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Universität Augsburg
Fakultät für Angewandte Informatik
Institut für Geographie
Klimageschichte der Erde
- Von der Erdentstehung bis zum Quartär
Hauptseminar Klimavariabilität (WS 2012/2013)
Leitung: Dr. Andreas Philipp
Offenwanger Thomas
1176519
Bachelor Geographie, 4. Semester
Abgabetermin: 31.12.2012
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ...................................................................................................................... 5
2 Präkambrium ................................................................................................................. 5
2.1 Die frühe Erde .................................................................................................... 6
2.1 Atmosphäre und Ozean ...................................................................................... 7
2.2 Erstes Leben ....................................................................................................... 8
2.3 Das Huronische Eiszeitalter ............................................................................... 9
2.4 Das Varanger Eiszeitalter ................................................................................... 9
3 Kambrium ................................................................................................................... 10
3.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 11
3.2 Lebewesen ........................................................................................................ 12
3.3 Das Massenausterben des Kambriums ............................................................. 12
4 Ordovizium ................................................................................................................. 12
4.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 13
4.2 Lebewesen ........................................................................................................ 13
4.3 Die ordovizische Vereisung .............................................................................. 14
5 Silur ............................................................................................................................. 14
5.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 14
5.2 Lebewesen ........................................................................................................ 15
5.3 Die kaledonische Gebirgsbildung ..................................................................... 15
6 Devon .......................................................................................................................... 15
6.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 16
6.2 Vulkanismus und Lebewesen ........................................................................... 16
6.3 Die Devonzeitliche Vereisung .......................................................................... 17
6.4 Die Devonischen Massenaussterben ................................................................. 17
7 Karbon ......................................................................................................................... 17
7.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 18
7.2 Lebewesen ........................................................................................................ 18
7.3 Die Variskische Gebirgsbildung ....................................................................... 19
7.4 Das permokarbone Eiszeitalter ......................................................................... 19
8 Perm ............................................................................................................................ 20
II
8.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 20
8.2 Das Zechsteinmeer ........................................................................................... 20
8.3 Lebewesen ........................................................................................................ 21
8.4 Das Massenaussterben Perm-Trias ................................................................... 21
9 Trias ............................................................................................................................. 22
9.1 Kontinente und Abgrenzung ............................................................................. 23
9.2 Lebewesen ........................................................................................................ 25
9.3 Das triassische Massenaussterben .................................................................... 25
10 Jura ............................................................................................................................ 25
10.1 Kontinente und Abgrenzung ........................................................................... 26
10.2 Lebewesen ...................................................................................................... 26
11 Kreide ........................................................................................................................ 27
11.1 Kontinente und Abgrenzung ........................................................................... 27
11.2 Lebewesen ...................................................................................................... 28
11.3 Die Kreide-Tertiär-Grenze .............................................................................. 28
12 Tertiär ........................................................................................................................ 30
12.1 Kontinente und Abgrenzung ........................................................................... 30
12.2 Lebewesen ...................................................................................................... 30
12.3 Die jungtertiäre Erwärmung ........................................................................... 31
12.4 Der Wandel zum Eiszeitalter .......................................................................... 31
13 Fazit ........................................................................................................................... 32
3
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Zeitliche Gliederung des Präkambriums in Äonen, Ären und Perioden nach
dem Alter............................................................................................................................6
Abbildung 2: Rekonstruktion der Landmassen des Präkambriums....................................7
Abbildung 3: Zeitliche Gliederung des Paläozoikums......................................................10
Abbildung 4: Rekonstruktion der Landmassen des Kambriums.......................................11
Abbildung 5: Rekonstruktion der Landmassen des Ordoviziums.....................................13
Abbildung 6: Rekonstruktion der Landmassen des Silurs................................................14
Abbildung 7: Rekonstruktion der Landmassen des Devons.............................................16
Abbildung 8: Rekonstruktion der Landmassen des Karbons............................................18
Abbildung 9: Rekonstruktion der Landmassen des Perm.................................................20
Abbildung 10: Zeitliche Gliederung des Mesozoikums....................................................23
Abbildung 11: Rekonstruktion der Landmassen des Trias................................................24
Abbildung 12: Verteilung der Niederschläge während der Trias......................................24
Abbildung 13: Rekonstruktion der Landmassen des Jura.................................................26
Abbildung 14: Rekonstruktion der Landmassen der Kreide.............................................28
Abbildung 15: Rekonstruktion der Landmassen des Tertiärs............................................30
IV
1 EinleitungKlimawandel und globale Erwärmung sind Themen, von denen heute die Medien nur zu
gerne Gebrauch machen. Sei es über den kommenden Untergang der Welt, um die
Filmindustrie ein wenig zu unterstützen, um politische Debatten neu anzuheizen oder um
eine klimatische Veränderung gar ganz für unmöglich zu erklären. Die Arten der
Präsentation sind vielseitig und gehen in alle möglichen Richtungen, doch eines fehlt in
fast jedem Zusammenhang: Ein wissenschaftlicher Umgang. Klima und dessen
Veränderung ist weder plötzlich noch so unvorhergesehen und dramatisch, wie man es
vorgestellt bekommt... oder? Zuerst einmal muss man sich vor Augen halten und das am
besten immer im Hinterkopf behalten, dass ein 'rasanter' Klimawandel, ein 'plötzliches'
Massenaussterben oder plattentektonische Prozesse, die hundert- und tausendfach an der
Gestaltung des Planeten teilgenommen haben in den seltensten Fällen von einem
Lebewesen als Katastrophe aufgenommen werden würde. Betrachtet man solche
Ereignisse hingegen in geologischen Zeiträumen, dann ist es ein plötzlicher und absoluter
Einschnitt. Aber was steht denn nun vor uns? Was erwartet uns nun in der Zukunft, wenn
es wärmer wird, oder kälter? Was heißt denn klimatische Veränderung und wie läuft das
ab? Wir können die Zukunft nicht vorhersagen, aber wir können in die Vergangenheit
blicken. Und davon haben wir einiges zur Betrachtung. Die Erde ist kein starres System
und seit ihrer Entstehung ist sie ständig dynamischen und sich ändernden Prozessen
unterworfen gewesen, die dafür gesorgt haben, dass kein Zeitalter unseres Planeten je
gleich gewesen ist. Wenn verstanden werden kann, wie sich das Klima der Vorzeit
verändert hat und warum, dann können wir daraus auch Schlüsse für unsere Zukunft
ziehen.
2 PräkambriumBeginnend mit dem Präkambrium, dem ältesten Abschnitt wird als erster der Zeitraum
des Planeten direkt nach seiner Entstehung betrachtet. Nachvollziehbar sind die
Zeitskalen für das Präkambrium, dem frühesten Erdabschnitt, in Abbildung 1. Das
Präkambrium ist in die Äonen Archaikum, 4,4 Milliarden Jahre (Ga) - 2,5 Ga und das
Proterozoikum, 2,5 Ga – 545 Millionen Jahre (Ma) unterteilt.
5
2.1 Die frühe ErdeDas Präkambrium umfasst in etwa 7/8 der Lebenszeit unseres Planeten, die uns durch die
Gesteine überliefert wurde. Die Anfänge des Sonnensystems sind unter dem begriff 'Neo-
Laplace' und der zugrunde liegenden Theorie der Nebular-Hypothese, also dem Entstehen
von Himmelskörpern aus einem kalten Solarnebel dargestellt. In der Entstehungszeit
wurden die Himmelskörper ständig durch andere Objekte beschossen, die wegen der sich
kreuzenden Umlaufbahnen kollidierten. Die Erde selbst kollidierte zu dieser Zeit auch mit
einem Impaktor, der der Größe des Mars entsprach, wodurch sie zum einen einen
Großteil von dessen Masse übernahm und zum andern ein Teil der Erdkruste
herausgebrochen wurde, der sich zu unserem Mond entwickelte (Rothe 2009, Faupl
6
Abbildung 1: Zeitliche Gliederung des Präkambriums in Äonen, Ären und Perioden nach dem Alter (Walter 2003, S. 56)
2003, MacDougall 1997, Stanley 2001, Tröger et al. 1984).
Abbildung 2 zeigt eine Rekunstruktion der Erde, wie sie vor 650 Millionen Jahren
ausgesehen haben könnte. Mit Namen versehen sind damals entstandene Gesteinskörper,
die bis zur heutigen Zeit überstanden haben und durch deren Untersuchung man ihre
Entstehungsgeschichte und grob ihre damalige Position rekonstruieren kann (Rothe
2009).
