Geologen legen fossile Wälder in der Antarktis frei

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Während des antarktischen Sommers, vom späten November bis einsschließlich Januar, bestiegen die Geologen Erik Gulbranson und John Isbell der University of Wisconsin-Milwaukee (UWM) die vereisten Hänge der McIntyre Promontory (84° 57′ 0″ S, 179° 40′ 0″ E), ein v-förmiges Vorgebirge an den Kliffs des Ross Nebengebiets im Transantarktischen Gebirge.  Hoch oben über den Eisfeldern durchkämmten sie das graue Gestein des Gebirges nach fossilen Überresten der grünen und waldreichen Vergangenheit des Kontinents.

Am Ende ihrer Forschungsreise hatten die Geologen fossile Fragmente von 13 Bäumen gefunden. Die entdeckten Fossilien wiesen ein Alter von über 260 Millionen Jahren auf, dies bedeutet, dass sie am Ende des Erdzeitaler des Perms gewachsen waren, noch bevor die ersten Dinosaurier auftraten.

„Menschen wussten von der Existenz dieser Fossilien seit der Antarktis-Expedition von Robert Falcon Scott von 1910 bis 1912“, erzählt Gulbranson, ein Paläoökologe und Gast-Hochschulassistent an der Fakultät für Geowissenschaftler an der UWM. „Allerdings ist der größte Teil der Antarktis noch immer unerforscht. Manchmal kann es vorkommen, dass du der erste Mensch bist, der einem bestimmten Berg hinaufklettert“, führt er weiter aus.

Erik Gulbranson untersucht Proben der fossilen Bäume.
Foto: UWM Photo/Troye Fox

Der Zeitrahmen ist genau das, wonach sie gesucht hatten:
Das Erdzeitalter Perm endete vor 251 Millionen Jahren mit dem größten Massenaussterben der Geschichte als die Erde einen raschen klimatischen Wandel vom Eishaus zum Treibhaus durchzog. Mehr als 90 Prozent aller Spezies auf der Erde verschwanden, inklusive der polaren Wälder. Da die antarktischen Wälder in polaren Breiten wuchsen, wo heutzutage keine Pflanzen wachsen können, glaubt Gulbranson, dass die Bäume einer sehr widerstandsfähigen Spezies angehörten und er versucht herauszufinden, warum sie ausgestorben sind.

Viele Wissenschaftler glauben daran, dass ein massiver Anstieg an atmosphärischen Treibhausgasen wie Methan und Kohlenstoffdioxid das Massenaussterben an der Perm-Trias-Grenze verursacht hat. Es ist wahrscheinlich, dass über den Verlauf von 200.000 Jahren – geologisch betrachtet nur eine kurze Zeitspanne – aus Vulkanen in Sibirien viele Tonnen Treibhausgas in die Atmosphäre entlassen wurden.

Isbell, eine Koryphäe auf seinem Gebiet und Professor für Geowissenschaften an der UWM, hat bereits zu früherer Zeit die glazialen Ablagerungen aus dem antarktischen Perm untersucht, um zu bestimmen wie das Klima sich änderte. Auf dieser Expedition nutzte er das Gestein, welches er um die fossilisierten Bäume herum fand, um zu bestimmen, wie diese Fossilien in die geologische Geschichte der Antarktis passen.

„Dieser Wald ist ein Einblick in das Leben vor dem Aussterbe-Event und kann uns dabei helfen zu verstehen, wodurch das Event ausgelöst wurde. Außerdem kann er uns Hinweise dafür geben, inwiefern Pflanzen früher anders waren als heute“, so Gulbranson.

Am Ende des Perms war Antarktika wärmer und feuchter als heutzutage. Die Kontinente wie wir sie heute kennen waren zusammengepackt zu zwei riesigen Landmassen, eine im Norden und eine im Süden. Die Antarktis war Teil von Gondwana, dem Superkontinent im Süden, zu dem auch das heutige Südamerika, Afrika, Indien, Australien und die Arabische Halbinsel gehörten.
Es hätte dort Moose, Farne und eine ausgestorbene Pflanze mit dem Namen Glossopteris gegeben und es ist wahrscheinlich, dass dieser Wald sich auf die gesamte Fläche von Gondwana erstreckte.

Gulbranson erläutert, dass die fossilen Wälder vollkommen anders aussahen als die Wälder die wir kennen: Während des Perms waren Wälder möglicherweise niedrig-diverse Ansammlungen von verschiedenen Pflanzenarten mit spezifischen Funktionen die beeinflussten, wie der gesamte Wald auf Veränderungen in der Umwelt reagierte.

„Diese Pflanzengruppen musste fähig sein zu überleben und in verschiedenen Umgebungen gedeihen können“, erläutert Gulbranson. „Es ist extrem ungewöhnlich, auch heutzutage, dass eine Gruppe auf fast einer gesamten Hemisphäre auftritt.“

Aber nichtmal diese robusten Wälder überlebten die hohen Konzentrationen des Kohlenstoffdioxids während des Massenaussterben.

Die widerstandsfähigen Pflanzen mussten  während der polaren Extrema ständigen Lichts und totaler Finsternis überlebt haben. Auch in einer wärmeren Vergangenheit werden die Polarregionen Monate der Dunkelheit im Winter und Monate ohne Sonnenuntergang im Sommer durchlebt haben.

Indem sie die erhalten gebliebenen Baumringe untersuchten, haben Gulbranson und seine Kollegen herausgefunden, dass diese Bäume schnell von der Sommeraktivität zum Winterschlaf übergingen, vielleicht sogar innerhalb eines Monats. Moderne Pflanzen absolvieren diesen Übergang über eine Zeitspanne von mehreren Monaten und speichern Wasser indem sie tagsüber Photosynthese betreiben und bei Nacht ruhen. Wissenschaftler wissen bisher noch nicht wie sich Monate konstanten Lichts auf den Tag- und Nachtzyklus der Pflanzen ausgewirkt haben.

„Es gibt heutzutage nichts vergleichbares“, sagt Gulbranson. „Diese Bäume konnten ihren Wachstumszyklus an- und abschalten wie einen Lichtschalter. Wir wissen, dass die winterliche Abschaltung von Jetzt auf Gleich geschah, aber wir wissen nicht wie aktiv sie während der Sommerzeit waren und ob sie sich zum Winterschlaf zwingen konnten obwohl das Licht noch an war“, schmunzelt Gulbranson.
„Die geologischen Aufzeichnungen zeigen uns den Anfang, die Mitte und das Ende von Klimaveränderungen, weitere Forschung wird uns besser aufzeigen, wie Treibhausgase und klimatische Veränderungendas Leben auf der Erde beeinflussen.“

Gulbranson wird den Standort später diesen Monat wieder aufsuchen und bis einschließlich Januar 2018 dort bleiben. Er erhofft sich noch mehr über das Aussterbe-Event herausfinden zu können. Zuvor war er nicht in der Lage den Zeitraum des Aussterbens zu untersuchen, da  Wettereinschränkungen und Flugzeugprobleme dies verhindert hatten.
Diesmal wird er gezielt nach Ablagerungen vom Zeitpunkt des Massenaussterbens suchen, um exakt bestimmen zu können, wie die Wälder auf den steigenden Gehalt an Kohlenstoffdioxid reagierten.

Quelle: Off. Pn. der University of Wisconsin-Milwaukee

 

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Ariane Paninski

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