Geschichte der Landvegetation (Paläoökologie)
Nennen Sie 3 Komponenten der Entwicklung von Landvegetation.
3 Komponenten:
- Entwicklung der Landoberfläche,
- Veränderung des Klimas,
- Evolution der Landpflanzen.
Geschichte der Landoberfläche
Verschiebungen der Platten
- Bis ins Unterkarbon (vor zirka 320 Millionen Jahren) existierten
zwei Landmassen (größere und kompaktere im Süden, nördliche
aus mehreren kleineren Platten bestehend). - Im Oberkarbon stießen beide Teile zusammen (Folge: herzynischvariszische Gebirgsbildung) und vereinigten sich zu Universalkontinent Pangäa, umgeben vom Riesenozean Panthalassa.
- Pangäa blieb in ähnlicher Form bis in die Trias bestehen, begann sich dann wieder aufzuspalten.
- Gegen Ende der Trias (vor 200 Mio. Jahren) entstand ein
schmaler Meeresarm, die Tethys, der den nördlichen Kontinent
Laurasia vom südlichen Gondwana trennte. - Während des frühen Jura zerfiel Laurasia weiter, die Bruchstücke
bildeten Nordamerika und Eurasien. Bis in die Oberkreide lagen die
Teile so nah beieinander, dass ausbreitungsökologisch noch eine
Pangäa bestand. Der frühe Atlantik und das Tethysmeer waren noch
schmal. - Im späten Jura zerbrach auch Gondwana. - In der Kreide setzt sich der Zerfall von Gondwana fort. Australien/
Antarktika, Afrika/Südamerika + Indien trennen sich. In der Unterkreide
öffnet sich zunächst der südliche Südatlantik, bis eine durchgehende
Verbindung zum Nordatlantik existiert. Im Nordatlantik setzte sich das
im Jura begonnene Spreading zwischen Nordafrika und der
nordamerikanischen Ostküste weiter nach Norden fort.
Geschichte der Landoberfläche
Nennen Sie Indizien für Kenntnisse über Klimaentwicklung.
Indizien:
- Vergletscherungsspuren,
- Salzabscheidungen,
- Sauerstoff-Isotope (nur an Hochsee-Sedimenten zuverlässig bestimmbar),
- biotische Kriterien (Verbreitung rezent noch existierender Sippen → nur bei autökologischer Konstanz aussagekräftig)
- Evolution der Landpflanzen recht gut erschlossen, aber viele offene Probleme; fragmentierte Fossilien (Formgattungen) erschweren Rekonstruktion des Gesamtorganismus.
- Zusammenschau ergibt einigermaßen wahrscheinliche Modellvorstellung.
Von den ersten Landpflanzen bis zum Steinkohlenwald
Entstehung der Landpflanzen, Urfarne, Steinkohlenwald mit baumförmigen Bärlapp-und Schachtelhalmvertretern
- Bisherige Vorstellungen: Wende Kambrium/Ordovizium (vor
ca. 480 Mio. Jahren), - molecular clock-Schätzungen: vor 600 Mio. Jahren,
- Erste Reste von Sporen 475 Mio. Jahre alt (Ordovizium), offenbar von lebermoosartigen Pflanzen → Lebermoose, Hornmoose und Laubmoose älteste Entwicklungslinien der Landpflanzen.
- Makrofossilien der ersten Gefäßpflanzen („Urfarne“, „Psilophytopsida“) im Mittelsilur (vor ca. 425 Mio. Jahren). z.B. Cooksonia
- Devon: Radiation der Landpflanzen. Neben Urfarnen (Rhynia, Taeniocrada) auch frühe Bärlappgewächse (Asteroxylon, Zosterophyllum) und Farne (Rhacophyton).
- In den sumpfigen, tropischen Gebieten des Oberdevons erste Wälder → älteste Kohlevorkommen.
Oberkarbon:
- „Steinkohlenwald“: baumförmige Vertreter der Bärlappe und Farnpflanzen erreichten Höhepunkt ihrer Entwicklung.
- Bärlapp-Vertreter (Lepidodendrales, Bärlappbäume):
- Lepidodendron (a)
- Mangelhafte Wasserleitfähigkeit, Blätter xeromorph mit Ligula zur direkten Wasseraufnahme.
- und Sigillaria (b)
- „Parenchymstämme“ überwiegend aus parenchymatischer und sklerenchymatischer Rinde und kleinem Xylem-Kern bestehend = manoxyl.
- Lepidodendron (a)
- Riesige Schachtelhalme (Calamiten, c) und baumförmige Farne (z. B. Psaronius, d).