2.1 Atmosphäre und OzeanAuf der Erdoberfläche herrschten in ihrem jungen Zustand überall Entgasungsvorgänge
durch magmatische Prozesse vor. Während im Erdinneren tektonische Mechanismen die
Erde formten strömten an der Erdoberfläche Gase, namentlich Kohlendioxid, Wasserstoff,
Stickstoff und Methan aus der Erdkruste. Erste Blaualgen begannen dann mit der
Umwandlung des Kohlenstoffdioxids zu Sauerstoff. Sehr wahrscheinlich wurde das erste
Wasser über den intensiven Kometen- und Meteoritenbeschuss auf die Erde gebracht und
sammelte sich bereits in oberirdischen Senken. Auch ein Großteil des damaligen
Methangehalts wurde durch Meteoriten und Kometen auf die Erde transportiert. Durch
Berechnungen konnte ein Wert ermittelt werden, der die Aussage zulies, dass 10% der
Meteoriteneinschläge die auf die Erde trafen ausreichten, um sämtliches in den Ozeanen
gespeichertes Wasser zu erklären. Dass sich überhaupt das Wasser in dieser Form halten
konnte, liegt an der günstigen Lage der Erde. Wäre die Erde ein wenig näher an der
Sonne und sämtliches Wasser würde nur noch gasförmig vorkommen, weiter entfernt und
es wären Eispanzer. CO2 und H2O waren die bedeutendsten Verwitterungsträger im
7
Abbildung 2: Rekonstruktion der Landmassen des Präkambriums (Rothe 2009, S. 45)
frühen Archaikum. Der Charakter der Verwitterung hat demnach den einer niedrig
temperierten chemisch-hydrothemalen Alteration, also einer chemischen Umwandlung
der Gesteine in Sekundärmineralien. Das ständig anhaltende Bombardement von
extraterrestrischen Objekten erleichterte zudem die Prozesse der Verwitterung, da stetig
neue Verwitterungsträger nachgeliefert wurden und die Oberfläche des Planeten immer
wieder aufgerissen wurde. Zusammenfassend entstand durch all diese Prozesse in
geologisch kurzer Zeit eine große Menge an Sedimenten. Verglichen mit heutigen
Verhältnissen wäre die Durchschnittstemperatur auf der archaischen Erde bei rund -15°C
gelegen, da die Sonne damals ca. 70% der heutigen Wärmeenergie abgestrahlt hat.
Allerdings lassen alle verfügbaren Daten zu diesem Zeitraum darauf schließen, dass es
damals ungefähr so warm wie heute war, unter Umständen sogar wärmer. Beschrieben
wird dieses Phänomen als „faint young sun paradox“ und erklärt durch die stark
unterschiedliche Zusammensetzung der Atmosphäre verglichen mit heute (Bahlburg,
Breitkreuz 2012, Faupl 2003, Häckel 2013, Ludwig 2006, MacDougall 1997, Schönwiese
2008, Stanley 2001, Stokes 1982).
2.2 Erstes LebenÜber die Entstehung oder um es abstrakt zu formulieren, das Ankommen von Leben auf
der Erde gibt es viele Theorien, manche plausibler als andere und manche ohne Hinweise
dafür oder dagegen. Bisher am vielversprechendsten ist die These, dass organische
Verbindungen, die sozusagen die Bausteine, dass sich Leben entwickeln kann geliefert
haben, durch Meteoriten auf die Erde gelangt sind. Dies würde sich auch mit den
Rekonstruktionen über die andauernden Meteoritenschauer im frühen Erdstadium decken,
nach denen sich langsam Leben entwickelt hat. Wann genau die ersten Lebewesen auf der
Erde entstanden sind, lässt sich schwer belegen, weil diese primitiven Organismen ein
geringes Erhaltungspotential besaßen. Organische Aktivität kann jedoch durch
Isotopenuntersuchungen an Kohlenstoff nachgewiesen werden. Wenn biologische
Vorgänge ablaufen, wird das Verhältnis des leichten Isotops 12C zum schweren Isotop
13C zugunsten des ersteren verschoben (Faupl 2003, Ludwig, 2006, Stokes 1982).
Die ersten Fossilien wurden in bis 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen gefunden und
waren Stromatolithen in der Warrawoona Group in Westaustralien. Geht man davon aus,
dass das Alter der Erde selbst bei 5 Milliarden Jahren liegt und sie ungefähr 0,5
Milliarden Jahre gebraucht hat, um sich genug auszukühlen, dann blieben für die
Vorstufen des Lebens noch 1 Milliarden Jahre. Es gibt zwei glaubhafte Szenarien, wie
sich das Leben zuerst auf unserem Planeten etabliert hat. Zum einen im Flachwasser einer
sog. Ursuppe und zum anderen am Grund der Tiefsee (Benton 1988, Faupl 2003, Ludwig
8
2006, MacDougall 1997, Ziegler 2008).
Die Einteilung des Präkambriums ist verglichen mit den folgenden Zeitaltern sehr grob.
Begründet ist dies mit dem Mangel an Fossilien und der nur langsam ablaufenden
Veränderung der klimatischen Verhältnisse. Erkenntnisse vor allem zu den Anfängen sind
durch Gesteine ebenfalls schwierig, da die Lithosphärendynamik im Laufe der
Jahrmillionen und -Milliarden Krustenteile wieder einschmilzt und neu bildet, was dazu
geführt hat, dass ein Großteil des damals gebildeten Gesteins bereits wieder
verschwunden ist. Die wenigen Gesteinsformationen, die dem Alter des Präkambriums
entsprechen sind zudem nur Auszüge aus der Erdkruste eines ganzen Planeten. Viel
Wissen über die Erdurzeit entstammt experimenteller Forschung, in der durch künstlich
erzeugte Einflüsse auf eine nachgebaute präkambrische Situation versucht wurde, Materie
und deren Zusammensetzung so zu verändern, wie es in der Erdgeschichte auch passiert
ist (Rothe 2009, MacDougall 1997).
2.3 Das Huronische EiszeitalterAn einem Aufschluss nördlich des Huron-Sees in Kanada liegt die Gondwana-Formation
zugänglich. Das Alter der Gesteine wurde auf 2,6-2,1 Milliarden Jahre bestimmt. In
dieser Formation treten Warvite, Dropstones und Blocklehme in Wechsellagerung auf,
was auf ein Vorrücken und Zurückziehen von Eismassen schließen lässt. Vier Eisvorstöße
sind nachgewiesen, allerdings ist es wahrscheinlich, dass es damals mehr Wechsel
zwischen Warm- und Kaltzeiten gab. Unter Berücksichtigung des faint-young-sun
Paradoxes und einer 660-fachen CO2-Konzentration verglichen mit heute kann die
globale Mitteltemperatur auf 11°C geschätzt werden, was eine weitreichende Vereisung
der präkambrischen Erde sehr wahrscheinlich aussehen lässt. Angemerkt sei allerdings,
dass es sich hier um grobe Schätzwerte handelt, die nicht eindeutig nachgewiesen sind
(Klostermann 2009, Stokes 1982, Schwarzbach 1974).
2.4 Das Varanger EiszeitalterIn dem Zeitraum zwischen 850 Ma und 550 Ma sind bis auf wenige Ausnahmen auf allen
Kontinenten eiszeitliche Klimazeugen nachgewiesen. Diese Funde lassen auf eine
komplett vereiste Erde, also eine snowball-earth schließen, wobei solche Vermutungen
wie immer mit Vorsicht zu genießen sind. Untersuchungen der Spuren und deren
Datierung lassen auf 4 bis 5 Vereisungen schließen. Für eine komplette Vereisung
wiederum sprechen, dass die Kontinente nach paläomagnetischen Untersuchungen
allesamt nah am Äquator gelegen haben müssen. Wenn also eine Vereisung bis in
äquatornahe Gebiete vorgedrungen ist, dann müssen zumindest kurzzeitig auch die
Ozeane zugefroren sein. Unterstützt wird diese Hypothese durch das Wissen, dass zu der
9
Zeit praktisch kein Sauerstoff in der Atmosphäre war. Denn zeitgleich mit den glazialen
Sedimenten kommen Itabirite sowie sog. banded iton formations vor, die sich nur unter
extremen Sauerstoffmangel derartig bilden können (Klostermann 2009, Faupl 2003,
Ludwig 2006, Stokes 1982, Schwarzbach 1974).
3 KambriumMit Beginn des Kambriums treten wir gleichzeitig in das Paläozoikum über, das
Erdaltertum. Eingeteilt, wie Abbildung 3 zeigt, ist es in Kambrium, Ordovizium, Silur,
Devon, Karbon und Perm. Das Kambrium umfasst einen Zeitraum von 50 Millionen
Jahren. Der Name des Kambriums stammt aus der römischen Bezeichnung für Nord-
Wales, Cambria. Dort wurde zum ersten mal ein Aufschluss an der Küste mit
kambrischen Gesteinen gefunden und auch danach benannt (Rothe 2009, Faupl 2003).
