nähden. Lämpötila jatkoi nousuaan tämän jälkeen. Erään lämpötilakäyrän mukaan maapallo olisi alkanut lämmetä permikauden puolivälin 12 °C:sta permi- ja triaskausien rajan noin 23 °C:een, jossa oli jonkinasteinen lämpöpiikki. Maan nykyinen keskilämpötila on noin 15 °C. Toisten lähteiden mukaan lämpötila nousi ja ilmasto kuivui permikauden aikana, muttei yhtä rajusti kuin kauden alussa jääkauden päätyttyä. Löytöjen ja tietokonesimulaatioiden mukaan Pangaiassa olisi ollut laaja aavikko, joka ulottui 30. leveysasteelle asti. Permikauden lopussa tapahtui nopeita ilmastonmuutoksia, joissa välillä oli kuivaa ja kylmää. Jäätiköitä syntyi 253,8–251 miljoonaa vuotta sitten Changhsingian-kaudella molemmille navoille, mutta tämä loppui permikauden lopussa. Merenpinta laski aivan permikauden lopussa.  

 Lämpeneminen 
Lämpötila nousi alussa hitaasti, sitten nopeasti noin 300 000 vuoden aikana 12 °C ennen merieläinten suurta sukupuuttoa.

Korkeilla leveyksillä lienee lämmennyt 10–40 °C nykyiseen verrattuna. Lämpimin vuoden keskilämpötila oli subtrooppisella aavikolla Pangean sisäosissa, noin 40 °CClimate Model Links Higher Temperatures to Prehistoric Extinction , ja kylmin paikka navoilla hieman alle 4 °C. Pysyvät jäätiköt sulivat kokonaan. Subtropiikissa aavikoilla ylin päivälämpötila nousi 15 °C nykyiseen verrattuna, ollen jopa 51 °C päivällä, ja nykyisessä Karoon altaassa 9–10 °C. Maalla viittaa lämpenemiseen viileän ilmanalan Glossopteris-kasvillisuuden häviäminen ja alempien leveysasteiden kasvillisuuden saapuminen.

 Sademäärän muutokset 
Ilmasto myös kuivui ainakin paikoin.  Toisilla alueila sateet lisääntyivät. Tasaisten sateiden tilalle tulivat vuodenaikojen mukaan vaihtelevat sateet. Metsäpalot yleistyivät.  Sademäärä saattoi jopa kasvaa, mutta vuodenaikavaihtelujen takia maa ei ollut enää ympäri vuoden märkää.

Tämäkin vei kosteikossa eläneen Glossopteris-kasvillisuuden. Tilalle tuli vuosimiljoonien kuluessa, lämpötilan laskiessa ylämaan siemenkasveja, jotka kestivät kuivuutta paremmin. 

Wordian- ja Capitanian-kausilla syntyi kuivuudesta kieliviä evaporiitteja.

 Aineiden määrän muutokset 
 Happi 
Ilmakehän happipitoisuus romahti permikauden lopussaMass extinctions/Global oxygen level  ja triaskauden alussa noin 10 miljoonan vuoden sisään.Tieteen kuvalehti, 2009 numero 3, sivu 51OXYGEN AS A CONTROL ON THE PERMIAN-TRIASSIC EVOLUTION OF THE MARINE BIOSPHERE , TWITCHETT, Richard J., School of Earth, Ocean and Environmental Science, University of Plymouth, Drake Circus, Plymouth PL4 8AA United KingdomPaleophysiology and end-Permian mass extinction, Science DirectPaleophysiology and end-Permian mass extinction, Knoll, A.H., Bambach, R.K., Payne, J.L., Pruss, S., and Fischer, W.W. 2007. Hieman ennen permikauden loppua, noin 255 miljoonaa vuotta sitten Maan ilmakehässä oli happea 35 %, mutta kymmenen miljoonan vuoden päästä vain 12 %Changes in the air: variations in atmospheric oxygen have affected evolution in big ways., alkup pähde Stanford University, Peter D. WardLow oxygen likely made 'Great Dying' worse, greatly delayed recovery, Vince Stricherz . 

 Hiilidioksidi 
Joukkotuhoa selittää myös havaittu ilmakehän hiilidioksidimäärän kasvu. Permikauden loppupuoliskolla hiilidioksidimäärä nousi jyrkästi hieman nykyistä suuremmasta noin 2 000 ppm:ään. Hiilidioksidimäärä kasvoi 5–10 kertaa nykyistä suuremmaksiEARLY TRIASSIC AFTERMATH, SECTION 2Lecture 7 Earth's First 3.7 Billion Years. Samoihin aikoihin lämpötila nousi kauden keskivaiheen lopulla 12 °C:stä noin 20 °C:hen, ja kauden lopuilla vielä 3 °C.

