Hoppa till huvudinnehåll

Då utrotades 85 procent av djuren i havet – det flercelliga livets första stora skärseld

Konstnärlig vision av livet under perioden ordovicium.
"Mmm, lunch!" En nautiloid slukar en trilobit i en föreställd scen från havet under Ordovicium. Konstnärlig vision av livet under perioden ordovicium. Bild: James s:t John ordovicium

Femhundra miljoner år. Fem massiva utdöenden, fem stora skärseldar för livet på jorden. I Kvanthopp går vi den här vårsäsongen igenom de stora utrotningarna som har satt livet på prov under den geologiska eon som kallas fanerozoikum, den yngsta av de fyra eonerna i jordens historia.

Samtliga var unika händelser, men samtliga har någonting att lära oss i vår tid, då vi halkar allt längre mot den sjätte stora utrotningen.

I det här avsnittet ska vi ta en titt på den första av de fem skärseldarna, det så kallade ordovicium-silur-utdöendet för cirka 440 miljoner år sedan. Det näst största massutdöendet i jordens historia. Uppemot 85 procent av alla arter strök med den gången.

Den här storyn utspelar sig alltså i början av vår nuvarande eon, fanerozoikum, som började för 540 miljoner år sedan - ungefär vid samma tid som Söderfjärdens meteoritkrater uppstod utanför nuvarande Vasa. Ordet fanerozoikum kommer från grekiskan och betyder ungefär “det synliga livet”. Livet blev “synligt” (i motsats till mikroskopiskt) när de encelliga organismerna lärde sig gå samman och bilda större kroppar. Utvecklingen hade startat sakteligen redan för cirka 600 miljoner år sedan, mot slutet av den föregående eonen, proterozoikum.

Livets stora explosion

Men på tröskeln till fanerozoikum, för cirka 540 miljoner år sedan, brakade det loss ordentligt. Då inträffade den så kallade kambriska explosionen. Nej, ta det inte bokstavligt - det var inte en detonation av eld och rök, det var helt enkelt livet som formligen exploderade ut över jorden. Spåren efter den här explosionen är fortfarande synliga i de synnerligen rika fossilavlagringarna från den här tiden.

De encelliga, för våra ögon mestadels osynliga bakterierna, arkéerna och algerna hade varit de dominerande livsformerna i miljarder år. De började nu på allvar få sällskap av flercelliga, komplexa, stora, synliga organismer. Livsformer försedda med skal och skelett uppträdde för första gången. Inom bara tjugo miljoner år eller så - supersnabbt, på den geologiska skalan - lärde sig det flercelliga livet ta plats på jorden.

Hallucigenia, ett numera utdött djur från Kambrium.
Under den kambriska explosionen rivstartade det flercelliga livet och lade grunden för den blomstring som följde senare, under ordovicium. Fantasifulla organismer som Hallucigenia (bilden) fyllde haven. Hallucigenia, ett numera utdött djur från Kambrium. Bild: PaleoEquii Hallucigenia

Det blommade upp i en aldrig förr skådad skala, i ett fyrverkeri av biodiversitet. Ett multum av former, färger, skepnader fyllde haven, senare också landbacken. De flesta biologiska stammar av djur som existerar idag fick sin början nu, under perioden vi kallar kambrium som inleddes för cirka 540 miljoner år sedan. Och därmed inleddes också eonen fanerozoikum.

Men när du sticker upp på det viset som levande varelse, då tar du en risk. Ju större och mer komplexa organismer, ju mer invecklat ekosystem, desto känsligare för störningar blir det. Liv i stor skala betyder också risken för död i stor skala.

Periodvis har det inneburit massdöd i planetomfattande skala. Hejdlösa utrotningar av domedagskaliber. Vi brukar som sagt numera räkna med fem huvudsakliga händelser av massdöd under fanerozoikum, det flercelliga livets tid på jorden. där bortåt 90% av alla arter på jorden har utrotats i en sammanhängande händelse.

