Wie Starben die Dinosaurier Aus?

Vor sechsundsechzig Millionen Jahren traf ein Asteroid von etwa 10 bis 15 Kilometern Durchmesser die Halbinsel Yucatán mit einer Geschwindigkeit von rund 20 Kilometern pro Sekunde. Der Einschlag setzte Energie frei, die vielleicht 100 Millionen Megatonnen TNT entsprach — viele Milliarden Male so viel wie alle jemals gebauten Atomwaffen zusammen. Der Krater, den er hinterließ, der Chicxulub-Krater, liegt unter dem Golf von Mexiko begraben und ist etwa 180 Kilometer breit.

Dies ist keine Theorie. Es ist so gut belegt wie jede geologische Tatsache.

Was folgte, war eines der schlimmsten Massenaussterben in der Geschichte des komplexen tierischen Lebens. Etwa 75 Prozent aller Arten auf der Erde starben aus. Die nicht-aviären Dinosaurier — jede Abstammungslinie, die sich nicht in Vögel verwandelt hatte — waren verschwunden. Ebenso die Pterosaurier, die Mosasaurier, die Plesiosaurier, die Ammoniten und die meisten großen Meeresreptilien. Es dauerte Dutzende von Millionen Jahren, bis sich die globale Artenvielfalt wieder aufgebaut hatte.

Die Beweise

Der Fall für einen Asteroideneinschlag wurde 1980 von dem Physiker Luis Alvarez und seinem Sohn, dem Geologen Walter Alvarez, vorgelegt. Sie hatten eine Anomalie im geologischen Aufzeichnung entdeckt: An der Grenze zwischen Kreide- und Paläogensedimenten — heute als K-Pg-Grenze bezeichnet und auf genau vor 66 Millionen Jahren datiert — befand sich eine dünne Tonschicht mit Iridiumkonzentrationen, die etwa 30-mal höher waren als normale Hintergrundwerte. Iridium ist in der Erdkruste selten, aber in Asteroiden relativ häufig.

Die Iridiumschicht existiert weltweit. Sie wurde in Europa, Nordamerika, Neuseeland, auf dem Meeresboden und in der Antarktis gefunden. Sie ist eines der am konsistentesten replizierten Befunde in der Geologie. Die Alvarezes schlugen einen großen Asteroideneinschlag als einzigen Mechanismus vor, der Iridium global in einer dünnen Schicht verteilen konnte, die überall gleichzeitig abgelagert wurde.

Der Krater wurde ein Jahrzehnt später gefunden. Bohrungen in den Untergrund der Halbinsel Yucatán in den frühen 1990er Jahren bestätigten die Existenz einer massiven Einschlagsstruktur — des Chicxulub-Kraters — mit einem Alter, das genau mit der K-Pg-Grenze übereinstimmt. Geschockter Quarz (durch extremen Druck deformierte Quarzkristalle, ein Kennzeichen von Hyperschalleinschlägen), Glassphärulen namens Tektite (aus durch den Einschlag geschmolzenem und in die Atmosphäre geschleudertem Gestein gebildet) sowie eine globale Rußschicht, die mit kontinentweiten Waldbränden übereinstimmt, wurden alle am selben Horizont gefunden.

Der Fossilienbestand ist gleichermaßen eindeutig. Unterhalb der K-Pg-Grenze sind nicht-aviäre Dinosaurierfossilien reichlich vorhanden. Oberhalb fehlen sie. Diese stratigraphische Signatur ist scharf — kein allmähliches Ausläufen über Millionen von Jahren, sondern eine Grenze.

Was der Einschlag tatsächlich bewirkte

Die unmittelbaren Folgen des Einschlags waren für Organismen in und nahe Nordamerika verheerend. Der Chicxulub-Einschlagsort war ein flaches Meer über schwefelreichen Gesteinen. Der Einschlag verdampfte sowohl den Asteroiden als auch ein großes Volumen dieser Gesteine und schleuderte enorme Mengen an Schwefelverbindungen, Wasserdampf und Partikeltrümmern in die Stratosphäre.

Der thermische Impuls durch wieder in die Atmosphäre eintretende Auswürfe wäre intensiv genug gewesen, um auf großen Flächen Waldbrände zu entfachen. Die Rußschicht im geologischen Aufzeichnung ist konsistent mit Bränden, die auf kontinentaler Ebene wüteten. Für Tiere ohne Unterstand waren die ersten Stunden und Tage katastrophal.

Der langfristigere Effekt war der „Einschlagwinter”. Feine Partikel und Sulfataerosole in der Stratosphäre reflektierten einfallendes Sonnenlicht und verursachten einen rasanten Rückgang der Oberflächentemperaturen und, noch entscheidender, ein Abwürgen der Photosynthese. Modelle legen nahe, dass die Photosynthese für Monate bis Jahre schwer gestört war. Pflanzen starben. Die Pflanzenfresser, die von ihnen abhingen, verhungerten. Die Fleischfresser, die von den Pflanzenfressern abhingen, folgten.

Die Ozeane versauerten durch gelöste Schwefelverbindungen, was marine Nahrungsnetze kollabieren ließ, die von kalkbildenden Organismen abhingen — der Art, die Schalen aus Kalziumkarbonat bildet. Der Verlust von Phytoplankton kappte die Basis der marinen Nahrungsketten gleichzeitig mit dem terrestrischen Zusammenbruch.

Warum speziell Dinosaurier?

