De eerste massa-extinctie in de geschiedenis, het Hirnantien

Iedereen is bekend met de massa-extinctie waardoor de dinosaurussen stierven. Maar ongeveer vierhonderd miljoen jaar daarvoor vond er een nog grotere massa-extinctie plaats, het Hirnantien oftewel de Laat-Ordovicische massa-extinctie. Het klimaat sloeg toen opeens om waardoor bijna alle zeedieren uitstierven. De oorzaak van de wereldwijde extinctie wordt gekoppeld aan de ijstijd die toen plaatsvond. Een groot deel van de zeedieren heeft zich kunnen herstellen of heeft zich verder ontwikkeld tot nieuwe soorten. Er zijn zelfs soorten die op de dag van vandaag nog in leven zijn.

De massa-extinctie tijdens het Ordovicium

Het Ordovicium is een geologische periode die liep van 485.4 tot 443.8 miljoen jaar geleden. In tegenstelling tot de voorgaande periode (het Cambrium) leefden er in het Ordovicium veel meer diersoorten. Voornamelijk in de etage het Tremadocien (485.4 – 477.7 miljoen jaar geleden) breidde het dierenrijk zich aanzienlijk uit. De expansie van nieuwe soorten hangt waarschijnlijk samen met het grote aantal meteorieten dat op Aarde neersloeg en water en andere stoffen met zich meebracht. Leven op het land was in het Ordovicium nog niet zodanig ontwikkeld als tegenwoordig; het leven speelde zich voornamelijk af in de oceaan. Tegen het einde van het Ordovicium was er sprake van een wereldwijd massaal uitsterven van vele diersoorten, de zogenoemde Laat-Ordovicische massa-extinctie oftewel het Hirnantien. De Laat-Ordovicische massa-extinctie was de grootste massa-extinctie ter wereld, op de extinctie tijdens de overgang van het Perm naar het Trias na. Gedurende de overgang Perm-Trias, ongeveer 251 miljoen jaar geleden, stierf 96% van de zeedieren.

De oorzaak van de Laat-Ordovicische massa-extinctie

De Laat-Ordovicische massa-extinctie wordt ingedeeld in twee perioden. De eerste vond 447,7 miljoen jaar geleden plaats toen een groot deel van dieren die in de warme wateren leefden stierf. De tweede extinctiegolf vond, geologisch gezien, niet veel later plaats rond 443,8 miljoen jaar geleden en trof de soorten die in kouder water leefden.

De oorzaak van de Laat-Ordovicische massa-extinctie is onbekend, maar er wordt algemeen aangenomen dat een ijstijd de extinctie in beweging heeft gezet. Dat er daadwerkelijk een ijstijd heeft plaatsgevonden is vastgesteld aan de hand van onderzoek van het gletsjerijs op de Zuidpool. Hoe de ijstijd precies is ontstaan is onduidelijk, maar dat het een daling van de zeespiegel teweegbracht 447,7 miljoen jaar geleden is zeker. Dieren die in ondiepe zeeën leefden, kwamen hierdoor droog te liggen en leden onder de temperatuurdaling. Drie miljoen jaar daarna (443,8 miljoen jaar geleden) steeg de temperatuur en door de snelle verwarming van het klimaat stierven opnieuw vele soorten.

Een andere mogelijke verklaring is een gammaflits. Dit is een heftige uitbarsting van straling die plaatsvind als twee neutronensterren samensmelten of een neutronenster en een zwart gat. Een gammaflits van slechts tien seconden is voldoende om de ozonlaag van de Aarde te halveren. De theorie luidt dat het leven op Aarde mogelijk deels uitstierf door de plotselinge intense blootstelling van uv-straling.

In totaal stierf 85% van de geslachten van zeedieren uit tijdens de Laat-Ordovicische massa-extinctie, waaronder vele trilobieten (70%) en schelpdieren (60%).

Het zeeleven in het Ordovicium

De meeste dieren leefden in de ondiepe warme zeeën. Zeedieren die al in de voorgaande periode leefden, zetten hun leven voort in het Ordovicium. De groep zeedieren bestond voornamelijk uit graptolieten, schelpdieren, trilobieten, zeelelies, zeesterren en mosdiertjes.

Graptolieten (Graptolithina)
Graptolieten waren kolonievormende organismen die voorkwamen sinds het Cambrium (541 – 485.4 miljoen jaar geleden). Ze leefden in een proteïneachtig kegelvormig omhulsel (sicula) waaruit één of meerdere lange stengels groeiden (stipes). De stipes waren opgebouwd uit een rij lange overlappende buisjes (thecae) en in elk buisje leefde een lid van de kolonie (zooïde). Oorspronkelijk waren het bentische dieren (dieren die op de bodem leven), maar ze pasten hun leefwijze aan in het Tremadocien. Ze vermenigvuldigden zich snel waardoor de onderlinge strijd om voedsel te bemachtigen groeide. Een deel van de graptolieten nam een vorm aan met minder stipes waardoor ze meer gestroomlijnd werden en zich beter kon bewegen door het ondiepe water. De primitieve vorm, met veel stipes, paste zich aan aan een leven in het voedselarmere diepere water en evolueerde anatomisch zodat ze beter voedsel kon filteren. Na de Laat-Ordovicische massa-extinctie bleven slechts een aantal geslachten over die uiteindelijk uitstierven in het Vroeg-Devoon (circa 315 miljoen jaar geleden). Alleen het uitwendige skelet (zoarium) is bewaard gebleven in bijvoorbeeld leisteen en kalksteen. Aangezien de fossielen lijken op takjes werd tot de jaren 70 gedacht dat graptolieten planten waren.