Diagram över de största massutdöendena under de gångna 540 miljonerna åren.
Också under sena kambrium skedde stora utdöenden, men livets utbredning och diversitet var på den tiden ännu inte så stor, så det sena ordoviciums massutdöende var relativt sett större. Diagram över de största massutdöendena under de gångna 540 miljonerna åren. massutdöende

Den enes död, den andres bröd

De här utrotningarna har varit på gott och ont, de har å ena sidan inneburit död i nästan total utsträckning. Men å andra sidan, utan dem skulle vi inte finnas här i dag. Den enes död, den andres bröd, med andra ord. Det är så som evolutionen jobbar. Inte genom den starkes överlevnad, vilket är en populär missuppfattning av Darwins teser. Utan så att den som bäst kan anpassa sig till förändrade omständigheter överlever.

I den här miniserien ska vi alltså ta en titt på den första av de fem stora utrotningarna inom fanerozoikum. Vi var ju i en tidigare artikel inne på den stora massdöden för två och en halv miljarder år sedan. Den stora syrekatastrofen i början av proterozoikum, den föregående eonen.

Men även om det utdöendet nästan var totalt, så var det encelligt, mestadels mikroskopiskt liv som drabbades då. Alger och bakterier. Nu ska vi uttryckligen hålla oss inom det komplexa, synliga livets domäner.

Den första stora massdöden inom eonen fanerozoikum kallas ordovicium-silur-utdöendet och det ägde rum för cirka 440 miljoner år sedan. Vi ska minnas att vid den här tidpunkten fanns praktiskt taget allt liv i oceanerna. Vi kommer ju själva för övrigt från havet ursprungligen, så våra förfäder fanns också där när katastrofen slog till.

Mer än 60% av de marina ryggradslösa djurens släkten dog ut under utrotningen som följde, inklusive två tredjedelar av alla armfotings- och mossdjursfamiljer. Omkring 85% av alla havslevande arter försvann.

Fossiliserade sjöliljor från Ordovicium.
Fossiliserade sjöliljor (Xenocrinus baeri) från ordovicium. Fossiliserade sjöliljor från Ordovicium. Bild: James s:t John Sjöliljor

Men innan vi ser närmare på vad det var som hände, ska vi ta en titt på tiden som ledde fram till händelsen. Den geologiska perioden ordovicium som alltså inleds för omkring 488 miljoner år sedan och pågår till omkring 440 miljoner år sedan. Och slutet på ordovicium kommer alltså med det stora massutdöendet. Vi kommer till det senare.

Den ordoviciska utstrålningen

Till en början går det faktiskt väldigt bra för livet på jorden. Ordovicium är en tid då de olika livsformerna bygger vidare på vinsterna från den kambriska explosionens jackpot. Den ordoviciska utstrålningen, the ordovician radiation, brukar man tala om, lite enligt samma princip som den kambriska explosionen.

Livet strålar nu ut över jorden på bred front. Både till havs och till lands. De första landväxterna dyker upp under ordovicium i form av primitiva organismer som liknar vår tids mossor. De utvecklas sannolikt från grönalger som växer på stränder med tidvatten. Platser där det är vått och torrt om vartannat. Och i något skede lär sig växterna anpassa sig helt och hållet till livet på torra land. I symbios med de första landväxterna dyker också de första svamparna upp.

Ute till havs uppträder de första fiskarna. De är käklösa pansarfiskar, med ett benpansar som täcker huvudet och den främre delen av kroppen. Det här behöver de sannolikt för att skydda sig från havsskorpionerna. Urfiskarna får sin näring genom att sila småkryp från bottengyttjan, som små dammsugare. Fossiler av den här sortens urfiskar har hittats bland annat i Australien.

Trilobiterna har också sitt uppsving under den här perioden. De är för övrigt ett mycket spännande kapitel i sig. Trilobiterna dök först upp under kambrium och hörde till möblemanget här på jorden, så att säga, i uppemot 300 miljoner år, ända fram till slutet av den geologiska perioden perm för 250 miljoner år sen. Då inträffar ett annat massivt massutdöende som vi återkommer till i en kommande artikel.

Trilobiterna, jordens herrar

Men under de här 300 miljonerna åren så äger trilobiterna jorden, mer eller mindre. De dominerade planeten betydligt längre än vi däggdjur har gjort det. Och väldigt spännande små djur, det är de. En trilobit ser ut som en datormus ungefär, med benpansar. De levde i havet, även om vissa av dem tros ha varit kapabla till att vistas kortare tider på land också. Hur som helst, fossilavlagringarna från ordovicium fram till perm, är fullkomligt nedlusade med dem. Bland annat de amerikanska ursprungsfolken har använt fossiliserade trilobiter som amuletter. Också de gamla kineserna använde dem som prydnadsföremål och brevvikter.

