Massale uitstervingen in de geschiedenis van het leven: betekenis van NASA's Artemis Moon en planetaire verdediging DART-missies  

Evolutie en het uitsterven van nieuwe soorten gaan hand in hand sinds het leven op aarde begon. Er hebben zich echter minstens vijf grootschalige uitstervingsgolven van levensvormen voorgedaan in de afgelopen 500 miljoen jaar. Tijdens deze uitstervingsgolven verdween meer dan driekwart van de bestaande soorten. Deze worden wereldwijde uitstervingsgolven of massa- extincties genoemd. De vijfde massa- extinctie was de laatste van dit soort, die ongeveer 65 miljoen jaar geleden plaatsvond in het Krijt. Deze werd veroorzaakt door een inslag van een asteroïde. De daaropvolgende omstandigheden leidden tot het uitsterven van de dinosauriërs. In het huidige Antropoceen (het tijdperk van de mensheid) wordt vermoed dat de aarde zich al in of op de rand van een zesde massa- extinctie bevindt, als gevolg van door de mens veroorzaakte milieuproblemen (zoals klimaatverandering, vervuiling, ontbossing, opwarming van de aarde, enz.). Daarnaast kunnen factoren zoals nucleaire, biologische of andere vormen van oorlogvoering/conflicten, en natuurrampen zoals vulkaanuitbarstingen of asteroïde-inslagen ook een massa-extinctie veroorzaken. De expansie in de ruimte is een van de manieren om de existentiële uitdagingen waar de mensheid voor staat het hoofd te bieden. NASA 's Artemis -maanmissie is een begin van de menselijke bewoning in de diepe ruimte door toekomstige kolonisatie van de maan en Mars . Planetaire verdediging door een asteroïde van de aarde af te buigen is een andere strategie die wordt overwogen. NASA's DART-missie is de eerste test voor het afbuigen van een asteroïde en zal volgende maand proberen een asteroïde die dicht bij de aarde komt af te buigen.

Het milieu is altijd aan verandering onderhevig geweest. Dit had een tweeledig effect op de levensvormen: enerzijds leidde negatieve selectiedruk tegen soorten die niet geschikt waren om in de omgeving te overleven tot hun uitsterven, anderzijds bevorderde het de overleving van levensvormen die flexibel genoeg waren om zich aan nieuwe omstandigheden aan te passen. Dit resulteerde uiteindelijk in de evolutie van nieuwe soorten. Uitsterven en de evolutie van nieuwe levensvormen zouden dus hand in hand moeten zijn gegaan, vrijwel naadloos, sinds het begin van het leven op aarde.

De geschiedenis van de aarde is echter niet altijd zonder problemen verlopen. Er waren dramatische en drastische gebeurtenissen die een sterke negatieve impact hadden op levensvormen en resulteerden in het uitsterven van soorten op zeer grote schaal. 'Wereldwijde uitsterving' of 'massa-uitsterving' is de term die wordt gebruikt om episodes te beschrijven waarbij ongeveer driekwart van de bestaande biodiversiteit in een relatief korte geologische tijdsperiode uitstierf. In de afgelopen 500 miljoen jaar hebben er minstens vijf grootschalige massa-uitstervingen ^{plaatsgevonden¹}.

Tabel: aarde, massale uitsterving van soorten en de mensheid  

Deze 'Big Five' uitstervingen werden beschreven op basis van analyse van een database over duizenden fossielen van ongewervelde zeedieren.  

Tijdens het Cambrium (541-485 miljoen jaar geleden) vond er een enorme explosie van nieuwe levensvormen plaats. Dit werd gevolgd door de eerste massa-extinctie op aarde, die 400 miljoen jaar geleden plaatsvond in het Ordovicium-Siluur. Hierbij stierf meer dan 85% van de mariene biodiversiteit uit als gevolg van klimaatverandering door de wereldwijde afkoeling van de tropische oceanen, gevolgd door een daling van de zeespiegel en het verlies van leefgebieden in laaggelegen gebieden. De tweede massa-extinctie vond 365 miljoen jaar geleden plaats in het Devoon en lijkt te zijn veroorzaakt door een afname van de zuurstofconcentratie in het water toen de zeespiegel hoog was. Vulkanische activiteit wordt momenteel beschouwd als de oorzaak van de tweede ^extinctie.