Die Zeit der Gymnospermen
Beschreiben Sie den Zeitpunkt des erstmaligen Auftreten und der Verbreitung der Gymnospermen.
- Im Oberkarbon Pangäa gerade entstanden,
- reichte von 70° N bis zum Südpol, größter Teil befand sich auf der Südhalbkugel
- weite Nord-Süd-Erstreckung führte zu Gliederung des Wärmeklimas und damit weltweiter floristischer Differenzierung.
- Baumförmige Bärlappe waren extreme Endglieder einer Entwicklungsreihe ohne Zukunft; Umgebung wurde bereits von Gymnospermen beherrscht.
- Samenpflanzen leiten sich von Farnartigen ab, entstanden im Oberdevon und zeigten schon im Karbon große Vielfalt, erste Koniferen im Oberkarbon.
Die Zeit der Gymnospermen
Nennen Sie die älteste Gymnospermen-Gruppe.
Pteridospermen (Samenfarne, Oberdevon bis Perm)
- farnartiger Habitus, kleine Bäume mit manoxylem Stamm,
- an den Wedeln Mikro- und Megasporangienträger,
- Megasporangien waren schon Bestandteil typischer Samenanlagen.
- Nur durch fertile Teile von echten Farnen zu unterscheiden, vermutliche Vorfahren der Cycadeen.
Die Zeit der Gymnospermen
Beschreiben Sie die zweite frühe Gruppe Cordaiten.
- (Oberdevon -) Karbon bis Perm, im Oberkarbon hoher Anteil an der Flora.
- Hochwüchsige Bäume bis > 30 m,
- pyknoxyle Stämme (dichtes Holz mit wenig Parenchym),
- einfache bis > 1 m lange Blätter,
- Fortpflanzungsorgane in getrenntgeschlechtlichen „Zapfen“.
- Gelten als nahe Koniferen-Verwandte.
Die Zeit der Gymnospermen
Beschreiben Sie die Gruppe der ersten echten Koniferen.
- Voltziales (Voltziaceae, “Lebachiaceae” = Utrechtiaceae)
- im Habitus an Araukarien erinnernd, Fortpflanzungsorgane Zwischenglieder zwischen denen der Cordaiten und den rezenten Koniferenzapfen
Die Zeit der Gymnospermen
Beschreiben sie die Glossopteris.
- Verwandtschaftskreis
- überwiegend südhemisphärische Gruppe, Optimalphase in Perm und Trias, im Oberkarbon schon vorhanden,
- vegetativ den Cordaiten ähnelnd: pyknoxyle Stämme, einfache Blätter,
- Fortpflanzungsorgane blattbürtig, ähnelten denen der Pteridospermen
- Fossilfunde demonstieren ein geschlossenes Areal auf der früheren Pangäa
- Florisitisch weitaus am reichsten: Europa und
Die Zeit der Gymnospermen
Beschreiben Sie das südliche Gondwana-Florengebiet.
Gondwana:
- Landschaft in Zentralindien, dort lückenlose stratigraphische Folge vom Oberdevon bis zur Oberkreide erschlossen; Flora tritt auf allen 4 heutigen Südkontinenten auf.)
- Oberkarbonische Gondwana-Flora viel artenärmer als arktokarbonische Flora,
- Leitfossilien: Glossopterideen.
- Keine manoxylen Bäume; pyknoxyle mit deutlichen Jahrringen
- Klima extratropisch-humid mit ausgeprägten thermischen Jahreszeiten. Glossopterideen laubwerfend, sommergrün.
- Im südlichsten Teil der Landmasse ausgedehnte Inlandvergletscherung.
Entstehung und Diversifizierung der Angiospermen
- die Angiospermen treten im oberen Teil der Unterkreide ganz plötzlich in Erscheinung, entwickelten sehr schnell große Formenfülle und übernahmen bald weltweit die Dominanz
- Früheste eindeutige Fossilien: Pollen und Makrofunde aus dem Barremium und Aptium
- im Cenomanium bereits etwa 80 %, nun über 60 verschiedene Familien, spätestens im Eozän war gesamte Vielfalt der Angiospermen vorhanden (über 150 Familien belegt).
- Seit der Trias andauernde Erwärmung erreichte in der Oberkreide
ihren Höhepunkt- Temperaturen lagen weltweit viel höher als heute
- Sehr breite tropische Zone von 45° N bis 45° S umrahmt von zwei bis zu den Polen reichenden gemäßigten Zonen, Polarzonen fehlten.
- Gemäßigte Zone auf der Nordhemisphäre nördlich 50° N allgemein humid. Zum Äquator hin wurden Niederschläge immer geringer
→ aperiodische Semihumidität in großen Bereichen der tropischen Zone (heute so etwas kaum zu finden), große semiaride und aride Gebiete, lokal humide Verhältnisse in Luvlagen anzunehmen
- Erster Evolutionsschub wohl in den äußeren Tropen.