 Eloperäinen hiili 
Pahin hiilen niukkuus kesti joidenkin tietojen mukaan noin 30 000 vuotta5. METHANE CATASTROPHE (Continental Margin Methane Release). Suuri 12C-pitoisuus liittyy eloperäiseen ainekseen, ja suuri 13C:n määrä elottomaan. Hiili-isotooppikäyrässä näkyy nopea eloperäisen 13C:n määrän pieneneminen melko nopein hyppäyksin aivan permikauden lopussaThe Permian-Triassic Mass Extinction  yhteensä noin 6 promillea.

 Joukkotuhon mahdollisia syitä 
 Suuret tulivuorenpurkaukset ja "klatraattipommi"? 

Ikiroudassa ja syvällä viileässä meren pohjassa on kerrostunutta metaaniklatraattia, joka on metaanihydraattia sitovaa klatraattikiveä. Hydraatissa mukana oleva metaani nousisi ilmakehään, jos Maan keskilämpötila nousisi. Metaani on erittäin voimakas kasvihuonekaasu, kymmeniä kertoja hiilidioksidia voimakkaampi.

Tulivuoret purkavat muun muassa hiilidioksidia, joka on kasvihuonekaasu. Se lämmittää kasvihuone-ilmiöllä Maan ilmakehää. Voimakkaat, kauan kestävät tulivuorenpurkaukset voivat nostaa kasvihuonekaasuillaan Maan keskilämpötilan sille rajalle, jossa klatraatti alkaa luovuttaa metaania. Metaani on itsessään voimakas kasvihuonekaasu, ja se muuttuu ilmakehässä hapettuessaan hiilidioksidiksi. Kasvihuoneilmiö kuumentaa Maata, mikä taas lämmittää klatraattikerrostumia yhä syvemmältä. Yhä enemmän metaania vapautuu maan ilmakehään, mikä kuumentaa maata, mikä vapauttaa yhä enemmän metaania ja niin edelleen. Näin syntyy noidankehämäinen ketjureaktio, joka päättyy klatraattivarojen ehtymiseen.

Noin 251 miljoonaa vuotta sitten Maan vaipassa noussut laavapylväs, pluumi tunkeutui Keski-Siperiassa Maan kuoren läpi. Ensin tapahtui tuhkaa ja ryoliittista laavaa purkaneita räjähdyspurkauksia, jotka muuttuivat aikaa myöten rauhallisemmiksi rakopurkauksiksi. Purkaus saattoi ensin viilentää maata ja pimentää Auringon, mutta tämän jälkeen kasvihuoneilmiö alkoi vaikuttaa. Joidenkin tutkijoiden mukaan Siperiasta purkautui 40 biljoonaa tonnia hiilidioksidia ilmakehään. Tämä nosti Maan keskilämpötilaa 5 astetta ja laukaisi "klatraattipommin", missä lämmenneen syvämeren pohjan klatraatit purkivat metaaninsa Maan ilmakehään kuumentaen Maata rajusti. Maa lämpeni edelleen noin 5 astetta, purkausten alusta laskien 10 astetta. Metaanin hapettuminen söi Maan ilmakehän happea runsaastiTiede.fi .

Rikkivety on monille happea hengittäville eliöille myrkyllistä. Rikkibakteerit tuottivat suuria määriä rikkivetyä muutamassa sadassa vuodessa, mikä myrkytti entisestään ohentunutta ilmaa. Lisäksi rikkivety tuhosi ehkä otsonikerroksen, joka suojaa Maata auringon syöpää aiheuttavalta ultraviolettisäteilyltä. Näin maan päällä olisi ollut kuumaa ja vaikea hengittää, ja monet eläimet eivät kestäneet hapen niukkuutta ja kuolivat.