10
Abbildung 3: Zeitliche Gliederung des Paläozoikums (Walter 2003, S. 99 & 109)
3.1 Kontinente und AbgrenzungDie südhemisphärischen Kontinente Südamerika, Afrika, Indien, Antarktis und Australien
bildeten damals zusammen den Superkontinent Gondwana bzw. Gondwanaland, wie auf
Abbildung 4 veranschaulicht wird. Als Gegenstück zu diesem standen ihm die noch aus
dem Präkambrium übrig gebliebenen Kontinente Laurentia, Baltica und Sibiria
gegenüber, die durch den Iapetus-Ozean getrennt waren (Walter 2003, Benton 1988).
Die Grenze Präkambrium – Kambrium wurde geologisch mit einem erstmaligen
massenhaften Aufkommen von Fossilien mit Hartteilen festgelegt. Als Leitfossilien
wurden die markant aussehenden Trilobiten gewählt. Das plötzliche, massenhafte
auftreten von Fossilien nach Ende des Präkambriums wird mit einer Transgression des
Meeres und dessen Spiegelerhöhung erklärt, die mit dem Ende der jungpräkambrischen
Vereisung verbunden war. Dadurch konnten die damals nur im Wasser vorkommenden
Lebewesen sich auf weite Teile des ehemaligen Festlands ausbreiten und Fossilien
hinterlassen, wie z.B. dem Sibirischen Schild (Rothe 2009, MacDougall 1997).
Die Grenze Präkambrium – Kambrium ist auch in anderer Hinsicht hervorstechend.
Rodinia, der Superkontinent aus dem Präkambrium brach im Übergang zum Kambrium
fast vollständig auseinander und die einzelnen Teilkontinente drifteten voneinander weg.
Dadurch war es dem Meer ermöglicht, auf Inlandsteile und zwischen die Kontinente zu
fließen. Wie bereits erwähnt kann diese Transgression auf die Vereisung zurückzuführen
sein. Eine andere Theorie legt nahe, dass sich mittelozeanische Rücken relativ rasch
gebildet haben und damit das Wasser auf das Festland gedrängt haben (Rothe 2009, Faupl
2003).
3.2 LebewesenDas Festland war zur Zeit des Präkambriums eine unbewohnte Wüste. Das Leben spielte
11
Abbildung 4: Rekonstruktion der Landmassen des Kambriums (Rothe 2009, S. 61)
sich noch ausschließlich in den Ozeanen ab, die vorwiegend von Algen beherrscht
wurden. Zu den verbreitetsten Tiergruppen gehörten im Kambrium die Schalentiere,
davon vorweigend Brachiopoden (Armfüßer), natürlich die Trilobiten, der markanteste
Vertreter der Arthropoden (Gliederfüßler) und die Graptolithen. Durch die nun an den
Lebewesen ausgebildeten Exoskelette war es wesentlich einfacher geworden, Abschnitte
in der Erdgeschichte abzugrenzen. Beim Absterben eines Organismus blieb seine Hülle
nun zurück und überliefert neben dem 'wann hat dieses Lebewesen gelebt' auch in
gewisser Weise ein 'wie waren die Verhältnisse damals' (Bahlburg 2012, Faupl 2003,
Benton 1988, MacDougall 1997).
3.3 Das Massenausterben des KambriumsIm Kambrium setzte das erste bekannte Massenaussterben ein. Die folgende Artenvielfalt
im Ordovizium war herausstechend größer als die des Kambriums. Ursache des
Aussterbens ist nicht geklärt. Allerdings scheint eine Veränderung des Meeresspiegels in
Verbindung mit einer Klimaänderung am wahrscheinlichsten (Benton 1988, Ludwig
2006, MacDougall 1997).
4 OrdoviziumDas Ordovizium umfasste die Zeitspanne von vor 495 Ma bis 443 Ma und dauerte damit
52 Millionen Jahre an. Der begriff Ordovizium geht auf den Keltenstamm der Ordovizier
aus Wales zurück (Rothe 2009, Faupl 2003).
4.1 Kontinente und AbgrenzungDie kontinentale Zusammenstellung war dem Kambrium weitgehend ähnlich. Gondwana
zerbrach noch etwas weiter und driftete nach Süden bis in den Polarbereich ab. Die im
Kambrium ablaufende Transgression des Meeres fand dadurch auch ihr Ende. Das
Abdriften der Haupt-Landmasse an den Südpol führte zu einer weitgehenden Vereisung
auf dem Festland und dadurch einer Regression des Meeresspiegels. Zeitlich abgrenzen
lässt sich das Ordovizium durch Fossilien genauso gut wie durch Gesteinsschichten
(Rothe 2009).
Nachvollziehbar ist die Lage der Kontinente in Abbildung 5, sowie auch die Lage der
Nordafrikanischen Gebiete und der Sahara nahe am Südpol. Die Sahara-Vereisung ist
eines der einschneidendsten Ereignisse des Alt-Paläozoikums (Rothe 2009, Faupl 2003).
Herr Rothe empfiehlt zudem, sollte man die Schichtnamen und Bezeichnungen des
Ordoviziums richtig aussprechen wollen, einen Aufenthalt an einer walisischen
Universität.
12
4.2 LebewesenDie Tierwelt des Ordoviziums war gegenüber seiner beiden Nachbarzeitalter einzigartig.
Neben den nun in großem Maße vorkommenden Lebewesen mit Exoskelett haben sich
kambrische Vertreter wie die Trilobiten weiterentwickelt und vor allem die Graptolithen
(Schriftsteine) entwickelt. Nun traten auch zum ersten mal fischähnliche Skelette bei
Wirbeltieren auf. Für die Trilobiten lässt sich sagen, dass diese im Ordovizium ihren
Höhepunkt in Formenvielfalt und Größe (bis zu 70 cm) hatten (Rothe 2009, MacDougall
1997, Stokes 1982).
4.3 Die ordovizische VereisungFür das späte Ordovizium können im Bereich der Sahara, des Hoggar Gebiets und des
nördlichen Afrikas Vereisungsspuren nachgewiesen werden. Man bedient sich hierbei
größtenteils an Schliffspuren am Untergrund, Rundhöckern, Drumlins etc., die in den o.g.
Bereichen zu finden sind. Ausrichtung der Spuren belegen eine Eisbewegung in nördliche
Richtung, also muss das Zentrum im Süden gelegen haben. Die Größe des Eisschildes
war schätzungsweise weit größer als der der heutigen Antarktis. Ursache der Vereisung
war das Abdriften Gondwanas zum Südpol und deren Folge eine Absenkung des
Meeresspiegels um ca. 50 Meter. Rätselhaft bei der ordovizischen Vereisung jedoch ist,
dass es mehrere Hinweise darauf gibt, dass die Vereisung unter eine Million Jahre
gedauert hat, Gondwana allerdings einen weit größeren Zeitraum am Südpol gelegen hat.
Eine Erklärung hierzu ist noch nicht vorhanden. Eine weitere These fasst die Erklärung
der Vereisung durch eine gewaltige Supernova in der Milchstraße, die eine enorme
Menge an Gammastrahlung freisetzte. Diese Strahlung könnte den Ozonschild der Erde
so weit geschwächt haben, dass dieser den Lebewesen keinen Schutz mehr bot. Die
Gammastrahlen hätten zudem in der Atmosphäre chemische Reaktionen in Gang gesetzt,
die eine Smogschicht verursacht hätten und damit eine Abkühlung hervorgerufen hätten.
13
Abbildung 5: Rekonstruktion der Landmassen des Ordoviziums (Rothe 2009, S. 69)
(Klostermann 2009, Faupl 2003, Ludwig 2006, Stanley 2001).
5 SilurMit dem Silur wird die Zeit vor 443 Ma bis 417 Ma beschrieben, also 26 Millionen Jahre.
Auch das Silur, der letzte Zeitabschnitt des Alt-Paläozoikums wurde nach einem
keltischen Volksstamm benannt (Rothe 2009, Faupl 2003).
5.1 Kontinente und AbgrenzungDie bereits im Ordovizium behandelte Vereisung führte zu einer Regression, zur Grenze
des Silurs fand im Gegensatz dazu wieder eine Transgression statt und damit
einhergehend eigene neue Faunengemeinschaften. Im Silur war die kaledonische
Gebirgsbildung auf ihrem Höhepunkt, die, wie Abbildung 6 zeigt, Nordamerika und
Europa (Bezeichnungen mit Laurentia und Baltica) zusammenschweißte. Im Silur
standen sich im großen die Kontinente Sibirien, Gondwana und Laurentia-Baltica
gegenüber. Gondwana bedeckte bereits einen Großteil des Südpols. Größere
Veränderungen verglichen mit der Situation im Ordovizium gab es allerdings nicht (Rothe
2009, MacDougall 1997).