Trilobiterna räknas till leddjuren, samma stam som insekterna, spindeldjuren och kräftdjuren bland andra. Vi känner till runt 4500 släkten av trilobiter, med bortåt 50 000 arter. De är en av de mest framgångsrika arterna någonsin här på jorden. Om det mot förmodan irrade sig utomjordingar hit till jorden under första halvan av fanerozoikum så måste de ha utgått från att jorden är trilobiternas planet.

Fossiliserade trilobiter.
Fossiliserade trilobiter. De var planetens herrar under nästan 300 miljoner år. De var överallt! Nåja, inte så mycket på land. Fossiliserade trilobiter. Trilobiter

Men här är grejen - ingenting återstår av dem numera. Trilobiterna har inte en enda levande släkting kvar nu i vår tid. Till skillnad från fiskarna till exempel. Eller dinosaurierna - jag menar, fåglarna är ju i princip dinosaurier.

Och ingen vet med säkerhet varför trilobiterna försvann så totalt. Det var sannolikt en summa av flera olika saker som låg bakom, och den massiva artdöden i slutet av perm slog sen sista spiken i kistan.

Men ordovicium är ännu trilobiternas stora show. Och inte bara deras: det pågår en grym utveckling i havet. Blötdjuren utvecklas och blir mer varierade - snäckor, musslor och vissa sorters bläckfiskar, framför allt så kallade nautiloider (långa saker, ser ut som glasstrutar) blir vanliga. Och de första korallreven bildas också under ordovicium.

Jordskorpans "pusselbitar" i rörelse

Vad beror det då på, att ordovicium blir till en sådan intensiv scen för livets frammarsch?

Det är en summa av många olika faktorer. Till att börja med så är ordovicium en period med livlig tektonisk aktivitet. Kontinentalplattorna, jordskorpans pusselbitar, är i rörelse. Nya bergskedjor stiger upp i rask takt och stora mängder ny havsbotten rullar ut från djuphavsryggarna. Det här leder till de högsta havsnivåerna under hela fanerozoikum.

Följaktligen är de dåvarande kontinenterna tidvis nästan helt översvämmade. Stora delar av kontinenterna täcks av grunda hav, vars bottnar i sin tur med tiden täcks av tjocka lager sediment. Det är hit som den tidens djur- och växtliv sjunker ned då de dör. Det är tack vare det här som vi har så rikliga fossilfynd från den här tiden.

Ordovicium är också en tid med en kraftig växthuseffekt. Koldioxidnivåerna är mer än tio gånger högre än under vår tid. Det här dels på grund av stark vulkanisk aktivitet. Det här i sin tur betyder att jorden framför allt under början av perioden är mycket varm och isfri från pol till pol.

Karta över världen under ordovicium.
Kontinenternas placering under det sena ordovicium. Allt land på jorden befann sig på södra halvklotet, i norr dominerade superoceanen Panthalassa. Karta över världen under ordovicium. Bild: Trond Torsvik, Robin Cocks Gondwana

Världskartan, om någon hade funnits som kunde rita upp en sådan på den tiden, är väldigt annorlunda jämfört med vår tids motsvarighet. Jordgloben domineras av fyra huvudsakliga kontinenter åtskilda av tre större oceaner. Över ekvatorn ligger Laurentia, bestående av det som nu är Nordamerika, Grönland och Skottland.

Öster och norr om Laurentia, på andra sidan Iapetus-havet, det man kunde kalla proto-Atlanten, ligger en kontinent bestående av dagens Sibirien och Kazakstan. Söder om den ligger Baltica som inkluderar dagens Skandinavien och norra samt centrala Europa. Våra hemtrakter ligger alltså söder om ekvatorn på den här tiden. Där återfinns också mikrokontinenten Avalonia, bestående av vår tids Storbritannien, Nya England och delar av Kanada.

Öster om Baltica och Avalonia, på andra sidan Paleotethys-havet (ungefär där Indiska oceanen ligger idag), hittar vi den här tidens superkontinent, Gondwana. Den består av vår tids Afrika, Sydamerika, Indien, Arabien, Kina, Australien, Antarktis, västra Europa, med mera.

