Klimageschichte der Erde -...

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

[email protected]

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


4.2 Lebewesen ........................................................................................................ 13

4.3 Die ordovizische Vereisung .............................................................................. 14

5 Silur ............................................................................................................................. 14


5.2 Lebewesen ........................................................................................................ 15

5.3 Die kaledonische Gebirgsbildung ..................................................................... 15

6 Devon .......................................................................................................................... 15


6.2 Vulkanismus und Lebewesen ........................................................................... 16

6.3 Die Devonzeitliche Vereisung .......................................................................... 17

6.4 Die Devonischen Massenaussterben ................................................................. 17

7 Karbon ......................................................................................................................... 17


7.2 Lebewesen ........................................................................................................ 18

7.3 Die Variskische Gebirgsbildung ....................................................................... 19

7.4 Das permokarbone Eiszeitalter ......................................................................... 19

8 Perm ............................................................................................................................ 20

II


8.2 Das Zechsteinmeer ........................................................................................... 20

8.3 Lebewesen ........................................................................................................ 21

8.4 Das Massenaussterben Perm-Trias ................................................................... 21

9 Trias ............................................................................................................................. 22


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


11.2 Lebewesen ...................................................................................................... 28

11.3 Die Kreide-Tertiär-Grenze .............................................................................. 28

12 Tertiär ........................................................................................................................ 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).

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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.

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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.

MacDougall, J. D. (1997): Eine kurze Geschichte der Erde. Scherz, München; Bern.

Rothe, P. (2009): Erdgeschichte – Spurensuche im Gestein. Primus, Darmstadt.

Schönwiese, C.-D. (2008): Klimatologie. Ulmer, Stuttgart.

Schwarzbach, M. (1974): Das Klima der Vorzeit – Eine Einführung in die

Paläoklimatologie. Ferdinand Enke, Stuttgart.

Stanley, S. M. (2001): Historische Geologie. Spektrum, Heidelberg.

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Tröger, K.-A. et al. (1984): Abriss der Historischen Geologie. Akad.-Verlag, Berlin.

Walter, R. (2003): Erdgeschichte – Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. De

Gruyter, Berlin [u.a.].

Ziegler, B. (2008): Paläontologie – Vom Leben in der Vorzeit. Schweizerbart, Stuttgart.

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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

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