In der Westantarktis wurden kürzlich fossile Spuren eines alten Regenwaldes entdeckt. Laut einer neuen Studie gab es in der Westantarktis vor etwa 90 Millionen Jahren einen blühenden gemäßigten Regenwald. Davon zeugen kürzlich dort entdeckte fossile Wurzeln, Pollen und Sporen.
Die Welt war damals eine andere. In der mittleren Kreidezeit (vor 145–65 Millionen Jahren) durchstreiften Dinosaurier die Erde und der Meeresspiegel war 558 Fuß (170 Meter) höher als heute. Die Meeresoberflächentemperaturen in den Tropen erreichten 95 Grad Fahrenheit (35 Grad Celsius).
Dieses schwüle Klima ermöglichte es tropischen Wäldern, ähnlich denen, die man heute in Neuseeland sieht, in der Antarktis Wurzeln zu schlagen, sagen die Forscher.
Die Überreste des Regenwaldes wurden unter dem Eis in einem Sedimentkern entdeckt, den ein Team internationaler Forscher 2017 vom Meeresboden in der Nähe des Pine-Island-Gletschers in der Westantarktis gesammelt hatte.
Sobald das Team den Kern sah, wussten sie, dass es sich um etwas Ungewöhnliches handelte. Die Schicht, die sich vor etwa 90 Millionen Jahren bildete, hatte eine andere Farbe. „Es unterschied sich deutlich von den Schichten darüber“, sagte Studienleiter Johann Klages, Geologe am Alfred-Wegener-Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, Deutschland, in einer Erklärung.
Zurück im Labor platzierte das Team den Kern in einem CT-Scanner (Computertomographie). Das resultierende digitale Bild zeigte ein dichtes Netzwerk von Wurzeln in der gesamten Bodenschicht. Im Schlamm wurden auch antike Pollen, Sporen und Überreste von Blütenpflanzen aus der Kreidezeit gefunden.
Ein Operator auf der Polarstern bedient das MeBo-Meeresbodenbohrsystem per Ferntechnik. JP Klages/AWI
Durch die Analyse von Pollen und Sporen konnte der Co-Autor der Studie, Ulrich Salzmann, Paläoökologe an der Northumbria University in England, die 90 Millionen Jahre alte Vegetation und das Klima der Westantarktis rekonstruieren. „Zahlreiche Pflanzenreste deuten darauf hin, dass die Küste der Westantarktis zu dieser Zeit ein dichter, gemäßigter Sumpfwald war, ähnlich den Wäldern, die man heute in Neuseeland findet“, sagte Salzmann in einer Erklärung.
Der Sedimentkern zeigte, dass in der Westantarktis während der mittleren Kreidezeit ein mildes Klima mit einer durchschnittlichen Jahrestemperatur von etwa 12 °C herrschte, ähnlich den Temperaturen in Seattle. Die Sommertemperaturen waren wärmer und lagen im Durchschnitt bei 19 °C. In Flüssen und Sümpfen kann das Wasser Temperaturen von bis zu 20 °C erreichen.
Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass die Niederschlagsmenge zu dieser Zeit mit der Niederschlagsmenge in Wales, England, heute vergleichbar war.
Diese Temperaturen sind beeindruckend warm, wenn man bedenkt, dass die Antarktis vier Monate lang eine Polarnacht erlebte, was bedeutet, dass ein Drittel jedes Jahres ohne lebensspendendes Sonnenlicht auskam. Aber die Welt war damals wärmer, teilweise weil die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre hoch war – laut Analyse von Sedimentkernen sogar höher als bisher angenommen, sagen die Forscher.
„Vor unserer Studie ging man allgemein davon aus, dass die globale Kohlendioxidkonzentration in der Kreidezeit etwa 1.000 ppm (parts per million) betrug“, sagte Gerrit Lohmann, Co-Autor der Studie und Klimamodellierer am Alfred-Wegener-Institut, in einer Erklärung . „Aber in unseren modellbasierten Experimenten waren Konzentrationen von 1.120 bis 1.680 ppm erforderlich, um die damaligen Durchschnittstemperaturen in der Antarktis zu erreichen.“
Diese Ergebnisse zeigen, wie starke Treibhausgase wie Kohlendioxid die Temperaturen so stark ansteigen lassen können, dass in der heutigen gefrorenen Westantarktis einst ein Regenwald beheimatet war. Darüber hinaus zeige es, wie wichtig die Kühlwirkung moderner Eisschilde sei, sagen die Forscher.