Das Aussterben war an Land brutal größenselektiv. Tiere über etwa 25 Kilogramm hatten sehr geringe Überlebensraten. Dies ist kein Zufall. Große Tiere benötigen mehr Nahrung, haben längere Generationszeiten (was bedeutet, dass sie sich nicht so schnell durch Fortpflanzung anpassen können) und haben kleinere Populationen. Wenn die Nahrungsversorgung plötzlich zusammenbricht, haben Tiere mit hohem Kalorienbedarf keinen Puffer.

Die nicht-aviären Dinosaurier waren außerdem fast ausschließlich groß. In der späten Kreidezeit waren die kleinsten nicht-aviären Dinosaurier noch mindestens vogelgroß. Es gab keine Abstammungslinie wirklich kleiner, am Boden lebender, insektenfressender nicht-aviärer Dinosaurier, die durch den Flaschenhals hätte schlüpfen können.

Vögel — die aviären Dinosaurier — überlebten. Die Vogellinien, die es schafften, scheinen klein gewesen zu sein, konnten wahrscheinlich Samen fressen (die im Boden lange nach dem Absterben der Pflanzen lebensfähig bleiben) und konnten fliegen, um knappe Nahrungsquellen aufzuspüren. Viele der heute lebenden Vogellinien, einschließlich Watvögeln und einiger früher Vorfahren moderner Singvögel, gehen auf Gruppen zurück, die die K-Pg-Grenze überschritten.

Kleine Säugetiere überlebten ebenfalls aus ähnlichen Gründen: kleine Körpergröße, allesfressende Ernährungsweise, Fähigkeit zum Graben und Finden von Unterschlupf, kurze Generationszeiten, die eine schnelle Populationserholung ermöglichen. Krokodile überlebten, wahrscheinlich weil ihr langsamer Stoffwechsel es ihnen ermöglichte, über längere Zeiträume ohne Nahrung auszukommen, und aquatische Umgebungen boten etwas Pufferung gegen die oberflächliche Katastrophe. Schildkröten überlebten aus ähnlichen Gründen.

Das Muster ergibt Sinn, wenn man versteht, dass dies kein Ereignis war, das alles tötete — es war ein Ereignis, das das Überleben von spezifischen Eigenschaften abhängig machte, die große Dinosaurier zufällig nicht besaßen.

Die Frage der Dekkan-Trapps

Hier wird die Wissenschaft umstrittener. Ungefähr zur gleichen Zeit wie der Chicxulub-Einschlag ereigneten sich großflächige Vulkanausbrüche in dem, was heute Westindien ist — die Dekkan-Trapps, eine der größten magmatischen Provinzen der Erde. Diese Ausbrüche setzten über Hunderttausende von Jahren erhebliche Mengen an Treibhausgasen und Schwefelverbindungen frei, und es gibt eine echte Debatte darüber, ob sie in der späten Kreidezeit ökologischen Stress verursachten, der Dinosaurierpopulationen vor dem Einschlag geschwächt haben könnte.

Einige Forscher haben argumentiert, dass der Einschlag selbst den Dekkan-Vulkanismus durch seismische Energieübertragung verstärkt haben könnte. Dies ist umstritten.

Der aktuelle Konsens ist, dass der Chicxulub-Einschlag der primäre Auslöser des K-Pg-Aussterbens war — Zeitpunkt, Geschwindigkeit und globale Reichweite des Aussterbens deuten alle auf einen einzigen plötzlichen Auslöser hin statt auf einen allmählichen Rückgang. Ob der Dekkan-Vulkanismus ein beitragender Faktor war, bleibt jedoch eine aktive Forschungsfrage. Die Belege aus einigen Fossilienstandorten legen nahe, dass die Dinosauriervielfalt in der letzten Million Jahre vor dem Einschlag bereits zurückging; andere Standorte legen gesunde Populationen bis direkt an die Grenze nahe. Die Uneinigkeit ist zum Teil eine Frage des Blickwinkels und der Interpretation unvollständiger Fossilienbestandsaufzeichnungen.

Die Nachwirkungen

Die Welt, die nach dem K-Pg-Aussterben entstand, war grundlegend anders als die davor. Für die vorangegangenen 160 Millionen Jahre waren große terrestrische Ökosysteme von Dinosauriern dominiert worden. Innerhalb von etwa 10 Millionen Jahren nach dem Aussterben hatten sich Säugetiere explosionsartig in die ökologischen Nischen diversifiziert, die Dinosaurier geräumt hatten: große Pflanzenfresser, Raubtiere, Gräber, Gleiter und schließlich alles dazwischen.

Der Erfolg der Säugetiere nach dem Aussterben war nicht unvermeidlich. Säugetiere waren für den größten Teil des Mesozoikums kleine, meist nachtaktive Tiere gewesen — nicht wegen irgendeiner inhärenten Einschränkung der Säugetierbiologie, sondern weil Dinosaurier jede Großkörpernische besetzt hatten und sie dort durch kompetitive Verdrängung hielten. Als die Dinosaurier verschwanden, wurde diese Einschränkung aufgehoben, und Säugetiere radiierten in Körpergrößen und ökologische Rollen, die ihnen über 150 Millionen Jahre lang nicht zur Verfügung gestanden hatten.

Diese Radiation brachte schließlich Primaten hervor, und schließlich uns. Das K-Pg-Aussterben ist in diesem Sinne eines der folgenreichsten einzelnen Ereignisse in der Geschichte des Lebens auf der Erde — nicht wegen dessen, was es beendete, sondern wegen dessen, was es möglich machte.