5.2 LebewesenDas Silur nimmt in Bezug auf die Lebensformen, vor allem der Pflanzen, eine
Sonderstellung ein, da hier zum ersten mal eine großräumige Ausbreitung der Florenwelt
auf das Festland erfolgte. Die im Verlauf der Regression langsam trockenfallenden
Gebiete und die gelegentlich überfluteten Küstenbereiche waren hier wahrscheinlich die
Ausgangspunkte der Verbreitung, da die ersten Landbewohner weder Wasserleitsysteme
noch Strategien gegen die Trockenheit entwickelt hatten (Benton 1988, Ludwig 2006,
MacDougall 1997).
Im Tierreich hat sich im Vergleich zum Ordovizium wenig verändert, es sind immernoch
14
Abbildung 6: Rekonstruktion der Landmassen des Silurs (Rothe 2009, S. 75)
die selben Tiergruppen vorhanden und verbreitet (Rothe 2009).
5.3 Die kaledonische GebirgsbildungIm Silur fand die kaledonische Gebirgsbildung, die seit Beginn des Alt-Paläozoikums
andauerte, ihr Ende. Die Gebirge, die der kaledonischen Gebirgsbildung entsprangen,
befinden sich an den Westseiten Europas und Afrikas sowie an der Ostküste
Nordamerikas. Der sich im Silur wieder schließende Proto-Atlantik wird die
Kaledonische Geosynklinale bzw. in neuerer Literatur Iapetus-Ozean genannt. An der
Wende zum Ordovizium kehrten die Kontinente Laurentia und Fennosamatia, der Kern
Europas während des Präkambriums, ihre Richtung wieder um und bewegten sich
aufeinander zu. Diese Bewegung wandelte deren Kontinentalränder zu
Subduktionszonen, die die Gebirgsbildung stark unterstützten. Im Zuge der Orogenese
kam es bis ins Devon zu Hebungstendenzen auf dem sich bildenden Euramerika-
Kontinent, oder auch Old-Red-Kontinent. Diese Tendenzen hatte eine Regression zur
Folge sowie die Verlandung vieler Flächen auf dem Kontinent (Rothe 2009, Faupl 2003,
MacDougall 1997).
6 DevonDas Zeitalter des Devon erstreckt sich von 417 Ma bis 358 Ma vor heute und umfasst
damit 59 Millionen Jahre. Namenspate des Devons war die Grafschaft Devonshire in
Südwestengland (Rothe 2009).
6.1 Kontinente und AbgrenzungIn der Spätphase der kaledonischen Gebirgsbildung haben sich Nordamerika, Grönland
und Osteuropa zu einem Kontinent vereint, den man als Euramerika oder Old-Red-
Kontinent bezeichnet. Die Sedimente die als Old-Red beschrieben werden sind zum einen
für die Abgrenzung des Devons zum Silur wichtig und zum anderen bezeichnend für
floristische und sedimentologische Entwicklungen, die bis weit nach Mitteleuropa Einzug
gefunden haben (Rothe 2009, Faupl 2003, Tröger et al. 1984).
Wie in Abbildung 7 erwähnt wird und man es auch im Vergleich mit der Situation im
Silur sieht rücken die Kontinente immer weiter zusammen und die dazwischen liegenden
Ozeane beginnen sich zu schließen. Das Devon war in diesem Sinne ein wesentlicher
Zeitraum für die Vorbereitung der Bildung der europäischen Mittelgebirge. Aus dem
Aufschub Sibiriens an den Osteuropäischen Schild ist z.B. der Ural hervorgegangen.
Subduktionen, Kollisionen und Inselbogenbildungen waren das geologische Bild
zwischen Laurussia und Gondwana (Rothe 2009, Faupl 2003, Tröger et al. 1984).
15
6.2 Vulkanismus und LebewesenIm Frühdevon fand vulkanische Aktivität zeitlich nur sehr begrenzt statt und war meistens
explosiver Natur. Ab dem Mitteldevon verstärkte und verbreitete sich der Vulkanismus.
Submarine Vulkane schufen durch stetigen Lavenaustritt viele Inseln und Schwellen, die
wiederum ein willkommener Lebensraum für unzählige riffbildende Organismen waren.
Der vor allem auf und unter dem Meer ablaufende Vulkanismus bildete einen großen
Meeresraum, der in Beckenbereiche und Schwellenbereiche aufgegliedert war. Wegen der
großflächigen Verteilung dieser Landschaft und der günstigen Lebensbedingungen
entstanden im Laufe des Devons mächtige Karbonatkomplexe (Rothe 2009, MacDougall
1997).
Auch die Ausbreitung der Flora und Fauna auf das Festland zog sich weiter fort. In der
See finden sich weiterhin Trilobiten, Goniatiten und dergleichen. Faunistische
Entwicklungen ermöglichten nun zudem Tieren an Land überleben zu können. Die
Tetrapoden lebten zur Zeit des Devons in den Tümpeln des Old-Red-Kontinents (Rothe
2009, Benton 1988, Stokes 1982).
6.3 Die Devonzeitliche VereisungFür das untere Devon fand man Vereisungsspuren in Südamerika und Südafrika. Diese
lagen in Form von Tilliten vor. Außerdem konnten Kaltwasserzonen anhand von Trilobit-
und Brachiopodenfossilien nachgewiesen werden, die die darin lebten. Diese fand man in
Bolivien, Argentinien, den Falkland-Inseln, der Antarktis, Südafrika und Ghana. Beide
Funde geben hinweise darauf, dass zumindest die Polarregion Gondwanas vereist war.
Dass Gondwana im Devon sehr nahe am Südpol gelegen hat, könnte die Ursache für
diese Vereisung sein (Klostermann 2009, Stanley 2001, Schwarzbach 1974).
16
Abbildung 7: Rekonstruktion der Landmassen des Devons (Rothe 2009, S. 81)
Auch für das Oberdevon gibt es Spuren für eine Vereisung in Südamerika und den
Polargebieten. Ursache hierfür könnte die flächenhafte Verbreitung der Festlandspflanzen
gewesen sein. Durch Photosynthese und chemische Verwitterungsvorgänge entzogen
beide Vorgänge der Atmosphäre Kohlendioxid, was wiederum zu einer Abnahme der
Temperatur führte, das wiederum die Regionen um die Pole vereisen lies (Klostermann
2009, Stanley 2001, Schwarzbach 1974).
6.4 Die Devonischen MassenaussterbenWährend des Devons ereigneten sich zwei Massaussterbe-Ereignisse. Eines in der Mitte
des Oberdevons und das zweite an der Grenze Devon-Karbon. Im Verlauf beider sind ca.
zwei Drittel alles marinen Lebewesen ausgestorben. Die Ursachen für dieses zweistufige
Aussterbeereignis waren wohl zusammenspielende Umweltereignisse. Der Landgang und
Verbreitung der Pflanzen hat der Atmosphäre Kohlendioxid entzogen und über die
Wechselwirkung Atmoshpäre-Ozean mangelte es letzterem an Sauerstoff. Das Devon war
wie bereits erwähnt ein Zeitalter mit starkem Vulkanismus und auch Zeitraum für einige
größere Einschläge von extraterrestrischen Körpern. Zu all dem kommt natürlich auch
noch die Vereisungsperiode hinzu. Insgesamt war die sog. Doppelkrise des Devons das
drittgrößte Massenaussterben überhaupt (Ludwig 2006, Stanley 2001).
7 KarbonDas Karbon erstreckte sich von 358 Ma bis 295 Ma vor heute. Das sogenannte
Steinkohlezeitalter dauerte 63 Millionen Jahre an. Es standen nicht in die
vorangegangenen Zeitaltern Volksstämme Pate für die Namensgebung, sondern die
lateinische Bezeichnung für Kohle: carbo. Ein Großteil der uns bekannten
Steinkohlevorkommen ist aus Pflanzenresten der im Karbon abgestorbenen Pflanzen
entstanden und wurde daher auch so benannt (Rothe 2009, Faupl 2003).
7.1 Kontinente und AbgrenzungDas Karbon ist zum Devon hin deutlich abgrenzbar, da sich im Karbon eine eigene Fauna
entwickelt hatte. Zum Perm hingegen ist die Grenze fließend und schwer zu bestimmen.
