Auf den verwüsteten Böden breiteten sich Farne aus. Sie wuchsen schnell, überstanden Brände mit ihren unterirdischen Wurzeln und kehrten danach rasch zurück. In trockenen Phasen wurden ihre dichten Bestände selbst zum Brennstoff. So hielten sich die Waldbrände in Europa zur Trias über Tausende Jahre.

Waldbrände in Europa zur Trias breiteten sich riesig aus

Die Feuer beschränkten sich offenbar nicht auf einzelne Regionen. Spuren davon fanden sich in Bohrkernen aus Deutschland, Luxemburg, Dänemark und Großbritannien. Ein internationales Team unter Leitung der Universität Utrecht untersuchte Ablagerungen aus allen vier Ländern. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Nature Geoscience.

Zu dem Material gehörte ein neu gewonnener, 640 Meter langer Bohrkern aus Großbritannien. Darin suchten die Wissenschaftler nach Rückständen früherer Vegetationsbrände. Sie bestimmten die Menge mikroskopisch kleiner Holzkohle und analysierten organische Verbindungen aus Rauch. Diese polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, kurz PAHs, entstehen beim Verbrennen von Pflanzen.

Fossile Sporen verdunkelten sich ungewöhnlich stark

Holzkohle und PAHs liefern jedoch keine lückenlose Feuergeschichte. Größere Kohlepartikel können bei der Probenaufbereitung zerbrechen. Viele kleine Stücke könnten dann mehr Brände vortäuschen, als tatsächlich stattfanden. Rauchmoleküle wiederum können weit vom Feuer entfernt niedergehen. Manche bleiben in Sedimenten gar nicht erhalten.

Deshalb untersuchte das Team zusätzlich die Farbe fossiler Pollen und Sporen. Eine Kamera am Lichtmikroskop erfasste ihre Rot-, Grün- und Blauwerte. Daraus berechneten die Wissenschaftler einen mittleren Grauwert. Insgesamt kamen rund 15.000 Messungen zusammen. Die Methode trägt den Namen Palynomorph Darkness Index, auf Deutsch etwa Dunkelheitsindex für fossile Pollen und Sporen.

Normalerweise werden solche organischen Reste dunkler, wenn Sedimente immer tiefer in den Untergrund sinken. Druck und Wärme verändern dann nach und nach das Material. In den Bohrkernen verlief die Verfärbung jedoch anders. Alte und tief liegende Pollen blieben hell. Erst im Abschnitt des Massenaussterbens wechselte ihre Farbe zu einem sehr dunklen Braun. In jüngeren Schichten wurden sie wieder heller.

„Wir waren von diesem Phänomen ziemlich verblüfft“, sagt der Utrechter Geologe Bas van de Schootbrugge. Die dunkle Zone trat in allen vier Bohrkernen zur gleichen Zeit auf. Eine gewöhnliche Erwärmung im Untergrund kam daher kaum infrage. Die untersuchten Sedimentbecken hatten sehr unterschiedliche geologische Entwicklungen durchlaufen.

Drei Feuerspuren passen zeitlich zusammen

Die stärkste Verdunkelung fiel mit einer massenhaften Ausbreitung von Farnen zusammen. Zugleich nahmen Holzkohle und PAHs in den Ablagerungen zu. Pollen von Nadelbäumen und Sporen verschiedener Farnpflanzen zeigten denselben Farbwechsel. Eine Besonderheit einzelner Pflanzengruppen ließ sich dadurch ausschließen.

Nach dem Zusammenbruch der Wälder besetzten Farne die gestörten Flächen besonders schnell. Einige Arten konnten dichte Matten bilden und andere Pflanzen überwuchern. Trockneten diese Bestände aus, breiteten sich Flammen leicht über große Entfernungen aus. Manche Farne wirkten sogar wie „Feuerleitern“, über die das Feuer weitere Pflanzenschichten erreichte.

„Wenn die Farne austrocknen, bilden die dichten Matten den idealen Brennstoff für gewaltige Brände“, sagt van de Schootbrugge. Oberirdisch verbrannten die Pflanzen. Unterirdische Wurzelsysteme überstanden das Feuer jedoch häufig. Schon bald trieben neue Wedel aus. Bäume und andere Pflanzen konnten mit diesem Tempo kaum mithalten.