Siperiasta löytyneiden laavakenttien perusteella on päätelty, että permikauden lopulla oli poikkeuksellisen pitkäaikaista tulivuoritoimintaa. Hiiltä ja palaneita kasvinosia tarkastelemalla tutkijat Chris Mays ja Stephen McLoughlin havaitsivat, että palaneen aineksen osuus lisääntyi voimakkaasti 252 miljoonaa vuotta sitten. He päättelivät, että metsäpalot yleistyivät tuolloin. Jatkuvat tulivuorenpurkaukset syytivät ilmakehään hiilidioksidia satojen tuhansien vuosien ajan, mikä voimisti kasvihuoneilmiötä. Kasvihuoneilmiö johti lämpötilan nousuun, kuivuuteen ja metsäpaloihin kaikkialla maailmassa, ja metsäpalojen yleistyminen sinetöi maaeläinten sukupuuton. Ilman lisääntynyt hiilidioksidi edisti myös merten happamoitumista, minkä seurauksena monet kuorelliset eläimet liukenivat veteen.

 Asteroiditörmäysteoria 
Permikauden joukkotuhon arveltiin tapahtuneen erittäin nopeasti. Odotettua nopeampaa tuhoa selittämään keksittiin teoria, jonka mukaan permikauden tuhon syynä oli suuren asteroidin törmäys maahan. Asteroidien tiedetään törmäävän maahan silloin tällöin, ja läpimitaltaan yli 10 km:n asteroidin törmäys on maailmanlaajuinen katastrofi. On kuitenkin osoittautunut, että joukkotuho kesti paljon pidempään, noin 80 000 vuotta, ja tapahtui kolmessa eri vaiheessa. Törmäysteoria onkin tutkijoiden keskuudessa varsin kiistanalainen.

Permikauden loppuun liittyy myös iridiumpiikki, joka on pienempi kuin liitukauden lopusta löytynytKaren Wright: Day Everything Died (28.4.2005). Silloin permikauden lopussa maahan törmäsi ristiriitaisesti joko pienempi kappale kuin liitukauden lopulla, tai vähän iridiumia sisältävä kivikappale tai komeetta.

Toinen samoihin aikoihin syntynyt törmäyskraatteri on löydetty Etelämantereelta. American Geophysical Union Joint Assembly:ssa 23.–26. toukokuuta 2006 yhdysvaltalaistutkijat esittelivät tutkimustuloksensa, jonka mukaan Etelämantereeseen oli iskeytynyt jättiläismäinen meteoriitti 250 miljoonaa vuotta sitten. Meteoriitin jättämä kraatteri on halkaisijaltaan 483 kilometriä. Se sijaitsee 1,6 kilometrin syvyydessä jään alla Etelämantereen itäosissa Wilkesinmaan alla. Kraatterin koko antaa myös tiedemiesten mukaan olettaa, että meteoriitin seurauksena Gondwanamanner saattoi hajota, koska syntynyt rakennehalkeama työnsi Australiaa kauemmaksi pohjoiseen.. Asteroidin törmäys saattoi täydentää tulivuorenpurkausten tuhovaikutusta tai itsessään laukaista "klatraattipommin". Asteroiditörmäys ohueen meren pohjaan saattoi myös vapauttaa ilmakehään rikkiä.

 Muita syitä 
Permikauden joukkotuhon syyksi on ehdotettu avaruussäteilyn lisääntymistä, joka on saattanut aiheutua supernovaräjähdyksestä tai vastaavan tyyppisestä kosmisesta katastrofista.

 Katso myös 
 Varhaistrias
 Indus-vaihe
 Triaskauden joukkotuho
 Liitukauden joukkotuho
 Joukkosukupuutto
 Siperian laakiobasalttipurkaukset

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 
 "The Permo-Triassic extinction" Introduction.
 BBC2 'The Day the Earth Nearly Died' website.
 PBS series Evolution: "Extinction!" video segment
 Science Daily: Global warming led to atmospheric hydrogen sulfide and Permian extinction
 Science Daily: Big Bang In Antarctica: Killer Crater Found Under Ice
 Peter D. Ward, David R. Montgomery, Roger Smith, "Altered River Morphology in South Africa Related to the Permian-Triassic Extinction", in Science 8.9.2000
 Gregory J. Retallack, John J. Veevers, and Ric Morante, "Global coal gap between Permian-Triassic extinction and Middle Triassic recovery of peat-forming plants" GSA Bulletin, 108/2 (February 1996) pp 195–207
 Giant Crater Found: Tied to Worst Mass Extinction Ever Robert Roy Britt (SPACE.com)
 KILLER IN OUR MIDSTMethane Catastrophes in Earth's Past . . . and Near Future?, Dan Dorritie (Metaaniklatraattiteoria)

Luokka:Paleotsooinen maailmankausi
Luokka:Joukkosukupuutot
Luokka:Vulkanologia
Luokka:Kosmiset törmäykset