De derde massa-extinctie, ofwel de Perm-Trias-extinctie, vond ongeveer 250 miljoen jaar geleden plaats, in het Perm-Trias-tijdperk. Deze wordt ook wel de Grote Sterfte genoemd, omdat meer dan 90 procent van de soorten op aarde uitstierf. Dit werd veroorzaakt door drastische klimaatverandering als gevolg van snelle opwarming van de aarde door de massale uitstoot van broeikasgassen, met name de zesvoudige toename van CO₂ _in de atmosfeer . ^{^1,2} Dit verklaart ook de oorzaak van de vierde massa-extinctie, ofwel de Trias-Jura-extinctie, 210 miljoen jaar geleden, waarbij veel grote dieren uitstierven en de weg vrijgemaakt werd voor de dinosaurussen om te floreren. Massale vulkaanuitbarstingen lijken de gebeurtenis te zijn die met deze twee grote extincties in verband wordt gebracht.

De meest recente massa-extinctie, aan het einde van het Krijt (of Krijt-Paleogeen extinctie of de Vijfde Massa-extinctie), vond ongeveer 65.5 miljoen jaar geleden plaats. Dit was een van de grootste massa-extincties in de geschiedenis van het leven, waarbij alle niet-vliegende dinosauriërs volledig verdwenen. Er waren zowel vliegende als niet-vliegende dinosauriërs. Vliegende dinosauriërs waren warmbloedig, terwijl niet-vliegende dinosauriërs koudbloedig waren. Vliegende reptielen en niet-vliegende dinosauriërs stierven volledig uit, terwijl de fylogenetische afstammelingen van de vliegende dinosauriërs tot op de dag van vandaag overleven, wat het abrupte einde van het dinosauriërtijdperk markeerde. In die tijd vonden er enorme veranderingen in het milieu plaats als gevolg van de inslag van een grote asteroïde op de aarde bij Chicxulub in Mexico en door enorme vulkaanuitbarstingen die culmineerden in klimaatverandering en een tekort aan voedselbronnen. De inslag van een asteroïde veroorzaakte niet alleen schokgolven, een grote hittegolf en tsunami's, maar bracht ook enorme hoeveelheden stof en puin in de atmosfeer , waardoor zonlicht het aardoppervlak niet meer kon bereiken. Dit leidde tot een bijna volledige stopzetting van de fotosynthese en een langdurige winter. Het gebrek aan fotosynthese betekende de vernietiging van primaire producenten, waaronder fytoplankton en algen, evenals van daarvan afhankelijke diersoorten ^1,3 . De inslag van de asteroïde was de belangrijkste oorzaak van de massale uitsterving, maar vulkaanuitbarstingen rond die tijd droegen enerzijds bij aan de massale uitsterving door de duisternis en de winter verder te verergeren met rook- en stofwolken in de atmosfeer. Anderzijds veroorzaakten ze ook opwarming door vulkanisme ^4. Wat betreft de totale uitsterving van de gehele familie van niet-vogelachtige dinosaurussen, suggereert onderzoek naar de fysiologie van de nakomelingen van vogelachtige dinosaurussen dat er sprake was van een gebrek aan voortplanting als gevolg van een tekort aan vitamine D3 (cholecalciferol) in de zich ontwikkelende embryo's in de eieren, wat leidde tot de dood vóór het uitkomen ⁵.

In het huidige Antropoceen (dat wil zeggen, het tijdperk van de mensheid) stellen sommige onderzoekers dat een zesde massa-extinctie al gaande is als gevolg van door de mens veroorzaakte milieuproblemen zoals klimaatverandering, vervuiling, ontbossing, opwarming van de aarde, enzovoort. Dit is gebaseerd op schattingen van de huidige uitstervingspercentages van soorten, die vergelijkbaar blijken te zijn met de uitstervingspercentages van soorten tijdens eerdere massa-extincties ^1. Resultaten van een andere studie bevestigen zelfs dat de huidige uitstervingspercentages van biodiversiteit veel hoger liggen dan de uitstervingspercentages van de vijf eerdere massa-extincties die uit het fossiele record zijn afgeleid ^6,7,8 en dat de natuurbeschermingsinitiatieven weinig lijken te helpen ^8. Bovendien zijn er andere door de mens veroorzaakte factoren, zoals een nucleaire oorlog of ramp, die een massa-extinctie kunnen veroorzaken. Ondanks wereldwijde collectieve stappen en consistente inspanningen op het gebied van ontwapening, het tegengaan van klimaatverandering, het verminderen van koolstofemissies en het behoud van diersoorten, suggereren sommige onderzoekers dat de schaal van de menselijke onderneming moet worden verkleind, de wereldbevolking moet krimpen door verdere verlaging van het geboortecijfer en een einde moet komen aan de 'groeimanie' ⁹.