Norra halvklotet, havets rike

Jättekontinenten Gondwana sträcker sig ända från sydpolen upp till ekvatorn. Det som idag är Saharaöknen ligger mot slutet av ordovicium på sydpolen. Vid ekvatorn ligger de delar av Gondwana som idag är Australien och Antarktis.

Hur som helst så ligger huvuddelen av allt land på jorden vid den här tiden på södra halvklotet, medan norra halvklotet täcks nästan helt av den enorma oceanen Panthalassa (från grekiskans ord som betyder “allt hav”).

Det här var som sagt en period av mycket livlig tektonisk aktivitet. Det här betydde livlig vulkanisk aktivitet på många håll, vilket var den ledande orsaken till att atmosfären hade så mycket koldioxid i sig. Och det, som sagt, var orsaken till att det var så varmt.

Koldioxiden som strömmade ut i atmosfären från vulkanerna stannade också längre kvar där. Det här beror delvis på de väldigt höga havsnivåerna. Kontinenterna var som sagt tidvis nästan helt översvämmade under ordovicium. De landmassor som stack upp ovanför vattenytan saknade dessutom ännu sammanhängande täcken av växtlighet.

Vulkanen Krakatau sprutar ut lava.
Ordovicium var en tid av kraftig vulkanisk aktivitet, vilket ledde till höga halter av koldioxid i atmosfären. Vulkanen Krakatau sprutar ut lava. Bild: EPA-EFE Vulkan,vulkanutbrott,Indonesien,Krakatau

De här två faktorerna, vattnet som täckte stora arealer, och bristen på växtlighet, gjorde att berggrunden inte vittrade lika mycket som i vår tid. Erosionen var liten med andra ord. Och det här i sin tur gjorde att koldioxiden inte avlägsnades lika effektivt från atmosfären.

Vittringen tar CO2 ur atmosfären

En sammanfattning av det här: kemisk vittring av silikatbergarter är alltså ett av de huvudsakliga sätten för koldioxiden att avlägsna sig från atmosfären, också i vår tid. Det här sker när koldioxiden i regnvattnet reagerar kemiskt med silikatmineraler i berget och bildar kalciumkarbonat. Berget eroderar eller vittrar och rinner bort, helt enkelt.

Sedan sköljs den här erosionsmassan till havet via floderna. Och till slut deponeras kalciumkarbonaten som sediment på havets botten. I sedimenten trillar det dessutom sjunkande kalkskal som planktonen har bildat längre upp. Och sedan blir det lermineral av det hela, där en hel massa kol binds upp.

På det här sättet hjälps två processer åt att hålla atmosfärens koldioxid nere. De levande organismerna som dör och deras biomassa som lagras i marken tillsammans med sedimenten från vittringen av berggrunden.

Men vi bor ju på en levande planet, med kontinentalplattor som gnuggas mot varandra och skjuts ned under varandra. Därför åker också en stor del av kolet som ligger deponerat i berggrunden ner i den heta underjorden. Där smälter mineralerna i hettan och förr eller senare kommer de tillbaka upp till jordytan i samband med vulkanutbrott. Samtidigt kommer koldioxiden tillbaka i luften. Hela den här processen är en del av den så kallade kolcykeln.

Vittrad kalksten.
Ovittrad kalksten till vänster, vittrad kalksten till höger. Vittringen beror på koldioxid i regnvattnet som får kalkstenen att "frätas". I processen bildas kalciumkarbonat. På så vis binds kol från atmosfären. Vittrad kalksten. Vittringshud

Och under ordovicium var alltså kolcykeln ovanligt långsam på grund av de höga havsnivåerna och bristen på växtlighet till lands. De gjorde vittringen av berggrunden väldigt trög. Så den myckna koldioxiden som vulkanerna pumpade ut blev till stora delar kvar i atmosfären. Det här då de naturliga processerna inte hann avlägsna den i samma takt. Lite som nu under vår tid, vi pumpar just nu också ut koldioxid snabbare än den naturliga kolcykeln hinner ta hand om den.

Livet kan hantera CO2 - men...

