Spektakulärer Fund: Vor rund 90 Millionen Jahren wuchs im Westen der Antarktis ein artenreicher Regenwald, wie Fossilfunde in einem Bohrkern enthüllen. Baumwurzeln, Pollen und andere Pflanzenreste belegen, dass damals selbst in Südpolnähe ein mildes, feuchtwarmes Klima herrschte – trotz vier Monate langer Polarnacht. Das könnte bedeuten, dass die CO2-Werte in der Kreidezeit sogar noch höher lagen als bisher gedacht, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten.
Heute ist die Antarktis ein kalter, lebensfeindlicher Kontinent – doch das war nicht immer so. Fossilfunde belegen, dass dort vor 250 Millionen Jahren schon frühe Urzeitechsen lebten, vor rund 90 Millionen Jahren stapften sogar gewaltige Titanosaurier auf dem Südkontinent umher. Am Ende der Kreidezeit flatterten dort zudem Vorfahren der heutigen Enten durch die Lüfte. Möglich war dies, weil das Klima in der Kreidezeit deutlich wärmer war als heute.
Zeitreise per Sediment-Bohrkern
Doch wie warm es im Treibhausklima der Kreidezeit im Südpolargebiet war und ob es dort trotzdem noch Gletscher gab, war bislang unklar. „Weil geologische Indizien aus dem Gebiet südlich des antarktischen Polarkreises fast völlig fehlen, ist es strittig, ob unter solchen Umweltbedingungen noch Polareis existieren konnte“, erklären Johann Klages vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und seine Kollegen.
Um diese Frage zu beantworten, haben Klages und sein Team nun einen Bohrkern untersucht, den das Forschungsschiff Polarstern im Jahr 2017 vom Grund der westantarktischen Amundsen-See gewonnen hat. Der Sedimentbohrkern reicht bis in 30,70 Meter Tiefe und durchquert an seinem unteren Ende einige während der mittleren Kreidezeit vor 94 bis 83,6 Millionen Jahren abgelagerte Gesteinsschichten.
90 Millionen Jahre alte Pollen und Baumwurzeln
Genau dieses untere Ende förderte Spannendes zutage: „Bei der ersten Begutachtung an Bord fiel uns sofort die ungewöhnliche Färbung dieser Sedimentschicht auf. Sie unterschied sich deutlich von den Ablagerungen darüber“, berichtet Klages. Er und sein Team unterzogen daraufhin diese Schichten einer intensiven chemischen, paläontologischen und mineralogischen Untersuchung und durchleuchteten den Bohrkern mittels hochauflösender Computertomografie (CT).
Das überraschende Ergebnis: Die Aufnahmen enthüllten ein gut erhaltenes fossiles Wurzelgeflecht, das sich durch fast drei Meter des Bohrkerns zog. Außerdem enthielt diese Schicht zahllose Pollen und Sporen verschiedener Gefäßpflanzen, darunter von vielen Nadelbaumgewächsen, aber auch Farnen und sogar den ersten Blütenpflanzen. Einige dieser frühen Angiospermen sind sogar die ältesten ihrer Art in ganz Australien, Neuseeland und der Antarktis, wie die Forscher berichten.
Artenreicher Regenwald mit Mooren
Diese Funde belegen, dass es vor rund 90 Millionen Jahren in der Antarktis eine artenreiche, dichte Vegetation gab. „Die vielen pflanzlichen Überreste deuten darauf hin, dass der Küstenbereich der Westantarktis vor 93 bis 83 Millionen Jahren eine Sumpf- und Moorlandschaft bildete, in der ein gemäßigter Regenwald mit vielen Nadelhölzern und Baumfarnen wuchs“, berichtet Koautor Ulrich Salzmann von der Northumbria University.
In diesem Wald bildeten hochaufragende Steineiben (Podocarpaceae), Araukarien und Baumfarne die obere Kronenschicht. Weitere Farne und Vertreter der Silberbaumgewächse (Proteaceae) bildeten das Unterholz, wie Klages und seine Kollegen berichten. Relikte von Torfmoosen und Blaualgen belegen, dass es zwischen diesen Pflanzen auch Moore und flache Wassertümpel gab.
Mildes Klima selbst am Südpol
Damit scheint klar: In der mittleren Kreidezeit war es so warm, dass selbst in der Antarktis noch milde Bedingungen herrschten. Wie diese genau aussahen, haben die Forscher mithilfe der fossilen Pflanzen und Pollen sowie chemischen Analysen ermittelt. Das Ergebnis: Im Jahresmittel war es damals dort rund 13 Grad warm – zwei Grad mehr als im heutigen Deutschland. Im Sommer stiegen die Lufttemperaturen auf 19 und die Wassertemperaturn sogar auf bis zu 20 Grad. Regen fiel mit rund 1120 Millimetern pro Jahr reichlich und oft.
„Damit liefern diese Daten den unseres Wissens nach südlichsten Beleg für kreidezeitliche Umweltbedingungen“, sagen die Forscher. „Sie enthüllen ein mittelkreidezeitliches ‚Treibhausklima‘, das milde Klimabedingungen deutlich weiter südlich ermöglichte als zuvor dokumentiert.“
Vier Monate Polarnacht
Das Erstaunliche daran: Auch zu jener Zeit lag die Westantarktis schon unweit des Südpols, wie ergänzende Untersuchungen ergaben. „Wir haben einen Paläo-Breitengrad von 81,9° Süd ermittelt“, berichten die Forscher. Der gemäßigte Regenwald mit seiner üppigen Pflanzenwelt lag demnach nur rund 900 Kilometer vom Südpol entfernt.
Das aber bedeutet, dass die Tier- und Pflanzenwelt dieses Waldes in jedem Winter eine vier Monate dauernde Polarnacht durchleben mussten. Damit erging es ihnen ähnlich wie den Dinosauriern, die zu jener Zeit im hohen Norden lebten – auch sie profitierten zwar von einem milden Klima, mussten aber mit einem monatelangen Dauerdunkel klarkommen. Rätselhaft ist bei beiden urzeitlichen Polargebieten zudem, wie die Temperaturen trotz fehlender Sonneneinstrahlung so mild bleiben konnten.
Kein Eis und mehr CO2 als gedacht
Um dieses Rätsel zu lösen, haben Klages und sein Team die Klimabedingungen in der kreidezeitlichen Antarktis mithilfe eines Paläo-Klimamodells rekonstruiert. Das Ergebnis: Die vor 90 Millionen Jahren in der Westantarktis herrschenden Bedingungen sind nur unter drei Voraussetzungen möglich: Es darf damals keine größeren Eisschilde in der Südpolregion gegeben haben, die gesamte Antarktis muss von einer dichten Vegetation bedeckt gewesen sein und die CO2-Werte der Atmosphäre müssen höher gewesen sein als bislang gedacht.
„Bis zu unserer Studie ging man davon aus, dass die globale Kohlendioxidkonzentration im Zeitalter der Kreide bei etwa 1000 parts per million (ppm) lag. In unseren Modellversuchen aber waren Werte von 1120 bis 1680 ppm notwendig, um die damaligen Temperaturen in der Antarktis zu erreichen“ erläutert Klages Kollege Gerrit Lohmann. Nur dann wäre der Treibhauseffekt stark genug gewesen, um das Klima selbst während einer vier Monate langen Polarnacht mild zu halten. (Nature, 2020; doi: 10.1038/s41586-020-2148-5)
Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), Imperial College London, Northumbria University
