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Erde+Umwelt

Was „Geisterfossilien” über vergangene Klimafolgen verraten

Nannofossil
Nannofossil aus Sedimentgestein an der Küste von Yorkshire.© S.M. Slater et al.

Wie wirkt sich die Klimaerwärmung und die damit einhergehende Versauerung der Ozeane auf das Plankton in den Meeren der Welt aus? Bislang gingen die Forscher davon aus, dass bestimmte Arten von einzelligem Plankton, die Kalkschalen bilden, unter diesen Bedingungen zurückgehen würden – zumal aus früheren Warmphasen der Erdgeschichte keine Fossilien dieser Arten gefunden wurden. Nun aber hat ein Forschungsteam fossile Spuren eben jener Planktonarten entdeckt: Statt der Kalkschalen selbst waren nur deren Abdrücke auf anderen Fossilien erhalten geblieben. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Plankton der Klimaerwärmung besser trotzen kann als bisher angenommen.

Mit steigendem CO2-Gehalt der Atmosphäre steigt auch der Anteil gelösten Kohlendioxids in den Weltmeeren. Dadurch wird das Meerwasser immer saurer – ein Problem für Organismen, die ihre Schalen aus Kalk aufbauen, denn dieser wird durch Säure zersetzt. Zu den kalkbildenden Organismen zählen auch bestimmte Arten einzelligen Planktons. Die sogenannten Coccolithophoren bilden winzige Kalkschuppen, die als Fossilien über Jahrmillionen erhalten bleiben können. Aus vergangenen Warmzeiten allerdings schienen solche Fossilien zu fehlen – für Forscher ein Beleg dafür, dass diese Organismen unter den Bedingungen saurer Ozeane nicht wachsen konnten.

Entdeckung durch Zufall

Nun stellt eine neue Entdeckung diese Ansicht in Frage: Ein Team um Sam Slater vom Schwedischen Museum für Naturgeschichte in Stockholm hat auf anderen Fossilien aus prähistorischen Warmphasen Abdrücke der Kalkschalen von Coccolithophoren gefunden. Da es sich nicht um die Kalkschalen selbst handelt, sondern lediglich um ihre Abdrücke, bezeichnen die Forscher diese als „Geisterfossilien“. Die Funde deuten darauf hin, dass es trotz der eigentlich ungünstigen Bedingungen auch während früherer Warmphasen zahlreiche kalkbildende Coccolithophoren gab – sie also offenbar zumindest mit damaligen Klimaerwärmungen besser zurechtkamen als bislang angenommen.

Die Entdeckung verdanken Slater und sein Team einem glücklichen Zufall. Eigentlich wollten sie fossile Gesteinsproben auf Pollen und Planktonarten ohne Kalkschalen untersuchen. Deshalb lösten sie ihre Proben in Säure auf, sodass nur die fossilen Überreste der organischen Materialien übrigblieben – ein Verfahren, das für die Suche nach Coccolithophoren-Fossilien als ungeeignet gilt, da die Säure Kalk zersetzt. Doch auf der Oberfläche der auf diese Weise präparierten Pollenfossilien fand Slaters Team die Abdrücke eben jener Coccolithophoren.

Widerstandsfähiger als gedacht

„Die Entdeckung dieser wunderschönen Geisterfossilien kam völlig unerwartet“, sagt Slater. „Wir fanden sie zunächst auf der Oberfläche versteinerter Pollen und es stellte sich schnell heraus, dass sie in Intervallen häufig vorkamen, in denen normale Coccolithophoren-Fossilien selten oder gar nicht vorhanden waren – das war eine absolute Überraschung!“ Für drei große Erwärmungsereignisse im Jura und der Kreidezeit, vor 94, 120 und 183 Millionen Jahren, wiesen die Forscher auf diese Weise nach, dass auch in diesen Phasen zahlreiche Coccolithophoren vorkamen. „Die Erhaltung dieser Geister-Nannofossilien ist wirklich bemerkenswert“, sagt Co-Autor Paul Bown vom University College London. „Die Geisterfossilien sind extrem klein – ihre Länge beträgt etwa fünf Tausendstel Millimeter, das ist 15 Mal schmaler als die Breite eines menschlichen Haares – aber die Details der ursprünglichen Platten sind immer noch perfekt sichtbar, eingepresst in die Oberflächen der alten organischen Materie, auch wenn die Platten selbst sich aufgelöst haben.“

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Fossilien
Die „Geisterfossilien“ der Coccolithophoren belegen ihre Präsenz auch in Warmzeiten. © S.M. Slater, P. Bown et al / Science

Dass bisher keine Coccolithophoren-Fossilien aus den prähistorischen Warmphasen gefunden wurden, ist aus Sicht der Forscher darauf zurückzuführen, dass der erhöhte Säuregehalt des umgebenden Wassers die Kalkplatten aufgelöst hat, sodass nur ihre Abdrücke erhalten blieben. „Normalerweise suchen Paläontologen nur nach den fossilen Coccolithen selbst, und wenn sie keine finden, nehmen sie oft an, dass diese alten Planktongemeinschaften zusammengebrochen sind“, erklärt Slaters Kollegin Vivi Vajda. „Diese Geisterfossilien zeigen uns, dass uns die Fossilienaufzeichnungen manchmal einen Streich spielen und dass es andere Möglichkeiten gibt, dieses kalkhaltige Nannoplankton zu erhalten, die berücksichtigt werden müssen, wenn wir versuchen, die Reaktionen auf den Klimawandel in der Vergangenheit zu verstehen.“

Angesichts der neuen Erkenntnisse gehen die Forscher davon aus, dass das kalkhaltige Nannoplankton auch während der vergangenen Warmphasen gedieh und trotz der sauren Umgebungsbedingungen zumindest während seiner Blütephasen weiterhin Kalkschalen bilden konnte. „Das zeigt, dass das Nannoplankton gegenüber vergangenen Ereignissen widerstandsfähiger war, als es die traditionellen fossilen Belege vermuten lassen“, schreiben die Autoren. Angesichts dessen sei es plausibel, dass auch die aktuelle Klimaerwärmung dem Plankton weniger zusetzt als befürchtet. Die Autoren betonen allerdings, dass Vorhersagen angesichts der Schnelligkeit der heutigen Klimaveränderungen schwierig sind.

Quelle: Sam Slater (Schwedisches Museum für Naturgeschichte, Stockholm) et al., Science, doi: 10.1126/science.abm7330

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