Heutzutage ist es üblich das Karbon nach oben hin dort abzugrenzen, wo mächtigere
Schichtfolgen roter Gesteine beginnen. Diese roten Schichtfolgen entstanden durch den
Transport der Pflanzenmasse von einem feuchtheißen Bereich nach Norden in trockenere
Gebiete. Der Klimawechsel, sich langsam vollziehend, ist in den Gesteinsfolgen von
einem Farbwechsel von schwarz/grau zu rot begleitet (Rothe 2009).
Im Karbon schoben sich Gondwana und Laurussia durch plattentektonische Prozesse
zusammen und schlossen so den Rheiischen Ozean. Zudem waren diese
plattentektonischen Prozesse der Beginn der variskischen Gebirgsbildung. Durch den
17
Zusammenschub entstand bis zum Ende des Karbons der Superkontinent Pangaea (Rothe
2009, Benton 1988, Faupl 2003).
7.2 LebewesenDie im Devon noch artenarmen Festlandspflanzen gestalteten sich im Karbon dagegen
schon sehr vielfältig und üppig. Im Zuge der variskischen Gebirgsbildung entwickelten
sich in Europa Senkungsgebiete, die für die quantitative und qualitative
Florenentwicklung maßgeblich von Bedeutung waren. Die Florenprovinzen nördlich des
Äquators waren in den wärmeren Gebieten gelegen und die Südhalbkugel durch kühleres
Klima bis zur Vereisung geprägt (Rothe 2009, Stokes 1982).
Die verbrietetste Pflanzengruppe auf dem Festland waren die Pteridophyten
(Gefäßsporenpflanzen), die bereits an Bäume erinnern. Diese Pflanzengruppe bildete in
fast allen Arten Bäume mit bis zu zwei Meter Stammdurchmesser und konnte über 30
Meter hoch werden. In Europa und Nordamerika war ein tropisches Klima verbreitet, das
die Verbreitung von ausgedehnten Wäldern unterstützte und über einen langen Zeitraum
mächtige Schichten aus organischem Material aufbaute. Diese Pteridophyten sind das
Ausgangsmaterial für die Steinkohlebildung (Rothe 2009, Benton 1988).
Erstmals entstanden an den auf den südlichen Kontinenten wachsenden Bäumen
Jahresringe, die durch die vereisten Gebiete und das kühle Klima verursacht wurden
(Rothe 2009).
Im Tierreich verbreiteten sich erste Amphibien und Reptilien im Oberkarbon (Faupl
2003).
7.3 Die Variskische GebirgsbildungDie Variskische Gebirgsbildung wurde mit dem Zusammenschub von Gondwana und
Laurussia eingeläutet. Dabei waren Mitteleuropa und Nordamerika der Hauptschauplatz.
18
Abbildung 8: Rekonstruktion der Landmassen des Karbons (Rothe 2009, S. 97)
Zu den vielen Umformungen gehörte auch die Schließung des Ozeans zwischen dem Old-
Red-Kontinent und Afrika sowie die danach entstehende Landbrücke zwischen beiden.
Zudem wurden weitere Gebirgsketten wie die Appalachen und das Quachita-Gebirge
gebildet. Eine globale Veränderung führte die variskische Gebirgsbildung mit dem
Entstehen des Superkontinents Pangaea ein. Durch Auffaltungen und Aufschiebungen auf
praktisch der gesamten Erde verbanden sich fast alle größeren Landmassen (Rothe 2009,
Faupl 2003).
7.4 Das permokarbone EiszeitalterIm Übergang vom Karbon zum Perm finden sich auf fast der gesamten Südhalbkugel
Vereisungsspuren. Meistens in Form von Tilliten oder Konglomeraten fand man in
Indien, Südafrika, Südamerika, der Antarktis und Australien teilweise bis zu 20 Meter
mächtige Schichten eiszeitlicher Ablagerung. Datierungen der einzelnen Vereisungsebiete
sind sich allerdings uneinig, wann genau die Vereisung stattgefunden hat, Ursache hierfür
ist auf die bereits erwähnte schwierige Grenzziehung zwischen Karbon und Perm
zurückzuführen. Insgesamt lässt sich die Eiszeit in einen Zeitraum zwischen 340 und 260
Millionen Jahre vor heute eingrenzen und war in mehrere Kalt- und Warmzeiten
unterteilt. Die zahlreichen Zyklen während der Eiszeit kann man unter anderem an den
Kohleablagerungen Nordamerikas und Westeuropas nachvollziehen, die ebenfalls
zeitgleich schwankten. Ursache ist das Abschmelzen und Wiederaufbauen des Eispanzers
und die daraus resultierende Meeresspiegelschwankung von bis zu 250 Metern
(Klostermann 2009).
8 PermDas Perm wurde nach einem alten Königreich benannt: Permia. Später als russisches
Gouvernement Perm umfasste es große Bereiche beiderseits des Urals, wo auch die ersten
Gesteinsserien des Perms untersucht wurden. Das Perm erstreckt sich in einem Zeitraum
von 295 Ma bis 251 Ma vor heute und dauerte somit 44 Millionen Jahre (Rothe 2009,
Faupl 2003).
8.1 Kontinente und AbgrenzungDas Perm kann im marinen Bereich generell problemlos abgegrenzt werden, da die
eigene Fauna des Perms eindeutig erkennbar ist. Auf den Kontinenten hingegen gibt es
keine so eindeutige Schichtung. Wenn mächtige rotliegende Gesteinsfolgen vorhanden
sind, kann das Perm ohne größere Probleme festgelegt werden, ohne Rotliegendes ist der
Übergang meist fließend und ohne markante Fossilfolgen. Eine genaue Grenzziehung ist
auf den Kontinenten meist aufwändig und wird oft auch durch Bezeichnungen wie
'Permo-Karbon' umschrieben (Rothe 2009).
19
Mit dem Ende der Variskischen Gebirgsbildung befindet sich nun zum ersten mal der
Superkontinent Pangaea auf dem Planeten, der sich vom Südpol bis fast in die nördliche
Polarregion ausdehnt. Lediglich Südchina und der Kontinentalblock aus Kasachstan und
Sibirien sind mit einigen Inselkomplexen noch eigenständige Landmassen. Durch die
große meridionale und longitudonale Ausdehnung Gondwanas herrschte dort ein sehr
stark ausgeprägtes kontinentales und vor allem trockenes Klima (Rothe 2009, Benton
1988, Faupl 2003).
8.2 Das ZechsteinmeerIm Oberperm erfolgten mehrere epikontinentale Transgressionen, die von Norden her bis
nach Mitteleuropa vorstießen. In Mitteleuropa entstand dadurch zwischen
Großbritannien, Polen, Skandinavien und den Alpen ein großes Meer. Das Zechsteinmeer
hatte im wesentlichen nur eine bedeutende Verbindung zu anderen Meereskörpern. Diese
Verbindung lief zwischen Grönland und Skandinavien nach Norden und war nicht zuletzt
aufgrund des ariden Klimas und der ständigen Meeresspiegelschwankungen sehr Anfällig
für Unterbrechungen. Insgesamt sedimentierte das Zechsteinmeer in fünf
Teiltransgressionen, die immer wieder durch Regressionsperioden unterbrochen wurden.
Aufgrund des periodischen Trockenfallens setzten sich in Mitteleuropa bis zu 1000 Meter
mächtige Steinsalz- und Kalisalzablagerungen ab (Faupl 2003).
8.3 LebewesenWie schon im Devon bildeten die Pflanzengesellschaften Florenprovinzen, die
Klimagürtel bildeten. Für die Pflanzen das einschneidendste Ereignis war der
Klimawandel an der Karbon-Perm Grenze. Wo vorher ein feucht-heißes Klima
vorherrschte, ist jetzt Trockenheit. Die karbonische Vegetation machte einer besser an
trockenes Klima angepassten Platz (Rothe 2009, Tröger et al. 1984).
20
Abbildung 9: Rekonstruktion der Landmassen des Perm (Rothe 2009, S. 109)
Die Tierwelt unterlag im Perm ebenfalls großen Veränderungen. Reptilien, die zum ersten
mal im Oberdevon aufgetaucht sind, begannen sich nun flächenmäßig auf dem Festland
auszubreiten. Sie bedienten sich dabei eines kleinen Tricks, um sich auch auf dem
trockenen Festland vermehren zu können. Reptileier müssen im Wasser liegen, damit sie
schlüpfen können. Das sog. amniotische Ei wurde von den Reptilien schlicht immer bei
sich getragen und über den Körper feucht gehalten (Rothe 2009, Faupl 2003, Tröger et al.
1984).
