Een door vulkaan veroorzaakte regenperiode maakte het klimaat op aarde dinosaurusvriendelijk

De grootste beesten die op aarde rondliepen, hadden een bescheiden begin. De eerste dinosaurussen waren zo groot als een kat, op de loer in de schaduw, wachtend op hun moment. Dat moment kwam toen vier grote pulsen van vulkanische activiteit het klimaat in een geologische oogwenk veranderden, waardoor een 2 miljoen jaar durende regenbui ontstond die samenviel met de dominantie van dino’s, suggereert een nieuwe studie.

Aanwijzingen gevonden in sedimenten diep begraven onder een oud meerbassin in China koppel de vulkaanuitbarstingen aan klimaatschommelingen en veranderingen in het milieu die midden in het hete en droge Trias een wereldomspannende hete en vochtige oase creëerden, rapporteren onderzoekers in de 5 oktober. Proceedings van de National Academy of Sciences. Tijdens deze geologisch korte regenperiode van 234 miljoen tot 232 miljoen jaar geleden, de Carnian Pluvial Episode genoemd, begonnen dinosaurussen te evolueren naar de kolossale en diverse wezens die het landschap de komende 166 miljoen jaar zouden domineren.

Eerder onderzoek heeft de sprong in de mondiale temperaturen, vochtigheid en regenval tijdens deze periode opgemerkt, evenals een omschakeling in het land- en zeeleven. Maar deze studies misten details over de oorzaak van deze veranderingen, zegt Jason Hilton, een paleobotanicus aan de Universiteit van Birmingham in Engeland.

Dus wendden Hilton en zijn collega’s zich voor antwoorden tot een honderden meters lange kern van sedimenten op de bodem van het meer, getrokken uit het Jiyuan-bekken. De kern bevatte vier verschillende lagen sedimenten met vulkanische as die het team dateerde tussen 234 miljoen en 232 miljoen jaar geleden, wat overeenkomt met de timing van de Carnian Pluvial Episode. Binnen die lagen vond het team ook kwik, een proxy voor vulkaanuitbarstingen. “Kwik kwam het meer binnen door een mix van luchtvervuiling, vulkanische as en werd ook aangespoeld vanuit het omringende land met verhoogde niveaus van kwik door vulkanisme”, zegt Hilton.

Verder bewijs voor het verband tussen vulkanisme en veranderingen in het milieu tijdens de Carnian Pluvial Episode kwam van overeenkomstige lagen in de kern die verschillende soorten koolstof vertoonden, wat wijst op vier enorme uitstoot van koolstofdioxide in de atmosfeer. Ten slotte veranderden microfossielen en pollen binnen dezelfde kernsectie, van soorten die de voorkeur geven aan drogere klimaten tot soorten die de neiging hebben om in warme en vochtige klimaten te groeien.

De gereconstrueerde geschiedenis suggereert dat de vulkanische pulsen enorme hoeveelheden CO₂ in de atmosfeer hebben geïnjecteerd, zegt coauteur Jacopo Dal Corso, een geoloog aan de Universiteit van Leeds in Engeland. Dat verhoogde de temperaturen en intensiveerde de hydrologische cyclus, waardoor de regenval verbeterde en de afvoer naar meren toenam, zegt hij. Tegelijkertijd evolueerden terrestrische planten, waarbij vochtminnende flora de overhand kreeg. Terwijl de regens natte omgevingen creëerden, begonnen schildpadden, grote amfibieën genaamd metoposaurids – en dinosaurussen – te gedijen.

Samen onthullen deze verschillende bewijslijnen dat de Carnian Pluvial Episode eigenlijk vier verschillende pulsen van significante veranderingen in het milieu was – elk veroorzaakt door enorme vulkaanuitbarstingen, zegt Dal Corso.

De gegevens over kwik en koolstof samen suggereren dat de toename van kwik afkomstig was van een “belangrijke bron van vulkanisme die de wereldwijde koolstofcyclus kon beïnvloeden”, in plaats van lokale uitbarstingen, schrijft het team. Dat vulkanisme kwam waarschijnlijk van de uitbarsting van de Wrangellia Large Igneous Province in wat nu British Columbia en Alaska is, die eerder, maar vaag, in verband werd gebracht met de Carnian Pluvial Episode. Als dit waar is, betekent dit dat de Wrangellia-uitbarsting plaatsvond in pulsen in plaats van één aanhoudende uitbarsting.

Dit artikel is de “eerste keer dat kwik- en koolstofisotoopgegevens zo goed gecorreleerd zijn over de Carnian Pluvial Episode”, zegt Andrea Marzoli, een stollingspetroloog aan de Universiteit van Padua in Italië die Wrangellia heeft bestudeerd maar niet betrokken was bij dit onderzoek. “De auteurs maken een sterk argument voor vulkanisch geïnduceerde wereldwijde klimaatveranderingspulsen.” Marzoli merkt echter op: “de link met Wrangellia is nog steeds zwak, simpelweg omdat we de leeftijd van Wrangellia niet kennen.”

Alastair Ruffell, een forensisch geoloog aan de Queen’s University Belfast in Ierland die niet betrokken is bij dit onderzoek, is het daarmee eens en zegt dat hij graag meer bewijs zou zien van oorzaak en gevolg tussen Wrangellia en de veranderingen in het milieu. Deze studie biedt enkele van de beste proxy’s en gegevens uit terrestrische bronnen tot nu toe, maar er zijn meer terrestrische gegevens van de Carnian Pluvial Episode nodig, zegt hij, om “te begrijpen hoe dit er op de grond uitzag”.

De klimaatveranderingen markeerden een kantelpunt voor het leven dat zich niet kon aanpassen, en die groepen stierven uit. Dieren zoals dinosaurussen en planten zoals cycaden, zegt Ruffell, “wachtten in de coulissen” om hun kans te grijpen. Een vergelijkbare cyclus van vulkanische activiteit en veranderingen in het milieu die ongeveer 184 miljoen jaar geleden begon, heeft mogelijk de weg vrijgemaakt voor de grootste van alle dino’s, sauropoden met lange nek, om te domineren (SN: 17/11/20).