Auf den Spuren des globalen Klimawandels – Vulkanismus als Klimatreiber in der „Karnischen Krise“

Neue Forschungen zur sogenannten Karnischen Krise durch ein Team um Alexander Lukeneder, Paläontologe am Naturhistorischen Museum Wien, offenbaren erstaunliche Entwicklungen rund um den globalen Klimawandel während der Trias.

Umfangreiche geochemische und geophysikalische Daten helfen bei der Entschlüsselung einer der größten Umweltkatastrophen der Erdgeschichte, der Karn-Krise. Der Klimawandel führte vor 233 Millionen Jahren zu einem globalen Massensterben in den Meeren des Mesozoikums. Der Ergebnisse wurden nun erstmals veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.

Die globale Karnische Krise dauerte 2 Millionen Jahre (234–232 Millionen Jahre), deren Auswirkungen in den Gesteinen des Reiflinger Beckens in der Nähe von Lunz am See erhalten geblieben sind. Massiver Vulkanismus in Kanada und im Norden der USA führte zur Ablagerung einer mehr als tausend Meter dicken Basaltschicht. Der daraus resultierende enorme CO2-Ausstoß in die Atmosphäre veränderte das Klima.

Die späte Trias war durch ein Treibhausklima mit monsunähnlichen Niederschlägen gekennzeichnet, was zu einem erhöhten Schlammeintrag in den Tethys-Ozean führte. Die Riffe erstickten, Karbonatplattformen starben ab und der Sauerstoff wurde am Meeresboden knapp, es bildeten sich tote Zonen.

Unter diesen Bedingungen konnten sich Fundstätten mit besonders guter Erhaltung der eingebetteten Fossilien entwickeln. Neben Ammoniten, Kalmaren, Muscheln, Schnecken, Krabben, Meerasseln und Borstenwürmern kann man hier auch ungewöhnlich gut erhaltene und äußerst seltene Fossilien wie etwa Fliegende Fische, den Quastenflosser Coelocanthus oder den Lungenfisch Tellerodus entdecken.

Das Meer des Reiflinger Beckens war von den ersten Inselgruppen umgeben, auf denen sich unter feucht-warmen Bedingungen die ersten Wälder von Nadelbäumen wie Voltzia bildeten. Die Nähe zu Süßwasser wird auch durch alluviale Überreste verschiedener Landpflanzen und Funde zahlreicher Blattfußkrebse der Gattung Euestheria bestätigt.

Die als Karnische Krise bezeichnete Phase ist in Österreich nur in einer schmalen geologischen Zone zu beobachten. Sie erstreckt sich vom niederösterreichischen Mödling im Osten bis in die Nordsteiermark bei Großreifling bzw. in das Gebiet des Natur- und UNESCO-Geoparks Steirische Eisenwurzen im Westen.

Die große Vielfalt der in den erhaltenen Ablagerungen rund um Lunz am See entdeckten Fauna und die fantastische Erhaltung ermöglichen es, die Umwelt der späten Trias-Zeit zu untersuchen und neue Erkenntnisse über Umweltbedingungen, Nahrungsketten und die Räuber-Beute-Beziehungen dieser Zeit zu gewinnen .

Angefangen bei winzigen Krebstieren erstreckte sich die Nahrungskette über kleinere Fische bis hin zu räuberischen Tintenfischen und Ammoniten, die wiederum von größeren Raubfischen gejagt wurden. Ichthyosaurier waren die wichtigsten Raubtiere dieses Ökosystems im spättriassischen Reiflingerbecken.

Moderne Forschung

Ein internationales Team unter der Leitung von Alexander Lukeneder vom NHM Wien, Petra Lukeneder (Universität Wien), Reinhard Sachsenhofer (Universität Leoben), Manuel Rigo (Universität Padua) und Guido Roghi (National Research Council of Padua) hat eines davon erforscht die größten Umweltkatastrophen in der Geschichte der Erde.

Es wurden vielfältige Untersuchungen an Gesteinen und Fossilien durchgeführt und modernste Analysemethoden angewendet. Untersucht wurden Makrofossilien wie Ammoniten, Tintenfische und Fische sowie Vertreter der Flora. Darüber hinaus wurden die Pollenverbände und deren Veränderungen über die Dauer der Karnischen Krise analysiert.

Zu erkennen ist ein Wandel von rein marinen Verhältnissen hin zu süßwasserbeeinflussten Verhältnissen mit einem vermehrten Vorkommen von Überschwemmungsgebieten und Sumpfgebieten mit Pioniervegetation.

Basierend auf Mikrofossilien sowie geochemischen und geophysikalischen Analysen ist ein detailliertes Bild der Umwelt vor 233 Millionen Jahren in den österreichischen Kalkalpen entstanden. Die überarbeitete Identifizierung von Ammoniten und die Analyse winziger Fischzähne ermöglichen eine genaue Alterseinstufung.

Die Gesteinsabfolgen in den österreichischen Kalkalpen sind vergleichbar mit gleichaltrigen Ablagerungen im gesamten Tethys-Gebiet. Der starke Eintrag von CO2 durch Vulkanismus veränderte die globale Zusammensetzung der Kohlenstoffisotope. Diese chemische Spur des globalen Treibhausklimas ist auch in den Gesteinen bei Lunz am See nachweisbar.

Geophysikalische Messungen an den verschiedenen Gesteinen zeigen deutlich eine Zunahme strahlender Partikel und magnetisierbarer Mineralien während der Karn-Krise sowie eine Veränderung der Zusammensetzung von Tonmineralen. Der höhere Anteil dieser Partikel deutet auf einen erhöhten Eintrag von Verwitterungsprodukten und organischen Rückständen von Landpflanzen aus dem umliegenden Land in das Meeresbecken aufgrund erhöhter Niederschläge hin.

Biomarker – chemische Substanzen im Sediment, die von ehemaligen Organismen stammen – weisen darauf hin, dass in dieser feuchteren Phase die organische Substanz zunehmend aus Landpflanzen stammte, also in das Reiflinger Becken geschwemmt wurde. Die Umgebungsbedingungen veränderten sich. Dieser Teil des Tethys-Ozeans wurde abgeschnitten und sauerstoffarme, lebensfeindliche Bedingungen breiteten sich auf dem Meeresboden aus. Das vom Land eingeschwemmte Material veränderte die Wasserchemie nachhaltig.

Den Geologen war schon lange die Abfolge heller Reiflinger Kalke zu dunklen Göstlinger Kalken aufgefallen, die schließlich von fein geschichteten Reingrabenschichten überlagert wurden. Diese Veränderung kann nun durch die veränderten klimatischen Bedingungen erklärt werden.

Die fein geschichteten Reingrabenschichten mit ihrem ungewöhnlichen Fossilienreichtum entstanden auf dem Höhepunkt der Karnischen Krise. Im sauerstofffreien Schlamm befanden sich keine Aasfresser, die die toten Organismen fressen könnten. Auf dem Meeresboden und im Sediment war kein Leben mehr möglich.