Pflanzenfossilien reden über die Vergangenheit

Ein Fenster zu einer Millionen Jahre alten Erdlandschaft

28.01.2015 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Ein 49 Millionen-jähriger Phytolith aus einer fossilen Pflanzenzelle. Die kurvenreiche und große Form, weißt auf ein Wachstum unter schattigen Bedingungen hin. Balken = 10 Mikrometer. (Bildquelle: © Regan Dunn/University of Washington)
Ein 49 Millionen-jähriger Phytolith aus einer fossilen Pflanzenzelle. Die kurvenreiche und große Form, weißt auf ein Wachstum unter schattigen Bedingungen hin. Balken = 10 Mikrometer. (Bildquelle: © Regan Dunn/University of Washington)

Winzige, versteinerte Stücke von Pflanzen erzählen eine detaillierte Geschichte wie die Erde vor 50 Millionen Jahren ausgesehen hat. Mithilfe der Pflanzenfossilien können Forscher Rückschlüsse auf die Änderung des Ökosystems während des letzten Millenniums ziehen.

Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, um zu bestimmen wie sich der Bestand und die Dichte von Bäumen, Sträuchern und Büschen in einem Gebiet über längere Zeiträume verändert hat. Dazu nutzen sie Hinweise von Zellabbildungen in Pflanzenfossilien. Die Baumdichte ist ein wichtiger Faktor im Zusammenhang mit der Konservierung von Fossilien. Sie haben einen direkten Einfluss auf die Niederschlagsmenge und der damit verbunden Erosion des Boden, welche die Qualität von Fossilien beeinflusst.

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Paläontolgen auf der Suche nach Fossilien nahe des Flusses Chico in Chubut, Argentinien.

Bildquelle: © Regan Dunn/University of Washington

Die Sonne bestimmt das Wachstum

In bewachsenen Lebensräumen, herrschen unterschiedliche Lichtverhältnisse. Diese variierende Sonneneinstrahlung beeinflusst die Form und Größe von Pflanzenzellen in der äußersten Blattschicht, der Epidermis. Zum Beispiel werden die Zellen von Blättern, die im Schatten wachsen größer und geschwungener, als die Zellen von Blättern, die sich in weniger schattigen Bereichen entwickeln. Paläontologen fanden diese Strukturveränderungen auch in Pflanzenfossilien. Blätter, die zu Boden fallen und sich zersetzten bilden Silica-Partikel im inneren der Pflanze, sogenannte Phytolithen, welche als Teil im Boden bleiben. Diese Phytolithen imitieren perfekt die Form und Größe der Pflanzenzellen.

Licht und Schatten

Vergleiche von Bodenproben und alten Landschaftsaufnahmen in Costa Rica zeigten eine eindeutige Übereinstimmung von Form und Größe der versteinerten Blattzellen und Aufnahmen des Blattflächenindex. Der Blattflächenindex beschreibt die Blattfläche im Bezug auf die Bodenoberfläche. Ein Blattflächenindex kleiner als eins bedeutet, dass sich über einer Einheit Bodenfläche weniger Blattfläche befindet. Ein Blattflächenindex von größer eins, das mehr Blattfläche vorhanden ist als Bodenfläche darunter und einer von exakt eins, dass beide Flächen deckungsgleich sind.

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Video (Englisch): Regan Dunn sammelt Fossilien in Costa Rica, um die Erdgeschichte besser zu verstehen. (© Burke Museum/ www.youtube.com)

Damit ist der Blattflächenindex eine direkte Bezugsgröße für die Belaubungsdichte eines Pflanzenbestandes. Durch die Korrelation vom Blattflächenindex und Zellstruktur von Pflanzen, können Rückschlüsse auf die Struktur einer Vegetation gezogen werden. Egal, ob es sich um gerade gewachsene oder versteinerte Blätter handelt. "Mit dieser Methode haben wir ein Werkzeug in der Hand, um rückblickend wichtige Zeiträume in der Erdgeschichte anzusehen. So können wir auch nachweisen, dass etwas zu einem bestimmten Zeitpunkt mit der Vegetation passiert ist", sagte Dunn.

Vorbereitung auf die Klimaänderung

Mithilfe dieser Methode haben die Forscher, anhand von 40 Millionen-jährige Phytolithen aus Patagonien herausgefunden, dass der Lebensraum seinen dichten Baumbestand viel früher verlor, als bisher angenommen. Ältere Paleobotanische Studien konnten einen genauen Verlauf dieser Vegetationsveränderung bisher nicht preisgeben. Der Blattflächenindex macht eine Quantifizierung der Veränderung des Ökosystems über die Zeit möglich. Es wird neue Informationen liefern, wie Tiere und Pflanzen vor Millionen vor Jahren auf den Klimawandel reagiert haben. Ebenfalls werden diese Daten für Prognosen von entscheidender Bedeutung sein. Denn anhand von Klimaszenarien können mit Hilfe solcher Methoden rückblickende Betrachtungen und mit diesem Wissen auch eine bessere Vorausschau geleistet werden, wie sich Ökosysteme unter bestimmten Bedingungen verhalten werden. So lassen sich auch bessere Frühwarnsysteme entwickeln, um bereits erste Anzeichen für Veränderungen zu erkennen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.

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