Schelpdieren (Mollusca)
Net als graptolieten leefden schelpdieren ook al sinds het Cambrium. De groepen schelpdieren die in het Ordovicium leefden waren slakken (met een huisje op hun rug), tweekleppigen (levend tussen twee schelpen) en inktvissen. Elke groep (en elk geslacht binnen die groep) had haar eigen voorkeur aan waterdiepte en watertemperatuur. Om die reden leefden ze niet op specifieke plekken in de oceanen, maar overal. De schelpdieren hadden allemaal een skelet van kalk die in de juiste omstandigheden versteende en kan worden teruggevonden. Veel geslachten van schelpdieren stierven uit, maar tegenwoordig bestaat deze grote groep uit tientallen honderdduizenden (nieuwe) geslachten.

Trilobieten (Trilobitomorpha)
Trilobieten ontstonden in het Cambrium. Trilobieten waren in zee levende geleedpotigen met een uitwendig skelet van chitine (een hoornachtig materiaal). Hun lichaam was opgebouwd uit een aantal segmenten met vooraan een kop met voelsprieten. Er bestonden ongeveer zeventienduizend soorten, waarvan de grootsten leefden tijdens het Ordovicium en zeventig centimeter lang konden worden. Tijdens de klimaatveranderingen tijdens de Laat-Ordovicische massa-extinctie kreeg de groep het zwaar te verduren, maar ze stierven pas definitief uit tijdens de massa-extinctie bij de overgang van het Perm naar het Trias. Net als vele andere geleedpotigen konden trilobieten zich oprollen zodat hun harde pantser hen kon beschermen tegen bedreigingen. Het is daarom logisch dat vele fossiele trilobieten zijn teruggevonden in opgerolde houding.

Zeelelies (Cystoidea)
Zeelelies waren een nieuwe soort, samen met zeesterren en mosdiertjes, die verscheen in het Tremadocien. Ze waren opgebouwd uit een steel met daarop een krans van vijf tentakels die waren bedekt met trilhaartjes. Met de trilhaartjes werden micro-organismen naar het dier gewuifd. Met de tentakels brachten de zeelelies de micro-organismen naar hun mond in het midden van de kans. De meesten waren sessiel (dieren die zich niet konden voortbewegen) en zaten met hun steel vastgehecht aan stenen of ander substraat in ondiep water. Tegen het einde van het Ordovicium waren ze bijna helemaal verdrongen door andere stekelhuidigen, voornamelijk zeesterren. Slechts één geslacht heeft het overleefd waar tegenwoordig ruim zeshonderd soorten uit zijn ontwikkeld.
De stelen van de zeelelies bestaan uit kalk en vaak wordt alleen dat deel in gefossiliseerde context teruggevonden.

Zeesterren (Asteroidea)
Toen zeesterren zich ontwikkelden hadden de dieren al vijf duidelijke geïndividualiseerde armen die in de loop van de tijd weinig tot niets zijn veranderd. Ze aten zowel planten zoals zeegras als (micro)dieren waaronder algen en schelpdieren. Zeesterren kropen op hun prooi en persten het dier fijn om ze op te eten of maakten gebruik van hun trilharen en armen, net als zeelelies, om hun voedsel te verzamelen. Zeesterren fossiliseren moeilijk omdat het lichaam hoofdzakelijk bestaat uit vet (dat snel verteert) en water, en weinig kalk bevat. Zodra ze sterven zakt het waterige lichaam in waardoor de fossielen er vaak misvormd uitzien. Tegenwoordig is de groep uitgebreid van enkele naar ruim tweeduizend soorten.

Mosdiertjes (Bryozoa)
Mosdiertjes hadden een vergelijkbare opbouw als graptolieten. Ze bestonden uit een kolonie waarin zooïden leefden die omhult waren door een zoarium uit calciet. Elke zooïde had een krans tentakels rondom de mond en filterde eetbare deeltjes uit het zeewater. Ze leefden over het algemeen op rotsen of zeewier in warme, tropische wateren. Hun vorm was erg variabel; sommigen waren takvormig, anderen plaatvormig of bolvormig en de kolonie kon vijftig centimeter groot worden. Er leefden ruim vijftienduizend soorten mosdiertjes, maar onder andere als gevolg van de Laat-Ordovicische massa-extinctie zijn er tegenwoordig nog maar zesduizend.