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Paläobotanik

Wie der Asteroid den Regenwald prägte

Forscher haben anhand von fossilen Blättern, Sporen und Pollenkörnern untersucht, wie der Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren die Vegetation in den Regenwäldern Südamerikas verändert hat. (Bild: Carvalho et al., Science (2021)

Wie wirkte sich die Katastrophe, die das Zeitalter der Dinosaurier besiegelte, auf die Pflanzenwelt aus? Eine Untersuchung fossiler Blätter und Pollen zeigt nun, was in den Regenwäldern im heutigen Südamerika geschah. Demnach starben in der Folge des Asteroideneinschlags dort etwa 45 Prozent der Pflanzenarten aus und die Biodiversität erholte sich erst im Laufe von Jahrmillionen. Im Gegensatz zur Kreidezeit entstand dabei eine eher dichte, von Blütenpflanzen dominierte Vegetation, die bis heute die tropischen Regenwälder prägt, berichten die Forscher.

Die Kreidezeit endete bekanntlich mit einem Paukenschlag: Noch heute zeichnen sich im Bereich der mexikanischen Halbinsel Yucatan die weiträumigen Spuren des Chicxulub-Asteroiden ab, der vor etwa 66 Millionen Jahren in die Erde krachte. Der gewaltige Einschlag hat Schätzungen zufolge die Energie von mehr als zehn Millionen Hiroshima-Atombomben freigesetzt. Feuerstürme und gigantische Tsunamis rasten dadurch über den Planeten und der Himmel verdunkelte sich. Vermutlich folgte dadurch auch eine jahrelang anhaltende Periode starker Klimaabkühlung. Viele der Lebewesen der Kreidezeit waren den abrupten Veränderungen in ihrer Umwelt und dem Zusammenbruch der Nahrungsketten nicht gewachsen: Aus paläontologischen Funden geht hervor, dass in der Folge des Einschlags etwa 75 Prozent aller Tierarten von der Bühne der Evolutionsgeschichte verschwanden.

Das Schicksal der Regenwälder im Visier

Die berühmtesten Opfer waren dabei die Dinosaurier – doch neben Tieren waren auch Pflanzen von der Katastrophe betroffen, wie bereits aus fossilen Befunden bekannt ist. Bisher gab es aber kaum Informationen über das Schicksal der Pflanzengesellschaft in der Region, die heute eines der wichtigsten und artenreichsten Ökosysteme der Erde beherbergt: das tropische Südamerika. „Wir fragten uns, wie sich die tropischen Regenwälder nach der drastischen ökologischen Störung durch den Chicxulub-Einschlag veränderten“, sagt Mónica Carvalho vom Smithsonian Tropical Research Institute in Panama. Im Rahmen der Studie haben sie und ihre Kollegen über 50.000 fossile Pollenfunde und mehr als 6000 Blattfossilien aus der Zeit vor und nach dem Einschlag untersucht. Die pflanzlichen Fossilien stammten dabei von unterschiedlichen Fundorten in Kolumbien.

Wie die Forscher berichten, zeigen die Pollen und Sporen aus Gesteinen, die älter als der Einschlag sind, dass die Regenwälder der späten Kreidezeit von einer Mischung aus einigen Blütenpflanzen (Angiospermen), aber vor allem Farnen und nacktsamigen Pflanzen (Gymnospermen) geprägt waren. Demnach lebten die Dinosaurier dort auch im Schatten vieler Nadelbäume. Durch den Asteroideneinschlag an der Kreidezeit-Paläogen-Grenze kam es dann zu einem Einbruch der gesamten Pflanzenvielfalt um 45 Prozent, geht aus den Untersuchungen hervor. Erst im Lauf der folgenden zehn Millionen Jahre erreichte die Biodiversität anschließend wieder ein ähnliches Niveau wie zuvor.

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Neue Arten und Strukturen

Die neuen Regenwälder unterschieden sich allerdings deutlich von denen der Kreidezeit, berichten die Forscher: Die Vertreter der Gymnospermen waren fast vollständig aus der Tropenvegetation der Neuen Welt verschwunden – die Blütenpflanzen hatten die Herrschaft übernommen. Die Untersuchungen der Blattfossilien lieferten den Forschern zudem Hinweise darauf, dass sich der strukturelle Aufbau der Wälder in der Zeit nach der Katastrophe stark verändert hatte. Aus bestimmten Merkmalen der Blattstrukturen geht hervor, dass die Bäume vor dem Einschlag vergleichsweise weit voneinander entfernt standen. Es gab demnach kein geschossenes Kronendach, sodass das Licht den Waldboden erreichen konnte. Doch im Verlauf der zehn Millionen Jahre nach dem Einschlag wurden die von den Blütenpflanzen geprägten Regenwälder deutlich dichter. So entstanden schließlich die Vegetationsstrukturen, wie wir sie heute kennen.

Wie die Forscher hervorheben, war besonders den Vertretern einer bestimmten Pflanzengruppe in den neuen Regenwäldern eine Karriere geglückt: Es entstand den fossilen Spuren zufolge eine große Artenfülle und Bestandsdichte bei den Hülsenfrüchtlern (Leguminosen), die bis heute eine wichtige Pflanzenfamilie in den tropischen Regenwäldern darstellen. Sie haben vermutlich auch den Nährstoffkreislauf in den Ökosystemen stark verändert, sagen die Paläobotaniker. Denn die Leguminosen besitzen eine besondere Anpassung: Sie leben in Symbiose mit Bakterien, die ihnen Zugang zum Stickstoff der Luft verschaffen. So konnten die Hülsenfrüchtler den Stoffkreislauf der neuen Wälder mit diesem wichtigen Düngestoff anreichern.

Warum so anders?

Doch warum wuchsen die Wälder nach dem Einschlag nicht einfach in ähnlicher Weise nach wie zuvor? Dazu gibt es drei mögliche Erklärungen, die vielleicht auch durch ihre Mischung zu dem Wandel geführt haben, sagen die Wissenschaftler. Ein Aspekt war möglicherweise, dass vor dem Einschlag die Dinosaurier die Wälder offen hielten, indem sie große Pflanzenmassen vertilgten und durch die Landschaft trampelten. Einen zweiten Faktor könnten die Ascheablagerungen nach dem Einschlag gebildet haben. Möglicherweise reicherten sie die Böden in den Tropen mit Nährstoffen an, die den schnell wachsenden Blütenpflanzen einen Vorteil verschafften. Drittens könnten auch die Nadelbäume besonders empfindlich auf die Veränderungen nach der Katastrophe reagiert haben, was den Blütenpflanzen einen entscheidenden Startvorteil bei der Erholung des Systems verschaffte.

„Es zeichnet sich jedenfalls ab, dass das tropische Ökosystem auf die abrupte Störung nicht einfach durch eine simple Rückentwicklung reagierte. Es wurde stattdessen durch etwas Neues ersetzt – allerdings im Verlauf eines recht langwierigen Prozesses“, resümiert Carvalho die Ergebnisse der Studie.

Quelle: Smithsonian Tropical Research Institute, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.abf1969

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