Farne schürten Brände immer wieder neu

Diese Abfolge könnte eine langlebige Rückkopplung ausgelöst haben. Feuer schufen offene Böden, auf denen sich Farne ausbreiteten. Die neuen Farnbestände lieferten später wieder Brennstoff. „Die Farne reagierten auf die Feuer und lieferten zugleich den Brennstoff, der die Flammen anfachte“, sagt van de Schootbrugge. Er beschreibt die damalige Landschaft als „eine wahrhaft höllische Welt“.

Die von Farnen geprägte Phase dauerte nach Schätzungen mindestens 40.000 Jahre. Möglicherweise zog sie sich sogar über 300.000 Jahre hin. Neben den Bränden belasteten starke Hitze und längere Dürren die Pflanzenwelt. Dazwischen konnten extreme Niederschläge Böden abtragen und die geschwächten Ökosysteme zusätzlich verändern.

Farne gehörten dabei zu den großen Überlebenskünstlern. Sie besiedelten Flächen, auf denen Bäume kaum noch Fuß fassten. Van de Schootbrugge nennt sie deshalb „wahre Katastrophenarten“. Aus der zerstörten Waldlandschaft entstand so eine weite Farnsavanne, die sich über große Teile des heutigen Nordwesteuropas erstreckte.

Kurz zusammengefasst:

• Am Ende der Trias löste starker Vulkanismus beim Zerbrechen Pangäas eine Erwärmung von fünf bis zehn Grad aus; viele Nadelwälder in Nordwesteuropa brachen zusammen.
• Auf den offenen Böden breiteten sich Farne aus, trockneten immer wieder aus und lieferten so über Tausende Jahre Brennstoff für großflächige Vegetationsbrände.
• Bohrkerne aus Deutschland, Luxemburg, Dänemark und Großbritannien belegen die Feuer durch dunkle Pollen und Sporen, Mikroholzkohle und Brandmoleküle.

Übrigens: Während Pangäa auseinanderbrach und Europa von Farnen und Feuer geprägt war, lag auch der eigene Wohnort womöglich nahe am Äquator oder an einem warmen Meer. Ein neues Online-Tool rekonstruiert diese Reise bis zu 320 Millionen Jahre zurück – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Illustration: Mark Garlick

Ein Forschungsteam um den Geowissenschaftler Douwe van Hinsbergen von der Universität Utrecht stellt im Fachjournal PLOS One die neue Version des Online-Tools Paleolatitude vor. Es berechnet, auf welchem Breitengrad ein Ort früher lag – zurück bis zur Zeit des Superkontinents Pangäa vor rund 320 Millionen Jahren.

Paleolatitude berechnet frühere Breiten erstaunlich präzise

Der Breitengrad beeinflusst, wie stark die Sonne auf eine Region trifft. Er bestimmt Temperatur, Niederschlag und damit auch, welche Pflanzen und Tiere dort leben können. Für die Forschung reicht es daher nicht aus, nur den heutigen Fundort eines Fossils zu kennen. Entscheidend ist, wo sich dieser Ort damals befand.

Paleolatitude kombiniert dafür zwei Ansätze. Zum einen rekonstruiert das Modell die Bewegungen der Erdplatten. Zum anderen nutzt es magnetische Signale, die in Gesteinen gespeichert sind. Viele Gesteine enthalten Minerale, die sich bei ihrer Entstehung am Magnetfeld der Erde ausrichten. Diese Ausrichtung bleibt erhalten. Sie liefert Hinweise darauf, in welcher geografischen Breite das Gestein entstanden ist.

„Beim nächsten Urlaub kann man nachsehen, welche Reise das Reiseziel selbst hinter sich hat“, sagt van Hinsbergen.

München wandert langsam nach Norden

München liefert ein anschauliches Beispiel. Vor rund 320 Millionen Jahren lag die Region nahe am Äquator, leicht südlich davon. Über Millionen Jahre verschob sich das Gebiet Schritt für Schritt nach Norden. Heute liegt München bei etwa 48 Grad nördlicher Breite – ein weiter Weg durch die Erdgeschichte, der auch das Klima grundlegend verändert hat.

Wie stark sich die Erde verändert hat, zeigt auch ein Blick in die Vergangenheit der Niederlande. In der Region Winterswijk untersuchen Geowissenschaftler rund 245 Millionen Jahre alte Spuren von Pflanzen und Tieren. Die Landschaft wirkte damals völlig anders als heute.

Die Funde deuten auf eine Umgebung hin, die an den Persischen Golf erinnert: trockenes Klima, warmes Meer, andere Lebensbedingungen. Lange blieb unklar, ob das globale Klima damals grundsätzlich heißer war. Die Rekonstruktion liefert eine andere Erklärung. Die Region lag einst auf einer Breite, die heute mit dem Nahen Osten vergleichbar ist. Nicht das Klima allein war anders – auch der Standort selbst befand sich in einer völlig anderen Zone der Erde.

