(7) Vom Treibhaus zur Eiszeit

Klima- und UmweltveränderungenKlima 148

Supertreibhaus in der mittleren Kreide

Eine interessante Verknüpfung zwischen Erd-magnetfeld, Mantelkonvektion und Platten-tektonik zeigt die „Superplume-Episode“ der mittleren Kreidezeit. Vor etwa 125 Mio. Jahren verdoppelte sich die Bildungsrate ozeanischer Kruste (was auch zu einem deutlichen Anstieg des Meeresspiegels führte), zur gleichen Zeit wurden gewaltige Plateaubasalte (wie das Ontong–Java–Plateau) gebildet, und das Erd-magnetfeld behielt etwa 40 Mil. Jahre die gleiche Richtung bei (links, Quelle: Spektrum der Wissenschaft). Mögliche Erklärung: Auf-steigende Manteldiapire führen Wärme ab stärkerer T-Gradient im Kern verstärkte Konvektion im Kern Stabilisierung des Magnetfeldes.

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Supertreibhaus in der mittleren Kreide

Schwarzschiefer der mittleren Kreidezeit (Quelle: Thomas Wagner). Auch Pyrit (rechts ein rezentes Beispiel aus dem Schwarzen Meer, Quelle: Science) ist ein „Zeuge“ für anoxische Bedingungen.

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Paläozän–Eozän Grenze

Heute gibt es keine Alligatoren auf Ellesmere Island (oben) und keine Palmen in Kamtschatka (rechts) (Bildquelle: NASA):

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Methanhydrate am Meeresgrund

Methanhydrate – brennendes Eis. In Gashydraten bilden Wasser-moleküle dodekaedrische Eis-Käfige (Struktur links oben), in denen Gasmoleküle eingeschlossen sind. 1 m3 Methanhydrat ent-hält mehr als 160 m3 gasförmiges Methan. Durch den hohen Gas-gehalt ist das Eis brennbar, es zerfällt in Wasser.

Methanhydrat - am Meeresboden

bildet beim Zerfallen Methangas - an der Wasseroberfläche

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Methanhydrate

Quelle: Institut für Meeres-Wissen-schaften der Uni Kiel - GEOMAR

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Verbreitung

Stabilität

Struktur

Leben im Methanhydrat

Vielborster (Polychaeta) gehören zu den Ringelwürmern (Annelida). Hesiocaeca methanicola lebt im Methanhydrat, im Golf von Mexiko. Bilder (c) Ch. Fisher, E. Fleming.

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Supertreibhaus am Ende des Paläozäns

Abrupte Erwärmung des Ozeans um etwa 7°C an der Paläozön/Eozän Grenze, (a) überliefert im 18O-Gehalt von verschiedenen Foraminiferenarten (Tiefsee, Thermokline, Oberfläche). (b) extreme Abnahme des Gehalts an 13C in den Kalkschalen der (gleichen) Foraminiferen. (c) biogenes Bariumsulfat (Schwerspat) als Indikator für einen dramatischen Anstieg der biologischen Produktivität im Ozean, der zu einer Verringerung des CO2 Gehaltes der Atmosphäre und damit zu einem Rückgang der Temperaturen führte.

Schematische Darstellung der Prozesse an der P/E Grenze. Erwärmung - Zerfall von Methanhydrat – Freisetzung von Methan – z.T. oxidiert zu CO2 – Verstärkung des Treibhauseffektes – „Biologische Pumpe“ – Abnahme des CO2-Gehaltes – T-Stabilisierung.

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Quelle: Nature

Supertreibhaus am Ende des Paläozäns

Das Mineral Baryt besteht aus Bariumsulfat, Vergrößerung: 2800:1 (Quelle: Eye of Science).

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Methanhydrat ist eine mögliche (und die am häufigsten angegebene) Quelle für die Treibhausgas-Emissionen an der P/E Grenze – eine offen Frage ist aber – war es im Ozean überhaupt kalt genug für die Bildung von Methan-hydrat?