Det är inte nödvändigtvis något fel på stora mängder koldioxid i luften, sett ur livets synvinkel. Men innan någon klimatskeptiker får vatten på kvarn: livet kan alltså hantera höga koldioxidnivåer om det får tid på sig att anpassa sig. Om förändringarna sker över miljontals år. Det gör de inte nu i vår tid, när vi får nivåerna att skjuta i taket på bara ett par hundra år.

Plus en annan lärdom som vi kan ta med oss från ordovicium: livet klarar sig inte på koldioxid allena, det behöver näring också. Det finns det inte nu, inte på samma sätt som under ordovicium. Då fanns alltså bäggedera av de här elementen närvarande i stora mängder.

Den livliga vulkaniska och tektoniska aktiviteten, inklusive alla nya bergskedjor som stack upp, ledde nämligen också till ett större inflöde av diverse näringsämnen i haven. Inklusive fosfor och kalium. Det här i sin tur kan till en del förklara livets stora spurt under ordovicium. Det fanns helt enkelt mer näring för livet att tugga på. Och varma, grunda, soldränkta hav att tumla omkring i till lust och leda.

Nautiloider i det ordoviciska havet.
Nautiloider i konstnärens vision av det ordoviciska havet. Nautiloider i det ordoviciska havet. Bild: James s:t John ordovicium

Men den eviga sommaren var på väg att gå mot sitt slut, som det skulle visa sig. Det flercelliga livets första stora högkonjunktur gick mot en mäktig krasch.

Den kraschen kommer för mellan 450 och 440 miljoner år sedan. Det är inte en enskild händelse utan två stycken, som följer varann med ungefär en miljon års mellanrum. Mer än 85% av havets alla djurarter raderas ut. Och det är ju bara i havet som det finns djurliv vid den här tiden, så i praktiken är det största delen av alla djurarter i hela världen som utrotas.

Särskilt hårt drabbas armfotingarna, musslorna, mossdjuren och korallerna. Korallreven hämtar sig aldrig riktigt under hela den därpå följande mer än 20 miljoner år långa perioden, silur.

Allt som allt är utdöendet på gränsen mellan ordovicium och silur den näst största massdöden i hela jordens historia.

Gondwana orsakar istid

Man har hittills utgått från att den huvudsakliga orsaken till utdöendet är kontinenternas placering. Tesen är att det med ens blev mycket kallare, kanske det kallaste som jorden har sett de senaste 600 miljonerna åren. Det här skulle alltså ha skett då superkontinenten Gondwana drev ned över sydpolen och det började bildas väldiga inlandsisardär. Lite som på dagens Antarktis.

Det här skulle då ha fått stora mängder vatten att bindas till isen. Det här i sin tur skulle ha fått den globala havsnivån att sjunka kraftigt, med 100 meter eller mer. Det igen skulle ha lett till minskade habitat för djurlivet som levde på kontinentalsocklarna. De grunda haven som täckte stora delar av kontinenterna, där livet hade frodats, drog sig också undan och torkade ut.

Perito Moreno-glaciären i Patagonien
Då superkontinenten Gondwana gled ned över sydpolen ledde det till att inlandsisar bildades och klimatet kyldes ned. Det här fick havsnivåerna att sjunka kraftigt. Perito Moreno-glaciären i Patagonien Bild: Kaj Arnö Patagonien,glaciärer

Den här teorin, om nedkylningen som orsakades av kontinenternas förflyttningar och därmed orsakade den stora massdöden i slutet av ordovicium, har under de senaste åren fått en utmanare.

Att det ägde rum en kraftig nedkylning och en flera miljoner år lång istid mot slutet av ordovicium är det ingen som förnekar. Men den akuta orsaken till att livet tog så mycket stryk kan vara en annan, en som vi har orsak att notera nu i vår tid.

Syrebrist och bottendöd låg bakom?

Enligt en studie gjord av franska och belgiska forskare, som har publicerats i tidskriften Nature, kan massdöden ha berott på plötslig syrebrist i haven, som i sin tur fick giftiga metaller att frigöras från bottnarna. Och det här skulle sedan ha orsakat massdöden.

Forskarna undersökte för sin studie en 2 kilometer djup borrkärna från öknen i Libyen. Och i de avlagringar som motsvarar tiden för det stora utdöendet hittade de rikligt med skadade fossiler. Organismer med defekter och missbildningar som är typiska för organismer som har drabbats av tungmetallförgiftning.