Neue Erdkarte zeigt auch verlorene Kontinente

Das Modell aus Utrecht geht deutlich weiter als frühere Ansätze. Es erfasst nicht nur große Kontinente, sondern auch kleinere Platten und sogenannte „verlorene Kontinente“. Diese Landmassen existieren heute nicht mehr in ihrer ursprünglichen Form. Ihre Reste finden sich als gefaltete Gesteine in Gebirgen wie den Alpen oder im Himalaya.

Die Forscher haben diese Strukturen rekonstruiert und wieder in ihre ursprüngliche Lage versetzt. „Das bedeutet, dass erstmals ein wirklich globales Modell verfügbar ist, mit dem sich diese Gesteine ihren ursprünglichen Platten zuordnen lassen“, erklärt van Hinsbergen.

Wie das Modell die Erdgeschichte Schritt für Schritt rekonstruiert

Um diese Bewegungen nachzuvollziehen, greifen die Forscher auf verschiedene Datenquellen zurück. Das Modell vereint geologische, tektonische und magnetische Informationen. Daraus entsteht eine Art Zeitmaschine für die Erdoberfläche.

Wichtige Bausteine sind:

• Rekonstruktionen der Plattenbewegungen über bis zu 320 Millionen Jahre
• Daten aus dem Erdmagnetfeld, die in Gesteinen gespeichert sind
• Modelle von Gebirgsbildungen, bei denen Gesteinsschichten verschoben wurden
• Informationen über kleinere Kontinentalfragmente und Mikroplatten

Diese Kombination erlaubt es, auch komplexe Regionen zu berechnen, die bislang schwer zugänglich waren. Dazu zählen etwa Gebirgsgürtel, in denen Gesteinsschichten übereinander geschoben wurden.

Fossilien und Klima lassen sich besser einordnen

Die neue Genauigkeit wirkt sich direkt auf die Klimaforschung aus. Wenn ein Ort früher näher am Äquator lag, erhielt er mehr Sonnenenergie. Das beeinflusst Temperatur, Niederschlag und Artenvielfalt. Ohne diese Information lassen sich viele Fossilfunde nur schwer interpretieren.

In einer Anwendung analysierte das Team rund 34.000 Fossilien aus dem Oberjura. Dabei zeigte sich, dass sich die berechneten Breitengrade meist innerhalb einer Unsicherheit von etwa 6,8 Grad bewegen. Für geologische Zeiträume gilt das als solide Grundlage.

Die Methode erlaubt zudem, Unsicherheiten systematisch einzubeziehen. Das verbessert die Aussagekraft von Studien zur Entwicklung von Arten und Ökosystemen.

So funktioniert Paleolatitude

• Auf der Weltkarte einen Ort anklicken, etwa die eigene Stadt.
• Das Tool zeigt dann, auf welchem Breitengrad dieser Ort früher lag.
• Die Kurve zeigt die Veränderung über Millionen Jahre.
• Bis zu 20 Orte lassen sich miteinander vergleichen.
• Wer genaue Koordinaten hat, kann sie im Bereich „Advanced“ eingeben.
• Dort lassen sich auch große Datenlisten berechnen.

Paleolatitude bedeutet: der frühere Breitengrad eines Ortes. So lässt sich erkennen, ob eine Region einst näher am Äquator oder näher an den Polen lag.

So liest man die Werte:

• 0° = Äquator (tropische Zone)
• + Werte = nördliche Breiten (z. B. Europa)
• – Werte = südliche Breiten (z. B. Australien)

Wichtig für die Zeitachse:
„Age (Ma)“ steht für das Alter in Millionen Jahren.

• 0 Ma = heute
• 100 Ma = vor 100 Millionen Jahren
• 320 Ma = vor 320 Millionen Jahren

Beispiel München:
Vor etwa 320 Millionen Jahren lag das heutige München laut Tool bei rund –5,8° – also leicht südlich des Äquators.

Kurz zusammengefasst:

• Paleolatitude berechnet, auf welchem Breitengrad Orte früher lagen – bis zu 320 Millionen Jahre zurück und auf Basis von Plattentektonik sowie Magnetdaten aus Gesteinen.
• Das Beispiel München macht die Erdgeschichte greifbar: Vor rund 320 Millionen Jahren lag die Region leicht südlich des Äquators, heute bei etwa 48 Grad nördlicher Breite.
• Für Klima- und Fossilforschung ist das wichtig, weil der frühere Breitengrad bestimmt, welche Temperaturen, Lebensräume und Arten an einem Ort möglich waren.