Die Tierwelt im Alt-Tertiär (Paläogen)

Indricotherium (od. Baluchi-therium) aus dem Oligozän, mit ~30 t und 8 m Länge der (bis jetzt) größte Landsäuger aller Zeiten.

Die Uintatherien aus dem Paläozän, waren die größten Landsäuger ihrer Zeit, sie starben vor etwa 35 Ma aus.

Ein Koboldmaki aus dem indonesischen Regenwald mit großer Ähnlichkeit zu den ersten Primaten vor 50 Ma.

Diatryma, ein 2.4 m hoher flugunfähiger Laufvogel aus dem Unter-Eozän (vielleicht ein Fleischfresser!).

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Eozän–Oligozän Grenze

An der Grenze vom Eozän zum Oligozän erfolgte der Übergang vom „Treibhaus“ zum „Eishaus“ (Bildquelle: Nature).

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Weltweite Abkühlung im Tertiär

Veränderung des 18O Gehaltes von Foraminiferen im Tertiär durch die Abkühlung des Ozeans (um ca. 14°C und die Bildung des antarktischen Eisschildes. Ein entscheidendes Ereignis war die Trennung von Australien und der Antarktis an der Grenze vom Eozän zum Oligozän, dies führte zur Ausbildung der kalten zirkumantarktischen Strömung (S. Stanley).

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Überflieger im OligozänKlima 160

Pelagornis sandersi war der Vogel mit der größten bekannten Flügel-Spannweite (6.4 m bis 7.5 m), er/sie lebte im Oligozän vor etwa 25 Ma (Bilder: New Scientist, BBC, Liz Bradford).

Die Erde im Miozän

Verteilung der Kontinente im mittleren Miozän vor 14 Millionen Jahren.

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Erfolgsmodelle der Evolution

Schon der heute lebende „Weiße Hai“ (Carcharodon Carcharias) ist eine eindrucksvolle Erscheinung. Bilder: K. Jost (oben), J. Stafford-Deitsch (links).Können (oder wollen) Sie sich einen Hai vorstellen der mehr als doppelt so lang ist? Im Miozän und Pliozän lebt (auch „bei uns“) Carcharocles Megalodon:

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Megalodon

„Megalodon“ ist in diesem Fall wirklich keine Übertreibung. Quelle: A. Mojetta u. A.)

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Die Austrocknung des Mittelmeers

Am Ende des Miozäns, vor 5.6 Ma wurde das Mittelmeer durch tektonische Prozesse vom Atlantik isoliert und trocknete vollständig aus. Dabei wurden etwa 6 % des gesamten Salzes der Ozean in z.T. weit über 1000 m mächtigen Schichten abgelagert. Vor 5.3 Ma wurde das Mittelmeer wieder „geflutet“, dieses Ereignis markiert die Grenze zum Pliozän.

Vor 5.5 Millionen Jahren

Vor 15 Millionen Jahren

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Quelle: S. M. Stanley

Klimaänderung und der aufrechte Gang

Fußspuren von Laetoli (Tansania)Durch einen äußerst glücklichen Zufall gelang der Nachweis, daß unsere Vorfahren (Australopithecus afarensis) schon vor 3.6 Millionen Jahren aufrecht gegangen sind. Regenschauer verwandelten die frisch abgelagerte Ascheschicht eines nahe gelegen Vulkans in Schlamm. Kurz danach überquerten ein Elefant, ein Nashorn, einige Perlhühner, aber auch zwei Hominiden (offenbar neben-einander) diese Schicht und hinter-ließen ihre Fußabdrücke. Vulkanische Asche kann radiometrisch exakt datiert werden (K/Ar-Methode).Der (trockenheitsbedingte) langsame Rückzug tropischer Regenwälder aus Ostafrika, verbunden mit einer Ausbreitung der Savannen war für unsere Vorfahren vielleicht der Anstoß zur Übersiedelung auf den Boden und zum Erlernen des aufrechten Gangs.

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