8.4 Das Massenaussterben Perm-TriasVor allem die Tierwelt war von dem größten Massenaussterben der Erdgeschichte
betroffen, während die pflanzliche Entwicklung eine allmähliche Evolution zu neuen
Formen aufwies. Beides kann auf klimatische Veränderung zurückgeführt werden, wobei
genaue Ursachen nicht bekannt sind. Bei den Reptilien sind die größeren Arten
verschwunden und statt diesen haben kleinere Formen Platz genommen, was auf den
Rückgang der Vegetation und die Trockenheit schließen lässt. Insgesamt sind mehr als 95
% aller marinen Arten, 75 % aller terrestrischen Arten und mindestens die Hälfte aller
Haupt-Tiergruppen ausgestorben (Rothe 2009, Benton 1988, Ludwig 2006, MacDougall
1997, Ziegler 2008).
Für den ozeanischen Lebensraum verursachte wohl wie schon öfters in der Erdgeschichte
eine Absenkung der Wassertemperatur das Aussterben vieler tropischer Organismen. Die
Kontinentalbereiche waren an einigen Stellen von Flachmeeren überflutet. Das
Zurückweichen dieser lässt auch auf eine Regression schließen und das lässt eine größere
Vereisung wahrscheinlich werden. Es trugen im Perm vermutlich beide Pole Eiskappen.
Eine Festlandsvereisung Gondwanas war sehr wahrscheinlich, während für die
Nordhalbkugel Unsicherheiten bestehen. Durch den plattentektonischen Norddrift
könnten aber durchaus Gletscher auf dem nördlichen Pangaea entstanden sein. Es werden
auch weitere Ursachen diskutiert, die das größte Massenaussterben der Erdgeschichte
hervorgerufen haben könnte. Darunter werden plötzliche, unnatürlich starke kosmische
Strahlung, Meteoriteneinschläge in Ozeane mit folgendem Tsunami, Schädigung der
Ozonschicht durch vulkanische Prozesse, Sauerstoffmangel über die Atmosphäre-Ozean
Wechselwirkung und eine globale Erwärmung mit einem Meeresspiegelanstieg diskutiert.
Einige dieser Aspekte sind stark gegensätzlich, was den Forschungsbedarf an diesem
Thema klar werden lässt.
Mit Ende des Perms kam auch das Ende der Trilobiten, viele andere Tiergruppen
überlebten nur mit sehr wenigen Arten, die im Trias dann die Evolution von neuem
ankurbelten (Ludwig 2006, MacDougall 1997, Stanley 2001, Ziegler 2008).
21
9 TriasDas Paläozoikum ist mit dem Perm geendet und mit das Trias markierte den Beginn einer
neuen Ära: Das Mesozoikum. Der Name deutet bereits darauf hin, diese Ära ist nun
maßgeblich durch Tiere geprägt, die sich fundamental von denen des Paläozoikums
unterscheiden. Der Name Trias bedeutet Dreiheit und beschreibt damit die drei im Trias
entstandenen Gesteinsfolgen Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper. Das Trias begann,
wie auf Abbildung 10 für die Zeitabschnitte des Mesozoikums zu sehen ist vor 251 Ma
und endete vor 200 Ma (Rothe 2009, Faupl 2003).
9.1 Kontinente und AbgrenzungWie schon zur Abgrenzung des Perm erwähnt ist das Trias schwierig nach unten
abzugrenzen. Es zeigt sich daher häufig der Begriff Permotrias. In den Schichten des
Trias und teilweise des Perms findet man vor allem in der sog. alpinen Trias häufig
22
Abbildung 10: Zeitliche Gliederung des Mesozoikums (Walter 2003, S. 176)
salzführende Gesteine. Im wesentlichen wurde das Salz im Zechsteinmeer abgelagert, das
über lange Perioden abwechselnd überflutet und ausgetrocknet war. In Meeressedimenten
kann das Trias relativ einfach abgegrenzt werden, da durch das Massenaussterben sich
eine vollkommen andere Organismenwelt gebildet hatte (Rothe 2009, Ludwig 2006,
Stokes 1982).
Wie in Abbildung 11 zu sehen ist, war die Situation der Kontinente im Vergleich zum
Perm ähnlich. Pangaea bestand als Superkontinent noch immer und hatte jetzt auch den
sibirischen Kontinent an sich gebunden. Erste Krustenrisse deuteten aber bereits auf die
kommende Abspaltung von Europa und Nordamerika hin. Beide Pole lagen während der
Trias außerhalb der Pangaea-Landmasse. Mit dem Trias begann zudem eine Phase des
Mesozoikums, während der kein Inlandeis auf der Erde vorhanden war (Rothe 2009,
Faupl 2003).
23
Abbildung 11: Rekonstruktion der Landmassen des Trias (Rothe 2009, S. 119)
Auf Abbildung 12 ist eine rekonstruierte Situation für Niederschläge in mm pro Tag über
den Globus während der Trias dargestellt. Für die äquatorialen Bereiche und die nach
Pangaea hereinreichende Tethys herrschen aride bis semiaride Klimate. Die Passatwinde
trockneten das Landesinnere zusätzlich aus. Zusammen mit dem hohen Kohlendioxid-
und niedrigen Sauerstoffgehalt der Atmosphäre aufgrund des starken Vulkanismus am
Ende des Perms bildete sich eine Art Super-Treibhauseffekt.
Die Gesteinsfolgen deuten anhand der Aufschlüsse in Europa auf ein feuchter werdendes
Klima über den Buntsandstein bis hin zum Keuper. Im Keuper sind bereits wieder
Kohlelagerstätten vorhanden (Faupl 2003, Ludwig 2006).
9.2 LebewesenDer Buntsandstein wird gelegentlich zusammen mit dem Begriff Wüste geäußert. Dabei
handelte es sich weniger um eine Wüste sondern eher um eine Trockenlandschaft, die
sehr wohl Vegetation beherbergte. Diese beschränkte sich dem Klima entsprechend auf
Trockenpflanzen wie Schachtelhalme und Farne (Rothe 2009, Benton 1988, Stokes
1982).
Im mittleren Trias zeugen Fossilien im germanischen Muschelkalk von einem
Meereseinbruch aus dem Tethysraum. Die im Buntsandstein eingeebneten Landgebiete
wurden wohl häufiger vom Meer überflutet und wieder trockengelegt. Die Salzgehalte
werden über die dort lebenden Faunengemeinschaften wiedergespiegelt und waren
periodisch sowohl über als auch unter dem normalen Meerwasser-Salzgehalt (Rothe
2009).
24
Abbildung 12: Verteilung der Niederschläge während der Trias, Klimamodell nach Breiten- und Längenkoordinaten. Der Umriss Pangaeas ist als gepunktete Linie gargestellt (Faupl 2003, S. 117)
Im Flachmeerbereich der Tethys entwickelten sich gepaart mit der großräumigen
Verbreitung von Korallen, Muscheln und Cephalopoden (Kopf-füßer) mächtige
Riffkomplexe (Rothe 2009, Stokes 1982).
9.3 Das triassische MassenaussterbenAn der Grenze der Trias zum Jura kam es erneut zu einem Massenaussterben bei dem
rund 80% aller Arten ausgestorben sind. Eine genaue Erklärung ist auch hier noch nicht
vorhanden, aber allgemein geht man von dem Zerbrechen Pangaeas als Ursache aus. Dies
führte nämlich einerseits zum Einbrechen des Wasserkörpers zwischen Laurasia und
Gondwana und dem Aktivwerden von starken Volkanismusprozessen im Bereich der
Spreizungszonen zwischen Nordamerika und Afrika (Ludwig 2006, MacDougall 1997,
Stanley 2001).
10 JuraMit dem Jura ist das Mittelmesozoikum erreicht, das sich von 200 Ma bis 142 Ma vor
heute erstreckt. Den Namen hat diese Periode von dem deutschen Juragebirge.
10.1 Kontinente und AbgrenzungSeit dem oberen Keuper zu Ende des Trias begann eine lang andauernde
Transgressionphase. Mit der Überschwemmung großer Festlandsbereiche zog man dann
die Grenze und lies das Jura beginnen (Rothe 2009, Tröger et al. 1984).
Der sich bereits im Trias andeutende Zerfall Gondwanas beginnt nun zusammen mit der
Transgression. Europa und Nordamerika/Grönland gehören zu den ersten, die einem
neuen Ozean Platz machen. Risse und darin einfließendes Meerwasser zeigen sich bereits
zwischen Nordamerika und Südamerika sowie zwischen Afrika und der Antarktis (Rothe
2009, Benton 1988, Stanley 2001).
Die aber immernoch zusammenhängende größere Landmasse führte auf der westlichen
25
Abbildung 13: Rekonstruktion der Landmassen des Jura (Rothe 2009, S. 135)
Seite des Kontinents zu Dünenbildung, die teilweise extreme Ausmaße annehmen konnte.