Übrigens: Während Paleolatitude zeigt, wie weit Orte durch die Erdgeschichte gereist sind, führt die Geschichte des Mondes noch viel weiter zurück – bis zu einem gewaltigen Zusammenstoß der jungen Erde mit Theia. Dabei entstand nicht nur der Mond, auch ein Teil des Eisens in unserer Welt könnte von diesem zerstörten Planeten stammen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Vannessalai via Wikimedia unter CC0 1.0

Die Kreatur ist das älteste bekannte Tier mit Säbelzähnen und ähnelte einem mittelgroßen Hund. Rund ein Meter lang, besaß sie auffallend kräftige Beine, die senkrecht unter dem Rumpf saßen. Diese säugetierähnliche Haltung machte sie zu einem schnellen, ausdauernden Jäger. Dazu trug auch ein nahezu zehn Zentimeter langer, säbelzahnartiger Eckzahn bei – ein tödliches Werkzeug, mit dem sie vermutlich pflanzenfressende Reptilien wie die Captorhinidae erlegte.

Tropischer Jäger in unerwartetem Lebensraum

Banyalbufar, wo die Knochen entdeckt wurden, liegt im heutigen Tramuntana-Gebirge auf Mallorca. Zur Zeit der Gorgonopsiden gab es das Mittelmeer nicht. Mallorca war Teil des Superkontinents Pangäa und lag nahe dem Äquator. Dort herrschte ein warmes, sommerfeuchtes Klima. Ein Lebensraum, in dem bislang kaum Gorgonopsiden gefunden wurden.

Überraschend ist auch die Vielzahl der Fossilien: Schädelteile, Rippen und sogar ein Oberschenkelknochen sind bemerkenswert gut erhalten. „Die große Zahl der Knochen war überraschend“, sagt Rafel Matamales vom Museu Balear de Ciències Naturals laut Pressemitteilung. „Sie bieten uns wichtige Hinweise darauf, wie diese Tiere gelebt und gejagt haben.“

Kein direkter Vorfahre, aber ein wichtiger Verwandter

Gorgonopsiden sind keine direkten Vorfahren der Säugetiere, spielen aber dennoch eine entscheidende Rolle in ihrer Geschichte. „Sie sind enger mit Säugetieren verwandt als mit irgendwelchen anderen lebenden Tieren“, erklärt Ken Angielczyk vom Field Museum in Chicago. „Sie gehören zu einer Gruppe, aus der später die direkten Vorfahren der Säugetiere hervorgingen.“

Therapsiden, zu denen die Gorgonopsiden zählen, gelten als frühe Wegbereiter der Säugetiere. Diese entwickelten sich erst etwa 70 Millionen Jahre später. Das Besondere an den Gorgonopsiden: Sie waren bereits warmblütig, was ihnen gegenüber Kaltblütern enorme Vorteile verschaffte. Gleichzeitig legten sie aber noch Eier.

Mallorca als Fenster in die Vergangenheit

Der Fund liefert neue Einblicke in die Evolution der Säugetiere und zeigt, dass Gorgonopsiden viel weiter verbreitet waren als bisher angenommen. Dass die fossilen Überreste ausgerechnet auf Mallorca entdeckt wurden, macht das Forschungsteam besonders stolz. Bislang stammten die meisten Funde aus gemäßigten Regionen wie Russland und Südafrika.

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Für die Wissenschaft eröffnet das Fossil auf der Baleareninsel ein neues Kapitel. Die detailreichen Knochenfunde geben Aufschluss darüber, wie diese Jäger in einer tropischen Umwelt lebten und sich an ihre Umgebung anpassten. Gleichzeitig zeigt der Fund, wie wenig wir bislang über das Leben in den warmen Zonen der Permzeit wussten.

Dieses Raubtier mit säbelzahnartigen Zähnen erinnert daran, dass die Evolution der Säugetiere weit länger zurückreicht, als viele annehmen – und manchmal sogar mitten im Mittelmeer Hinweise auf ihre faszinierende Geschichte verborgen liegen.

Was du dir merken solltest:

• Auf Mallorca entdeckten Forscher ein Säugetier-Fossil, das von einem urzeitlichen Raubtier stammt und als früher Verwandter heutiger Säugetiere gilt.
• Das Tier besaß säbelzahnartige Eckzähne und kräftige, säugetierähnliche Beine, die es zu einem schnellen und effizienten Jäger machten – in einer tropischen Umwelt nahe dem Äquator.
• Der Fund liefert wertvolle Einblicke in die frühe Evolution der Säugetiere und zeigt, dass Gorgonopsiden viel weiter verbreitet waren, als bisher angenommen.