Net als de laatste massa-extinctie aan het einde van het Krijt, kan elke toekomstige milieuramp als gevolg van mogelijke inslagen vanuit de ruimte en/of massale vulkaanuitbarstingen een ernstige existentiële uitdaging vormen voor de mensheid. Want op de lange termijn zal de aarde, net als elke andere planeet , bedreigd worden door inslagen vanuit de ruimte (en ook door vulkaanuitbarstingen), met als gevolg dat de fotosynthese stopt door langdurige duisternis. Daardoor zullen alle primaire producenten, planten en diersoorten die daarvan afhankelijk zijn, gedecimeerd worden.

Kolonisatie van diep ruimte en het afbuigen van op de aarde gerichte asteroïden, weg van de aarde, zijn twee mogelijke reacties van de mensheid op de existentiële bedreigingen die voortkomen uit inslagen van ruimte. NASA's Artemis Moon Missie is een begin naar diep ruimte menselijke bewoning om van de mens een multi-vliegtuig soort. Dit programma zal niet alleen langdurige menselijke aanwezigheid op en rond de wereld creëren Moon maar geef ook lessen ter voorbereiding op menselijke missies en woonplaatsen maart. De Artemis-missie zal een basiskamp bouwen op de maan- oppervlak om astronauten een thuis te geven waar ze kunnen wonen en werken Moon. Dit zal de eerste keer zijn dat mensen op het oppervlak van een ander hemellichaam leven¹⁰. NASA's planetair verdediging DART Mission gaat een methode testen om een ​​asteroïde van de aarde af te buigen. Allebei ruimte missies houden een aanzienlijke belofte in voor het verzachten van de existentiële uitdagingen voor de mensheid als gevolg van de impact ervan ruimte. 

 ***   

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2208231

***

Referenties:  

1. Khlebodarova TM en Likhoshvai VA 2020. Oorzaken van wereldwijde uitstervingen in de geschiedenis van het leven: feiten en hypothesen. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2020 juli;24(4):407-419. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ20.633 | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7716527/  

2. Wu, Y., Chu, D., Tong, J. et al. Zesvoudige toename van atmosferische pCO2 tijdens het Perm-Trias massa-extinctie. Nat Commun 12, 2137 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22298-7  

3. Schulte P., c.s. 2010. De Chicxulub-asteroïde-impact en massale uitsterving op de Krijt-paleogeengrens. WETENSCHAP. 5 maart 2010. Vol 327, uitgave 5970. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1177265 

4. Chiarenza AA c.s. 2020. Inslag van asteroïden, niet vulkanisme, veroorzaakte het uitsterven van de dinosaurus aan het einde van het Krijt. Gepubliceerd 29 juni 2020. PNAS. 117 (29) 17084-17093. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2006087117  

5. Fraser, D. (2019). Waarom zijn de dinosaurussen uitgestorven? Zou een tekort aan cholecalciferol (vitamine D3) het antwoord kunnen zijn? Journal of Nutritional Science, 8, E9. DOI: https://doi.org/10.1017/jns.2019.7  

6. Barnosky AD, c.s. 2011. Is de zesde massa-extinctie van de aarde al aangebroken? Natuur. 2011;471(7336):51-57. DOI: https://doi.org/10.1038/nature09678  

7. Ceballos G., c.s. 2015. Versnelde moderne door de mens veroorzaakte soortenverliezen: het zesde massale uitsterven ingaan. Wetenschap. Adv. 2015;1(5): e1400253. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1400253  

8. Cowie RH c.s. 2022. The Sixth Mass Extinction: feit, fictie of speculatie? Biologische beoordelingen. Volume 97, uitgave 2 april 2022 pagina's 640-663. Voor het eerst gepubliceerd: 10 januari 2022. DOI: https://doi.org/10.1111/brv.12816 

9. Rodolfo D., Gerardo C. en Ehrlich P., 2022. Circing the drain: de uitstervingscrisis en de toekomst van de mensheid. Gepubliceerd: 27 juni 2022. Filosofische transacties van de Royal Society Biological Sciences. B3772021037820210378 DOI: http://doi.org/10.1098/rstb.2021.0378 

10. Prasad U., 2022. Artemis Moon Mission: naar menselijke bewoning in de diepe ruimte. Wetenschappelijk Europees. Gepubliceerd op 11 augustus 2022. Verkrijgbaar bij http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/artemis-moon-mission-towards-deep-space-human-habitation/  

***