Fossillagerstätte dokumentiert die Auswirkungen eines sauerstoffarmen Ozeans im Unteren Jura

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Wissenschaftler haben mit Hilfe von chemischen Markern und entsprechenden Fossilien aufgespürt, wie eine Periode mit global sehr niedrigen Sauerstoffgehalten im Meer im Unteren Jura ein marines Ökosystem in eine stressgeplagte Lebensgemeinschaft mit nur wenigen Spezies verwandelt hat.

Geleitet wurden die Forschungsarbeiten durch Rowan Martindale, Assistenzprofessor der Jackson School of Geosciences an der University of Texas, Co-Autor der Studie, die im Journal Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoeconology veröffentlicht wurde, war Martin Aberhan, der Kurator am Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung des Museums für Naturkunde in Berlin ist.

Die Studie fokussiert die kürzlich entdeckte  Ya Ha Tinda Fossillagerstätte, die in der Nähe des Banff Nationalparks in Süd-West Alberta liegt. Die Fossillagerstätte verzeichnet Fossilien von Organismen die vor 183 Millionen Jahren, im frühen Jura,  in einem Flachmeer, welches damals die Region bedeckte, gelebt haben.
Die Fossillagerstätte erweitert die wissenschaftliche Dokumentation des Toarcischen Anoxischen Events, eine Periode mit Sauerstoffmangel in den Ozeanen, ausgelöst durch massive vulkanische Eruptionen, wie bisherige Hypothesen besagen. Das Ozeanische Anoxische Event konnte an dieser Fossillagerstätte anhand der geochemischen Zusammensetzung des Gesteins identifiziert werden und war bereits Teil eines früheren wissenschaftlichen Forschungsprojektes unter Führung von Benjamin Gill und Theodore Them vom Virginia Polytechnic Institute: Der Sauerstoffgehalt der Umgebung während des Frühen Jura beeinflusste die Art und die Menge an Kohlenstoff die im Gestein abgelagert wurde und macht die geochemische Zusammensetzung zum wichtigsten Indiz für ein anoxisches Ereignis.

„Wir haben diese aussagekräftige Zusammensetzung des Gesteins, die für uns das Rückgrat für die Datierung des Ozeanisch-Anoxischen Events darstellt“, so Martindale. „Innerhalb dieses Rahmens können wir einen Blick auf die benthische Lebensgemeinschaft (die Organismen die am Ozeanboden leben) werfen und uns die Frage stellen, wie diese Gemeinschaft auf das anoxische Ereignis reagiert hat.“

Die Fossilien zeigen, dass die marine Lebensgemeinschaft von Ya Ha Tinda vor dem Ozeanischen Anoxischen Event unglaublich divers war: Es gab Fische, Ichtyosaurier, Seelilien, Hummer, Austern und anderen Muscheln, Ammoniten und Coleoiden. Während des anoxischen Ereignisses erlebte diese dann einen Zusammenbruch, auf den eine Restrukturierung folgte, die Lebensgemeinschaft schrumpfte, so verschwanden z.B. die Muscheln, die vor dem Event am zahlreichsten vertreten waren, gänzlich und wurden durch andere Spezies ersetzt.  Außerdem waren die Muscheln, die das Event überlebten und die, die danach auftraten, wesentlich kleiner, so als habe der limitierte Sauerstoffgehalt auch ihr Größenwachstum limitiert.

Vor dem OAE waren die Bivalven der Ya Ha Tinda Lokalität zahlreicher und größer.
Bildrechte: Rowan Martindale / The University of Texas at Austin

Die marine Vergesellschaftung, welche in der Ya Ha Tinda Lagerstätte vor und während des anoischen Events überliefert wurde, ist mit denen aus europäischen Lagerstätten vergleichbar. Crispin Little, Hauptdozent für Paläontologie an der Universität von Leeds, sagte, dass die Vergleichbarkeit der Stätten den breitgestreuten Charakter des anoxischen Events unterstreicht:

„Es bestätigt alle früheren Arbeiten, die suggerierten, dass das Toarcische Anoxische Event wirklich ein globales Eregnis war.“

Während sich andere Orte von dem anoxischen Event erholten, blieb die Ya Ha Tinda Region jedoch weiterhin dem Stress ausgesetzt, sogar für kleine, hartschalige Bivalven war das Überleben schwierig:

„Ein interessanter Faktor der Erholung ist, dass es an einem Zeitpunkt wo sich die gesamte Lebensgemeinschaft erholt haben sollte, nur wenige Individuen vorfanden“, sagt Martindale. „Die Fossilfunde suggerieren, dass es lokale Faktoren gab, die auch nach Abebben des OAE dafür sorgten, dass der Sauerstoffgehalt niedrig blieb.  Es müssen noch weitere Forschungen unternommen werden, um ans Licht zu bringen, warum sich Ya Ha Tinda nicht mit derselben Geschwindigkeit erholte wie die anderen Orte. „

Martindales Co-Autor Aberhan ist zudem der Ansicht, dass ein vollständiges Verständnis der Reaktion mariner Vergesellschaftungen auf Stressfaktoren auch essentiell wichtig für zukünftige Entwicklungen ist, da das Toarcische Anoxische Event eine Begleiterscheinung des Klimawandels war:

„Eine Lektion, die wir aus der vorliegenden Studie lernen können, ist, dass klimainduzierter Stress, der in menschlichen Zeitstäben auf funktionierende Ökosysteme ausgeübt wird, eine langanhalte Auswirkung haben kann, ohne Zeichen auf Erholung für hunderte oder tausende von Jahren, und dass die Lebensgemeinschaften vor und nach klimatischen Krisen vollkommen anders in Zusammensetzung und ökologischer Funktion sein können.“

Quelle: Rowan C. Martindale, Martin Aberhan: Response of macrobenthic communities to the Toarcian Oceanic Anoxic Event in northeastern Panthalassa (Ya Ha Tinda, Alberta, Canada). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2017; 478: 103 DOI: 10.1016/j.palaeo.2017.01.009

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