Übrigens: Ein weiterer Fund begeistert Wissenschaftler. In Sibirien wurde die Mumie einer Säbelzahnkatze entdeckt, die auf ein Alter von 35.000 Jahren geschätzt wird – ein absoluter Glückfall. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Henry Sutherland Sharpe

El Niño stärker als heute

Die Ergebnisse der Duke University basieren auf Simulationen mit modernen Klimamodellen, die eine Rekonstruktion der klimatischen Bedingungen der Vergangenheit ermöglichen. Besonders auffällig: Die Intensität der El-Niño-Phänomene war in der Vergangenheit teils deutlich höher als heute. Der Klimaforscher Shineng Hu von der Duke University betont: „In unseren Simulationen zeigte sich, dass das El-Niño-Phänomen vor Millionen von Jahren in vielen Fällen ausgeprägter war als aktuell.“ Dies lässt darauf schließen, dass die globalen Klimabedingungen damals extremer waren.

Simulationen liefern spannende Einblicke

Für ihre Studie nutzten die Forscher ein Klimamodell, das üblicherweise zur Vorhersage des Klimawandels eingesetzt wird. Statt die Zukunft zu simulieren, drehte das Team die Zeitachse zurück und analysierte die klimatischen Bedingungen vergangener Erdzeitalter. Sie arbeiteten dabei in Zeitabschnitten von zehn Millionen Jahren. Diese Vorgehensweise erlaubte eine detaillierte Untersuchung der verschiedenen geologischen Epochen. Besonders relevant waren Unterschiede in der Verteilung von Land und Meer, der Intensität der Sonneneinstrahlung und den CO2-Konzentrationen.

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Klimaschwankungen veränderten damals drastisch den Jetstream

Vor 250 Millionen Jahren war Südamerika ein Teil des Superkontinents Pangäa, umgeben vom Panthalassischen Ozean. In dieser Zeit beeinflussten klimatische Schwankungen den Jetstream, ein dynamisches Starkwindfeld in der oberen Atmosphäre, ähnlich wie heute. „Die Temperaturen waren höher, weil der CO2-Gehalt der Atmosphäre deutlich über dem heutigen Niveau lag“, erklärt Xiang Li, Hauptautor der Studie.

Die Studie der Duke University legt besonderen Wert auf das Zusammenspiel von Ozeantemperaturen und Windbedingungen. Frühere Forschungen betrachteten vor allem die Temperatur der Ozeane, vernachlässigten jedoch die Rolle der Winde. „Das atmosphärische Rauschen, also die zufälligen Winde an der Meeresoberfläche, beeinflusst das El-Niño-Phänomen entscheidend“, erläutert Hu. Er vergleicht die Wirkung der Winde mit einem Pendel, das durch zufällige Windstöße in Bewegung versetzt wird.

Frühere Klimaveränderungen als Prognose-Hilfe

Die Ergebnisse zeigen, dass El Niño in der Vergangenheit nicht nur stärker war, sondern auch andere Regionen beeinflusste. Damals gab es heftige Temperaturschwankungen, die weltweit Auswirkungen hatten. Die Erkenntnisse der Duke University sind daher nicht nur von historischem Interesse. Sie liefern wertvolle Daten für die heutigen Klimaforscher. „Wenn wir die klimatische Vergangenheit besser verstehen, können wir auch präzisere Vorhersagen für die Zukunft treffen“, sagt Hu. Dieses Wissen ist entscheidend, um den heutigen Klimawandel besser zu bewältigen.

Was du dir merken solltest:

• Bereits vor 250 Millionen Jahren existierte das Wetterphänomen El Niño und verursachte extreme Warm- und Kaltwasserzonen, die das Klima beeinflussten.
• Damals waren die klimatischen Schwankungen durch El Niño oft intensiver als heute, trotz anderer Kontinentalverteilungen.
• Forschungen zeigen, dass Ozeantemperaturen und atmosphärische Winde entscheidende Faktoren für die Stärke von El Niño sind.

Übrigens: Vor 252 Millionen Jahren könnte ein Mega-El-Niño das größte Massensterben der Erdgeschichte ausgelöst haben, ähnlich wie heutige El-Niño-Phänomene extreme Wetterereignisse verursachen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Jon Sullivan via Wikimedia unter Public Domain