Im Bereich der Alpen und ähnlichen Gebieten konnten Tiefwasserbildungen stattfinden
(Rothe 2009).
Im Gesamten war das Klima des Jura wärmer als heute. FAUPL 2003 gibt für den
globalen Mittelwert der Temperatur während des Malm-Abschnittes 20°C an. Begründet
wird dies durch ein Treibhausklima, das sowohl eine Eisakkumulation an den Polen
verhinderte, als auch einen sehr breiten äquatorialen Wärmegürtel entstehen lies.
10.2 LebewesenFür das Festland bot sich im Jura ein abwechslungsreicheres Bild als im Trias. Farne
waren mittlerweile sehr differenziert in Form und Art, Konifere und Ginkgo-Gewächse
bildeten Wälder. Diese Festländischen Pflanzen sind vor allem im Ostasien als
Kohlelagerstätten erhalten geblieben (Rothe 2009, Stokes 1982, Tröger et al. 1984).
In der Tierwelt eroberten nun zunehmend Flugtiere die Lüfte. Pterosaurier (Flugechsen)
entwickelten sich in mehrere Arten, was schließlich zum Archaeopteryx, dem Urvogel
geführt hat (Rothe 2009, Stokes 1982, Tröger et al. 1984).
Auf dem Boden hingegen führte die Evolution zu sehr massigen und großen
Lebensformen. Auch hier sind sie aus den Reptilien, die das Perm überstanden haben,
entwickelt. Diese Riesenechsen konnten über 20 Meter Körperlänge erreichen und
mehrere Dutzend Tonnen wiegen. Erstaunlich bei solch einer Größe ist, dass sie wohl
nach 8-11 Jahren ihre volle Größe erreicht haben müssten. Unter ihnen befanden sich zum
Beispiel die Sauropoda (Reptilienfüße), zu denen der Brachiosaurus, das größte je auf
Land wandelnde Lebewesen mit einer Länge von bis zu 27 Metern und einem Gewicht
von über 78 Tonnen gehörte. Säugetiere waren im Jura noch weitgehend unbekannt
(Rothe 2009, Benton 1988, Stokes 1982, Tröger et al. 1984).
11 KreideDie Ethymologie der Kreide ist die wohl einfachste der Erdzeitalter. Aus dieser Periode
stammt der Großteil der Kreidelagerstätten, die man früher als Schreibkreide abgebaut
hat. Heutzutage benutzt man allerdings Gips für Tafelkreide. Kreide selbst besteht aus
winzigen zusammenhängenden Körnchen kalkigen Nanoplanktons, den Coccolithen. Die
Kreide reichte von 142 Ma bis 65 Ma vor heute und ist das letzte Zeitalter des
Mesozoikums (Rothe 2009).
11.1 Kontinente und AbgrenzungNach unten zum Jura ist die Kreide manchmal schwierig abzugrenzen. An Stellen, an
denen sich das Meer zu Ende des Jura zurückgezogen hatte, entstanden
26
Brackwassersümpfe und große Flussdeltas. Deren Fossilien waren unspezifisch und
konnten kaum einer Zeit zugeordnet werden. Für marine Sedimente wiederum ist die
Abgrenzung anhand der Fossilien klar erfassbar. Zum Tertiär bestehen auch keine
Unklarheiten über die Abgrenzung. Das große Massenaussterben am Ende der Kreide
hinterlies überall klare Spuren (Rothe 2009).
Zur Lage der Kontinente gibt Abbildung 14 einen guten Eindruck sowie ein etwas
vertrauteres Bild. Die Kontinente sind im Großen bereits so geteilt, wie wir sie kennen
und bewegen sich in Richtung der heutigen Konstellation. Die noch an den Westseiten der
amerikanischen Kontinente ablaufende Gebirgsbildung bringt die Anden und Rocky
Mountains ihren letzten Schliff. Der Atlantik öffnet sich nun zu einem vollwertigen
Ozean (Rothe 2009, Faupl 2003).
11.2 LebewesenDie Kreide ist der Zeitraum an dem größenmäßig die extremsten Kreaturen auf unserer
Welt wandelten. Die Fauna als Ganzes hat wenig Zuwachs (Schnecken) bekommen und
ist noch mit der des Jura vergleichbar. Die bereits im vorigen Kapitel erwähnten Risen-
Reptilien sind noch größer geworden und haben mit diesem Zeitalter auch ihren
Höhepunkt erreicht. Tyrannosaurus Rex und verschiedene Flugsaurier wie Pteranodon
und Quetzalcoathus sind nur wenige Beispiele für die Formenvielfalt und Ausmaße der
damaligen Tierwelt, die uns alle als Kinder begeistert hat (Rothe 2009, Stokes 1982).
Nicht zu vergessen jedoch ist die Entwicklung der Pflanzen, die einen markanten Wandel
vollzogen haben. Von einfachen Nacktsamern haben sich in der Kreide viele Pflanzen zu
Angiospermen, also Blütenpflanzen weiterentwickelt. Bemerkenswert ist die
vergleichsweise rasante Evolution zu Blütenpflanzen, die in nur 10 Millionen Jahren
vollendet war. Mit Schuld an der schnellen Evolution war sicherlich das schnelle
27
Abbildung 14: Rekonstruktion der Landmassen der Kreide (Rothe 2009, S. 151)
Wachstum zu vollwertigen Pflanzen der Angiospermen und deswegen deren schnelle
Ausbreitung über den Globus (Rothe 2009, Benton 1988, Ludwig 2006, Stokes 1982).
11.3 Die Kreide-Tertiär-GrenzeDer Einschnitt, das das Ende der Kreide bestimmte, war das plötzliche verschwinden der
Dinosaurier und vieler weiterer Tier- und Pflanzenarten. Allerdings erlebten viele
Gattungen der Dinosaurier und anderer Lebewesen das Massenaussterben gar nicht mehr.
Die meisten waren bereits vor Ende der Kreide ausgestorben (Ziegler 2008). Obwohl eine
exakte Ursache nicht zu 100 Prozent nachvollziehbar ist, ist der Einschlag eines
gigantischen extraterrestrischen Körpers am wahrscheinlichsten. Iridium ist ein Element,
das in Asteroiden besonders häufig vorkommt, viel häufiger als in der Erdkruste. Bei
Untersuchungen verschiedener Gesteinsproben aus der Zeit der K-T-Grenze fand man in
allen Proben einen unüblich großen Anteil Iridiums. Gegenstimmen behaupten, dass
dieses Iridium auch durch starken Vulkanismus in größeren Mengen gefördert worden
sein könnte. Vulkanismus war in der Kreide nichts ungewöhnliches und besonders im
Bereich des indischen Dekkan-Trapps sehr aktiv. Allerdings lassen geschockte
Quarzfunde im Bereich der Grenzschicht den Vulkanismus als Ursache unwahrscheinlich
werden. Quarz ist sehr hart und nicht spaltbar, nicht durch auf der Erde ablaufende
Prozesse. Der Quarz aus der Grenzschicht jedoch hatte ein parallel-gestreiftes Aussehen,
das schon an anderen Fundorten eindeutig auf Meteoriteneinschläge zurückgeführt
werden konnte (Rothe 2009, Benton 1988, Faupl 2003, Ludwig 2006, MacDougall 1997,
Stanley 2001).
Sollte das Massenaussterben tatsächlich durch einen Meteoriteneinschlag ausgelöst
worden sein, dann muss dieser auf dem Festland eingeschlagen haben, um durch den
aufgeworfenen Staub das Iridium über die Erdkugel zu verbreiten. Einen Impaktkrater hat
man bis heute allerdings nicht eindeutig nachweisen können. Man vermutete ihn zuerst
im Bereich der Yucatan-Halbinsel. Allerdings stellte sich bei geologischen
Untersuchungen heraus, dass der Krater von noch im Jura abgelagerten Gesteinsschichten
überdeckt war und ca. 600.000 Jahre vor Ende des Jura entstanden ist. Dabei sollte man
auch die These nicht verachten, dass es nicht ein großer Asteroid gewesen sein könnte,
sonder sehr viele kleinere, die gleichzeitig auf die Erde einschlugen (Rothe 2009, Faupl
2003).
Wenn man sich auf die Flora und Fauna konzentriert, dann kann man schon im Bereich
der Oberkreide vielfach Degenerationserscheinungen erkennen. Es schien dabei vor allem
tropische Arten betroffen zu haben, die von Lebewesen, die an kühlere Bedingungen
angepasst waren abgelöst wurden. In Nordamerika zeitgleich zur Iridium-Anomalie gibt
28
es in den Gesteinsfolgen auch eine pflanzliche Anomalie. Für einen kurzen Zeitraum
bestand die Mikroflora dort nur aus Farnsporen, die kaum Amsprüche an ihre klimatische
Umwelt stellten. Etwas hatte also die Umweltbedingungen der ursprünglichen Fauna so
stark verändert, dass davon keine überleben konnte, sondern nur die anspruchslosen
Farne (Rothe 2009, Stanley 2001).