Liknande skador hittar man för övrigt på organismer i vattendrag som vi förorenar med tungmetaller nuförtiden. Musslor som har svårt att bilda skal till exempel, fiskar med allsköns utväxter orsakade av blyförgiftning och andra metaller.

De här giftiga metallerna tenderar att hålla sig bundna till havsbottnen så länge det finns syre i havsvattnet. Men när syrehalterna börjar sjunka så frigörs metallerna och blir upplösta i havsvattnet. Det här händer till exempel här i Östersjön, där stora delar av bottnen lider av syrebrist.

Havsbotten med trådalger
Övergödning i vår egen tids Östersjön. Vårt innanhav har stora arealer med död botten på grund av syrebristen som övergödningen orsakar. Havsbotten med trådalger Bild: Christoffer Boström / Åbo Akademi havsbotten,alger,Östersjön,Skärgård (musikstycke),trådalger

Och varför lider Östersjöns botten av syrebrist? Jo, på grund av all näring som rinner ut i Östersjöns vatten från länderna som omger havet. Övergödning, med andra ord. För mycket av det goda.

Skulle ordovicium, för mellan 480 och 440 miljoner år sen, ha ett motto så kunde det vara just “för mycket av det goda”. Bonorum etiam, eller hur man säger på latin. Koldioxid, näringsämnen och värme i överflöd. En riktig lyxbuffé för det avancerande flercelliga livet på jorden. En tiotals miljoner år lång fest.

Havet "förorenas"

Och alla fester slutar ju i något skede med att notan ska betalas. Med tiden drabbas allt större arealer av den tidens havsbottnar av övergödning och syrebrist. Tungmetaller börjar lösas upp i vattnet och förgifta allt levande. Med andra ord, havets populationer är kanske färdigt sjuka och sårbara när klimatet börjar kylas ned. Och sedan är massdöden ett faktum. Som sagt, upp till 85% av alla havets arter och omkring 60% av alla släkten, puts väck.

Vi har all orsak att ta lärdom av det här i vår tid. Samma sorts utveckling är på gång just nu över stora delar av världen. Inte bara i Östersjön. Till exempel i USA rinner det ut stora mängder kväve från jordbruket kring Mississippifloden. Den i sin tur för kvävet ut till havet. Det här har orsakat en omfattande bottendöd i havet som omger flodens delta. Samma sak är på gång överallt där stora mängder människor befolkar flodernas avrinningsområden.

Lägg sedan till att haven, inklusive de djupa haven, värms upp allt mer. Ju varmare vatten, desto mindre kan det lagra syre. Återigen, bottendöden breder ut sig och havets ekosystem tar stryk.

Fossil av trilobit.
Trilobiterna hälsar: akta er så ni inte delar vårt öde! (På bilden: Cyrtometopus sembnitzkii) Fossil av trilobit. Bild: James s:t John Trilobiter

Forskarna tror inte att vi nödvändigtvis kommer att se lika stora ökningar av tungmetaller i havsdjupen som under ordovicium, men det är i alla fall ännu ett orosmoment som vi skulle klara oss utan. Samma kan sägas om försurningen av havet som koldioxiden orsakar då den tas upp av vattnet. Den hotar de skalbyggande djuren, kalkbildande planktonen och diverse skaldjur. För att inte tala om korallerna.

Viktig lärdom för vår egen tid

Summan av kardemumman är hur som helst att världshavens kemi håller på att förändras just nu. På grund av vårt råddande med atmosfären.

Det här avsnittet av Kvanthopp har alltså handlat om det första av fem stora utdöenden i det flercelliga livets historia. Massdöden som avslutade den geologiska perioden ordovicium för 440 miljoner år sedan. Men ingen global utrotning är en isolerad händelse. Följderna sträcker sig alltid hundratals miljoner år framåt i tiden. De präglar livets fortsatta utveckling.

Och de stora utrotningarna följer oftast också mottot “inget nytt under solen”. Vi kan identifiera många element från dem i vår egen tid, i den utveckling som vi just nu driver, på vägen mot den sjätte stora utrotningen.

Vårt enda hopp är att vi lär oss någonting av dem. Så att vi inte går samma väg som trilobiterna. Också de var planetens herrar en gång.

Nyligen publicerat - Vetenskap