Die Entdeckung von „Geister“-Fossilien offenbart die Widerstandsfähigkeit von Plankton gegenüber vergangenen globalen Erwärmungsereignissen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern des UCL (University College London), des Swedish Museum of Natural History, des Natural History Museum (London) und der University of Florence hat eine bemerkenswerte Art der Versteinerung entdeckt, die bisher fast vollständig übersehen wurde.

Die Fossilien sind mikroskopisch kleine Abdrücke oder „Geister“ von einzelligem Plankton, Coccolithophoren genannt, die vor Millionen von Jahren in den Meeren lebten, und ihre Entdeckung verändert unser Verständnis darüber, wie Plankton in den Ozeanen vom Klimawandel beeinflusst wird.

Coccolithophoren sind in den heutigen Ozeanen wichtig, da sie einen Großteil des Sauerstoffs liefern, den wir atmen, die marinen Nahrungsnetze unterstützen und Kohlenstoff in den Sedimenten des Meeresbodens einschließen. Sie sind eine Art mikroskopisch kleines Plankton, das seine Zellen mit harten Kalkplatten, sogenannten Coccolithen, umgibt, und diese versteinern normalerweise in Felsen.

Der Rückgang der Häufigkeit dieser Fossilien wurde von mehreren vergangenen globalen Erwärmungsereignissen dokumentiert, was darauf hindeutet, dass dieses Plankton stark vom Klimawandel und der Versauerung der Ozeane betroffen war. Eine Studie, die heute in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft präsentiert neue weltweite Aufzeichnungen von zahlreichen Geisterfossilien aus drei Erwärmungsereignissen aus Jura und Kreidezeit (vor 94, 120 und 183 Millionen Jahren), was darauf hindeutet, dass Coccolithophores widerstandsfähiger gegenüber vergangenen Klimaveränderungen waren als bisher angenommen.

„Die Entdeckung dieser wunderschönen Geisterfossilien kam völlig unerwartet“, sagt Dr. Sam Slater vom Schwedischen Naturkundemuseum. „Wir fanden sie anfangs auf den Oberflächen versteinerter Pollen konserviert, und es stellte sich schnell heraus, dass sie in Intervallen reichlich vorhanden waren, in denen normale Coccolithophor-Fossilien selten oder gar nicht vorhanden waren – das war eine totale Überraschung!“

Trotz ihrer mikroskopischen Größe können Coccolithophore im heutigen Ozean sehr häufig vorkommen und vom Weltraum aus als wolkenartige Blüten sichtbar sein. Nach dem Tod sinken ihre kalkhaltigen Exoskelette auf den Meeresboden, sammeln sich in großer Zahl an und bilden Gestein wie Kreide.

„Die Erhaltung dieser Geister-Nannofossilien ist wirklich bemerkenswert“, sagt Professor Paul Bown (UCL). „Die Geisterfossilien sind extrem klein – ihre Länge beträgt ungefähr fünf Tausendstel Millimeter, 15-mal schmaler als die Breite eines menschlichen Haares! –, aber die Details der Originalplatten sind immer noch perfekt sichtbar, eingepresst in die Oberflächen alter organischer Materie , obwohl sich die Platten selbst aufgelöst haben“.

Die Geisterfossilien bildeten sich, während die Sedimente am Meeresboden begraben und in Gestein umgewandelt wurden. Als sich allmählich mehr Schlamm darauf ablagerte, drückte der resultierende Druck die Coccolith-Platten und andere organische Überreste zusammen, und die harten Coccolithen wurden in die Oberflächen von Pollen, Sporen und anderen weichen organischen Substanzen gepresst. Später löste saures Wasser in Hohlräumen im Gestein die Coccolithen auf und hinterließ nur ihre Abdrücke – die Geister.

„Normalerweise suchen Paläontologen nur selbst nach den fossilen Coccolithen, und wenn sie keine finden, gehen sie oft davon aus, dass diese alten Planktongemeinschaften zusammengebrochen sind“, erklärt Professor Vivi Vajda (Schwedisches Museum für Naturgeschichte). „Diese Geisterfossilien zeigen uns, dass uns der Fossilienbestand manchmal einen Streich spielt und dass es andere Möglichkeiten gibt, dieses kalkhaltige Nannoplankton zu erhalten, was berücksichtigt werden muss, wenn man versucht, die Reaktionen auf den vergangenen Klimawandel zu verstehen.“

Professor Silvia Danise (Universität Florenz) sagt: „Geister-Nannofossilien sind wahrscheinlich im Fossilienbestand weit verbreitet, aber sie wurden aufgrund ihrer winzigen Größe und kryptischen Art der Erhaltung übersehen. Wir glauben, dass diese besondere Art der Versteinerung in der Zukunft, insbesondere bei der Untersuchung geologischer Intervalle, in denen die ursprünglichen Coccolithen im Fossilienbestand fehlen“.

Die Studie konzentrierte sich auf das Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE), ein Intervall rascher globaler Erwärmung im frühen Jura (vor 183 Millionen Jahren), das durch einen Anstieg des CO2-Gehalts in der Atmosphäre durch massiven Vulkanismus in der südlichen Hemisphäre verursacht wurde . Die Forscher fanden Geister-Nannofossilien, die mit der T-OAE aus Großbritannien, Deutschland, Japan und Neuseeland in Verbindung stehen, aber auch von zwei ähnlichen globalen Erwärmungsereignissen in der Kreidezeit: Oceanic Anoxic Event 1a (vor 120 Millionen Jahren) aus Schweden und Oceanic Anoxic Ereignis 2 (vor 94 Millionen Jahren) aus Italien.

„Die Geisterfossilien zeigen, dass Nannoplankton während vergangener Erwärmungsereignisse im Jura und in der Kreidezeit reichlich vorhanden, vielfältig und gedeihend war, wo frühere Aufzeichnungen davon ausgegangen sind, dass Plankton aufgrund von Ozeanversauerung zusammengebrochen ist“, erklärt Professor Richard Twitchett (Natural History Museum, London). „Diese Fossilien überschreiben unser Verständnis davon, wie das kalkhaltige Nannoplankton auf Erwärmungsereignisse reagiert.“

Abschließend erklärt Dr. Sam Slater: „Unsere Studie zeigt, dass Algenplankton während dieser vergangenen Erwärmungsereignisse reichlich vorhanden war und zur Ausdehnung der marinen Totzonen beitrug, in denen der Sauerstoffgehalt des Meeresbodens für die meisten Arten zu niedrig war, um zu überleben Planktonblüten und tote Zonen, könnten sich in unseren sich global erwärmenden Ozeanen weiter ausbreiten.“