Keine dieser Theorien kann eindeutig bewiesen werden und eine annehmbare
Schlussfolgerung aus den bisherigen Erkenntnissen scheint ein Zusammenspiel aller zu
sein. So war der Einschlag eines oder mehrerer Asteroiden nur der Gnadenstoß für eine
sich bereits im Sterben befindliche Lebenswelt, die durch den starken, lang anhaltenden
Vulkanismus und einer Temperaturerhöhung angeschlagen war (Rothe 2009, Ludwig
2006).
12 TertiärDas Tertiär wird üblicherweise als Paläogen für den unteren Zeitabschnitt und als Neogen
für den boeren beschrieben. Es begann nach dem Massenaussterben in der Kreide von 65
Millionen Jahren und dauerte bis 2,6 Millionen Jahren vor heute. Das Tertiär läutete das
Känozoikum ein, die Epoche der neuzeitlichen Tiere.
12.1 Kontinente und AbgrenzungDie untere Grenze des Tertiärs ist klar durch das Massenaussterben von vor 65 Millionen
Jahren gekennzeichnet. Die Hangendgrenze zum Quartär ist überall dort besonders
deutlich, wo kaltzeitliche Ablagerungen dessen vorliegen (Rothe 2009).
Abbildung 15 zeigt die plattentektonische Situation von vor 14 Millionen Jahren. Indien
ist seit dem Ende der Kreide bis nach Asien gewandert und faltet dort den Himalaya auf.
Die Kontinente befinden sich bereits in der uns bekannten Position. Der Kontinentaldrift
verlangsamte sich im Laufe des Tertiärs deutlich. Bis zum ende des Tertiärs verbanden
29
Abbildung 15: Rekonstruktion der Landmassen des Tertiärs (Rothe 2009, S. 167)
sich Süd- und Nordamerika über die mexikanische Landbrücke. Australien spaltete sich
von der Antarktis ab und schuf einen ozeanischen Graben. Die Antarktis verweilt bis
heute am Südpol (Rothe 2009, Ludwig 2006).
12.2 LebewesenMit dem Beginn des Tertiärs konnten nun zum ersten mal die Säugetiere die Überhand
übernehmen. Das älteste bekannte Säugetier lebte bereits vor 195 Millionen Jahren.
Säugetiere hatten als Warmblüter gegenüber den Reptilien einen Vorteil: Sie konnten ihre
Körpertemperatur selbst regeln und daher auch nachts aktiv sein. Die Pflanzenwelt erfuhr
keine großartigen Veränderungen mehr, da der große Umschwung zu Angiospermen
bereits in der Kreide stattfand (Rothe 2009, Ludwig 2006).
12.3 Die jungtertiäre ErwärmungCirca zehn Millionen Jahre nach dem Chicxulub-Einschlag auf der Yucatan-Halbinsel
wurden gewaltige Mengen an Methan freigesetzt, die die Wieder-Erwärmung der Erde
stark unterstützte. Es gibt zwei Erklärungsversuche, warum in so kurzem Zeitraum so viel
Methan freigesetzt wurde. Zum einen könnten Erdrutsche im Laufe der Kontinentaldrift
unterirdische Gase entweichen Lassen und zum andern könnte durch die Abkühlung
durch die Folgen des Einschlags die Meereszirkulation so verändert worden sein, dass sie
Methan-Entgasung unterstützte. Neuere Theorien umfassen auch einen abermaligen
Einschlag eines Meteoriten und das Auftreten heißer Quellen am Meeresgrund. Bis zum
Eozän, der Mitte des Tertiärs war 12-mal so viel Kohlendioxid in der Atmoshpäre als
heute, das ebenfalls seinen Anteil an der Erwärmung hatte. Die Erwärmung, die sich
vollzog, heizte den Planeten um bis zu 10°C auf. Solch eine starke Erwärmung hatte
dramatische Folgen. Weite Bereiche der Ozeane waren lebensfeindliche Regionen und bis
in hohe geographische Breiten hielten tropische Temperaturen stand. Sogar so weit, dass
bis in die kanadische Arktis Alligatoren leben konnten und auf Kamtschakta Palmen
standen. Beide Pole waren demnach eisfrei, der Nordpol von einem 20°C warmen
Binnenmeer bedeckt. (Rothe 2009, Ludwig 2006).
12.4 Der Wandel zum EiszeitalterDadurch, dass Indien und Australien sich von der Antarktis trennten und um die Antarktis
ein tiefes Grabensystem entstand konnte dort kaltes Tiefenwasser gebildet werden. Der
Ringozean um die Antarktis umströmt die Antarktis im Uhrzeigersinn und umfasst den
gesamten Wasserkörper bis in Bodennähe. Dieses Tiefenwasser, das sich an der Grenze
des Eozäns zum Oligozän, also bis vor 23 Millionen Jahren, begann über die Ozeane in
die restlichen Teile der Welt zu fließen. Die Verteilung des sehr kalten Meerwassers
sorgte für einen relativ raschen Temperaturabsturz auf dem gesamten Globus. Diese
30
Temperaturabnahme war der Beginn der fünften großen Vereisungsphase der
Erdgeschichte. Hauptursache für diese Phase war die Isolation der Antarktis, die es der
Wind- und Meeresströmung ermöglichte ungehindert und ohne Drift die Antarktis zu
umfließen und daher ohne Einflüsse aus niedrigeren Breiten sehr kühle Temperaturen
erzeugen konnte. Der Eis-Albedo-Effekt spielte verstärkend hinzu, sobald die Antarktis
einmal von Eis bedeckt war. Als weiterer wesentlicher Faktor kam pflanzliche Aktivität
hinzu. Die spezifische Schichtung der Wassermassen des Südpolarmeers ermöglichte es
Phytoplankton dort nährstoffreiche und angenehme Umstände vorzufinden, wodurch
zusätzlich zu der terrestrischen Speicherung von Kohlendioxid und Methan von Pflanzen
auch direkt vor der Antarktis organische Substanz gebildet wurde (Ludwig 2006).
13 FazitEs ist viel in unserer Vorzeit passiert und man ist dann doch irgendwie froh im Jetzt zu
leben. Eine Abhandlung über die klimatische Vergangenheit wird wohl die ewige Debatte
um Klimawandel und den menschlichen Einfluss nicht stoppen, aber die Argumente der
Parteien sind verständlicher mit diesem Hintergrundwissen. Trans- und Regressionen,
Kontinentaldrift, Eiszeiten und Treibhauseffekte sind fließende Übergänge, die lange Zeit,
aus menschlicher Sicht, brauchen, um ihre Wirkung zu entfalten. Wenn allerdings ein
Asteroid so groß wie Bayern auf die Erde schlägt, dann ist die Veränderung absolut und
vor ohne Zeitverzögerung. Das Klima und seine Wirkung auf die lebende und nicht
lebende Umwelt kann auf vielerlei Arten beeinflusst werden und der gesamte Apparat
kann nicht nur über seine Einzelteile betrachtet werden. Inwiefern die Menschheit nun
'der Untergang des Klimas' ist oder nur eine vorübergehende Erscheinung auf der Erde,
lässt der Autor jeden selbst entscheiden. Sicher ist jedoch, dass wir eine Wirkung auf
diese Welt haben und dass es nach uns jene gibt, die damit leben müssen.
31
Literaturverzeichnis
Bahlburg, H.; Breitkreuz, C. (2012): Grundlagen der Geologie. Springer Spektrum,
Berlin.
Benton, M. (1988): Die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Quelle & Meyer,
Heidelberg.
Faupl, P. (2003): Historische Geologie. Facultas WUV, Wien.
Häckel, H. (2012): Meteorologie. Ulmer, Stuttgart.
Klostermann, J. (2009): Das Klima im Eiszeitalter. Schweizerbart, Stuttgart.
Ludwig, K.-H. (2006): Eine kurze Geschichte des Klimas. Beck, München.
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Eidesstattliche Erklärung
Ich versichere, dass ich die vorliegende Arbeit ohne fremde Hilfe und ohne Benutzung
anderer als der angegebenen Quellen angefertigt habe, und dass die Arbeit in gleicher
oder ähnlicher Form noch keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegen hat. Alle Ausfüh-
rungen der Arbeit, die wörtlich oder sinngemäß übernommen wurden, sind als solche
gekennzeichnet.
Offenwanger Thomas
30.12.2012