- Für neue Entwicklungen geeignete Habitate:
- offene Wälder in semihumidem Klima, stark gestört im Kronendach und Bodenbereich durch pflanzenfressende Großtiere;
- Flussauen und –mündungen als dbesonders „evolutionsträchtige“ Sonderstandorte angenommen.
- Schnelle weitere Radiation, rasche weltweite Ausbreitung erleichtert durch noch zusammenhängenden Nordkontinent Laurasia und noch nahe beieinanderliegende Teile des Gondwanalandes.
- Vegetationsbild der Erde wurde grundlegend umgestaltet:
- Koniferen wurden auf den zweiten Platz verdrängt (verschwanden aber nirgends ganz).
- Unterwuchs-Gymnospermen (Cycadeen, Bennettiteen) wurden verdrängt, letztere starben aus.
Entstehung und Diversifizierung der Angiospermen
Übergang zum Tertiär -
Beschreiben Sie die Auswirkungen des Meteoritenabsturz.
- Zeitenwende gekennzeichnet durch weltweites Massenaussterben
- (70 % aller Pflanzen- und Tierarten);
- wahrscheinlichste Hypothese: Meteoritenabsturz über Yucatán
- Sonneneinstrahlung wurde durch weltweit verteilten Staub und Gase blockiert und ein dem nuklearen Winter vergleichbarer Impaktwinter von mehreren Monaten Dauer ausgelöst.
Entstehung und Diversifizierung der Angiospermen
Beschreiben Sie die Verbreitung der Angiospermen im Paläozän nach dem Massensterben/Meteoriten.
- einsetzende Regeneration führte zu einem neuen Evolutionsschub (betraf die ganze Erde, hatte stärkste Auswirkungen in den Tropen: „Modernisierung“ der Angiospermen wurde eingeleitet).
- Nur noch kleine Pflanzenfresser, Klimaänderung führte zu großflächiger
Humidität der Tropenzone (oberes Paläozän und unteres Eozän mit weltweit feucht-warmem Klima war günstigste Klimaperiode in der Geschichte der Pflanzenwelt). - Folge: Entstehung und Ausbreitung des Tropischen Regenwaldes
(bedeckte im Eozän den größten Teil der Tropenzone). - Charakteristische Sippen großteils jünger als die der extratropischen Waldformationen, die meist schon aus der Kreidezeit stammen.
- Enorme Konkurrenzkraft des Regenwaldes führte zum Aussterben
der Koniferen in den tropischen Tieflagen. - Niedrige, langsamwüchsige holzige Ur-Angiospermen wurden weitgehend verdrängt, überlebten nur sporadisch unter Sonderbedingungen (besonders reichhaltiges Ensemble an Relikten
kretazisch-randtropischer Flora und Vegetation auf Neukaledonien). - In den Extratropen änderte sich gegenüber Oberkreide wenig
- breite Zone Tropischen Regenwaldes
- extratropische meridionale Lorbeerwaldzone
- nemorale Zone des polaren Sommerwaldes auf beiden Halbkugeln.
Zeigen Sie anhand eines Diagramms die Entwicklung der ersten Landpflanzen bis heute.
Herausbildung der heutigen Verteilung von Flora und Vegetation
Beschreiben Sie die Eiszeit.
- „Eiszeit“ bestand aus Wechsel von Kaltzeiten (Eisvorstößen) und Warmzeiten (Interglazialen), letztere ähnelten klimatisch dem Pliozän bzw. der Jetztzeit (auch als Interglazial angesehen).
- Gesamtdauer des Pleistozäns 2,5 Mio. Jahre,
- darin bis zu 18 Eisvorstöße und –rückgänge, 3-4 besonders intensiv. Stärkste: Saale-(Riß-)Kaltzeit, Höchststand 110 000 Jvh
- auf der ganzen Erde ca. 45 Mio. km2 mit Eis bedeckt (13 Mio. in Nordamerika, 6 Mio. in Nordeuropa; heute insgesamt 15 Mio. km2, davon 13 Mio. auf der Antarktis).
- darin bis zu 18 Eisvorstöße und –rückgänge, 3-4 besonders intensiv. Stärkste: Saale-(Riß-)Kaltzeit, Höchststand 110 000 Jvh
- Wassermassen in Eis festgelegt:
- Meeresspiegel war mindestens 100 m niedriger als heute,
- Landverbindung zwischen Alaska und Sibirien,
- indonesische Inselwelt Teil des Festlandes,
- Mittelmeer vom Atlantik isoliert und evtl. in mehrere Binnenseen aufgeteilt.