In Tasmanien wurden Fossilien aus dem üppigen Südpol-Regenwald entdeckt, die 53 Millionen Jahre alt sind. Vor fünfzig Millionen Jahren bedeckten üppige tropische Wälder die heutige Antarktis, Australien, Neuseeland und die Spitze Südamerikas. Jetzt haben Forscher neue Fossilien entdeckt, die zeigen, welche Pflanzenarten in diesen Wäldern lebten und wie sie sich an das Leben in der Nähe des Südpols angepasst haben.
Jüngste Ausgrabungen im Westen Tasmaniens haben eine Reihe von Pflanzenfossilien freigelegt, darunter die Überreste zweier der Wissenschaft bisher unbekannter Nadelbaumarten, die Teil eines 53 Millionen Jahre alten „Polarwaldes“ waren.
Laut einer am 27. August im American Journal of Botany veröffentlichten Studie blühte der Wald während des Eozäns (vor 56 bis 33,9 Millionen Jahren), als die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde 80 Grad Fahrenheit (27 Grad Celsius) betrug und sich die südlichen Kontinente bildeten Eine davon ist eine riesige Landmasse rund um den Südpol.
„Diese Entdeckung bietet einen seltenen Einblick in eine Zeit, in der die globalen Temperaturen viel höher waren als heute“, sagte Studienautorin Miriam Slodownik, Paläobotanikerin und frischgebackene Doktorandin an der University of Adelaide in Australien, in einer Erklärung. „Tasmanien lag viel näher am Südpol, aber das warme globale Klima ließ in diesen Regionen üppige Wälder gedeihen.“
Pflanzenfossilien wurden in der Nähe von Macquarie Harbour im Westen Tasmaniens entdeckt. Wiley Periodicals LLC
Die globalen Temperaturen stiegen während des frühen Eozän-Klimaoptimums (vor 53 bis 49 Millionen Jahren), dem Zeitraum vor der Trennung Australiens von der Antarktis vor 45 bis 35 Millionen Jahren, stark an. Neue Fossilien, die in der Nähe des Hafens von Macquarie in Tasmanien entdeckt wurden, deuten darauf hin, dass tropische Pflanzen aus dem Polarwald mit dem Auseinanderdriften der Kontinente nach Norden wanderten und Regenwälder hervorbrachten, die noch heute existieren.
Die Forscher gruben mehr als 400 Pflanzenfossilien aus und analysierten sie im Labor mit modernen Mikroskopen und Ultraviolettfotografie. Diese Techniken förderten gut erhaltene Blätter und Zellstrukturen zutage, die dem Team dabei halfen, zwölf verschiedene Pflanzenarten zu identifizieren. Die meisten von ihnen waren Vorfahren von Pflanzen, die noch immer in Australien, Neuseeland und Südamerika vorkommen, heißt es in der Erklärung. Diese drei Landmassen blieben nach dem Zerfall des alten Superkontinents Gondwana miteinander verbunden und blieben dies bis vor mindestens 49 Millionen Jahren.
Der Studie zufolge waren von den zwölf Arten mindestens neun Nadelbäume. „Die beeindruckendsten Fossilien sind Verwandte der Kauri-Kiefern (Agathis), der Bunja-Kiefern (Araucaria bidwillii) und der Wollemi-Kiefern (Wollemia nobilis), die Hinweise auf die Entwicklung dieser ikonischen australischen Bäume liefern“, sagte Slodovnik.
In Zusammenarbeit mit dem Tasmanian Aboriginal Centre identifizierten die Forscher außerdem Farne, Palmfarne und zwei neue ausgestorbene Baumarten, die sie Podocarpus paralungatikensis und Araucaria timkarikensis nannten. Der Aussage zufolge ist „Paralungatik“ der ursprüngliche Name von Macquarie Harbour und „Timkarik“ der Name der tasmanischen Aborigines für die Umgebung.