- Während der Kaltzeiten Tropenzone weiter eingeengt, extratropische Zonen äquatorwärts verschoben.
- Auf der Nordhalbkugel erfolgte Verlagerung nicht symmetrisch, ungleiche Verteilung der Eismassen
Herausbildung der heutigen Verteilung von Flora und Vegetation
Inwiefern dient die Eiszeit als Evolutionsmotor.
Eiszeiten als Evolutionsmotor durch Fragmentierung der Regenwaldgebiete
Herausbildung der heutigen Verteilung von Flora und Vegetation
Beschreiben Sie die Veränderung der Vegetationszonen in Nordamerika.
- In Nordamerika polare Eismassen bis in die Breite von New York (fast 40° N), gemäßigte Waldzonen weit nach Süden abgedrängt.
- Südverlagerung erfolgte in jeder Kaltzeit erneut (allmähliche Ausmerzung von Sippen, die nur langsam wandern konnten, vor allem Koniferen).
- Vorhandensein des warmen, tropisch beeinflussten Meeres im Süden und Südosten war für Vegetation des Festlandes von Vorteil
→ Flora der nemoralen Zone überlebte in großer Reichhaltigkeit.
Herausbildung der heutigen Verteilung von Flora und Vegetation
Beschreiben Sie die Veränderung der Vegetationszonen in Europa.
- Klima war während der Kaltzeiten nicht nur kälter, sondern auch viel trockener.
- Gemäßigte Waldzonen wurden nicht nach Süden verlagert, sondern verschwanden fast völlig.
- Im größten Teil des Mittelmeergebiets zwischen den Tundren des Nordens und den Halbwüsten des Südens baumarme, steppenhafte Vegetation
- Nur in orographisch begünstigten Gebirgslagen (vor allem im
Südosten) konnten sich Wälder halten, verarmten aber immer mehr, da die Zerschlagung des gemäßigten Waldgürtels in jeder Kaltzeit erneut erfolgte- extreme Armut der europäischen nemoralen und mediterranen Gehölzflora.
Herausbildung der heutigen Verteilung von Flora und Vegetation
Beschreiben Sie die Veränderung der Vegetationszonen in Südhalbkugel.
Größere Vereisungen nur in Patagonien (und Antarktis).
Beschreiben Sie Gondwana!
Gondwana:
Landschaft in Zentralindien, dort lückenlose stratigraphische Folge vom Oberdevon bis zur Oberkreide erschlossen; Flora tritt auf allen 4 heutigen Südkontinenten auf.
Name des Großkontinents, der während des größten Teils der bekannten Erdgeschichte auf der südlichen Hemisphäre existierte. Vom späten Karbon bis in den Jura bildete Gondwana über einen Zeitraum von etwa 150 Millionen Jahren den Südteil des Superkontinents Pangaea, wobei er während des Perms eine Fläche von etwa 73 Millionen km² aufwies.
Beschreiben Sie Pangäa.
(Die) Pangaea war ein Urkontinent, der alle im Perm vorhandenen Landmassen der Erde umfasste.
Seit der Entwicklung der Theorie der Plattentektonik wird Pangaea als Superkontinent bezeichnet, der bisher letzte der Erdgeschichte.
Beschreiben Sie Panthalassa.
Name eines weltumspannenden Ozeans, der nach der Theorie der Plattentektonik den globalen Superkontinent Pangaea im Erdzeitalter des späten Paläozoikums und des frühen Mesozoikums – 300 bis 150 mya – umgab. Die Panthalassa gilt auch als Urpazifik bzw. kann das heutige Pazifikbecken als Rest der Panthalassa verstanden werden
Beschreiben Sie Tethys.
in der Erdgeschichte ein Ozean, der überwiegend im Mesozoikum und im älteren Känozoikum existierte. Sie verschwand zum größten Teil, als Afrika und Indien mit Eurasien kollidierten. Reste des Meeresbodens der Tethys finden sich nordwestlich von Australien, im östlichen Mittelmeer sowie im Schwarzen Meer.
Beschreiben Sie Laurasia.
Laurasia war die nördliche der beiden großen Landmassen, in die der Superkontinent Pangaea im Mesozoikum zerbrach. Der südliche Kontinent, der während dieser Trennung erneut entstand, wird Gondwana genannt. Laurasia bestand im Wesentlichen aus den paläozoischen „Nordkontinenten“ Laurentia, Baltica, Sibiria sowie den großen „ostasiatischen Kratonen“ Nord-China und Süd-China. Laurasia hatte im Perm eine Ausdehnung von etwa 65 Millionen km²