Die Analyse ergab, dass sich alte Pflanzen an eine polare Umgebung angepasst haben, in der vor 53 Millionen Jahren die gleichen extremen saisonalen Lichtverhältnisse herrschten wie heute. Laut der Studie haben Pflanzen große Blätter entwickelt, um die Lichtabsorption im Sommer zu maximieren, und Laubabwerfen, um bei schlechten Lichtverhältnissen im Winter Ressourcen zu schonen.
„Die Analyse zeigte, wie sich diese Pflanzen an warme, eisfreie Bedingungen auf der Südhalbkugel angepasst haben und gedeihen, selbst bei extremen saisonalen Veränderungen in der Nähe des Polarkreises“, sagte Slodovnik.
Aber neue Fossilien enthüllen Details noch größerer Veränderungen. „Diese Pflanzen erzählen die Geschichte des großen Klimawandels und der Verschiebung tektonischer Platten über Millionen von Jahren“, sagte Soldovnik.
Wissenschaftler vermuten, dass ein Rückgang des atmosphärischen CO2-Gehalts mit einer Abkühlung des globalen Klimas einhergehen würde und die Erde wahrscheinlich an einen Schwellenwert bringen und die Bildung von Eisschilden ermöglichen würde.
Auch auf dem antarktischen Kontinent kam es aufgrund der Plattentektonik wahrscheinlich zu einer lokalen Abkühlung. Ungefähr zu dieser Zeit trennten sich Südamerika und die Antarktis endgültig und eröffneten die heutige Drake-Passage.
„Dadurch ist das entstanden, was wir den Zirkumpolarstrom nennen – Wasser, das sich kreisförmig um die Antarktis bewegt“, sagte Wolf. „Dies isoliert die Antarktis vom Rest der Welt und erschwert den Durchgang warmer Luftmassen durch das Südpolarmeer erheblich, wodurch die Antarktis kälter wird.“
Er fügte hinzu, dass die Plattentektonik auch den Kohlendioxidgehalt direkt beeinflusst. Gesteinsverwitterung und vulkanische Aktivität sind Teil des Kohlenstoffkreislaufs, sodass geologische Prozesse über Jahrtausende hinweg das Gasgleichgewicht in der Atmosphäre verschieben können.
Obwohl weiterhin eine gewisse Unsicherheit besteht, sind sich die Forscher dank chemischer Signaturen in den Sedimentgesteinen ziemlich sicher, dass dieser Übergang vor 34 Millionen Jahren stattgefunden hat. Sauerstoffatome gibt es in zwei Formen: Sauerstoff-16 (normaler Sauerstoff) und Sauerstoff-18 (schwerer Sauerstoff). Kontinentales Eis enthält einen höheren Anteil an leichterem Sauerstoff-16, was bedeutet, dass Ozeane – und damit die Schalen kleiner Meeresbewohner – einen höheren Anteil an Sauerstoff-18 enthalten, wenn die Eisschilde größer sind.
„Wenn man sich die Sauerstoffisotope in den Karbonathüllen kleiner Meereslebewesen in Meeressedimenten ansieht, kann man vor etwa 34 Millionen Jahren einen Sprung erkennen, von dem die Menschen glauben, dass er auf die Wanderung eines leichteren Sauerstoffisotops auf den Kontinent Antarktis zurückzuführen ist“, erklärte Wolf.
Zur Frage, ob die Antarktis jemals wieder eisfrei werden könnte: „Das ist durchaus möglich“, sagte van de Vlierdt. „Der Planet Erde hat das schon einmal getan.“ Der Planet Erde kann es wieder schaffen. „Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass menschliche Aktivitäten dazu führen werden, dass die Eisdecke vollständig schmilzt, ist es wichtig, dass wir jetzt alles tun, was wir können, um den Eisverlust in der Antarktis zu begrenzen“, fügte sie hinzu. „Es liegt in unserer Hand, den schlimmsten Fall zu verhindern“, sagte van de Vlierdt.
