Kollaps des Karbon-Regenwaldes - Carboniferous rainforest collapse

Kohlenwälder blieben nach dem Zusammenbruch des Karbon-Regenwaldes bestehen. Diese Pflanzenfossilien stammen aus einem dieser Wälder etwa 5 Millionen Jahre nach der CRC. Die Zusammensetzung der Wälder änderte sich jedoch von einem Lepidodendron- dominierten Wald zu einem überwiegend von Baumfarnen und Samenfarnen .

Der Zusammenbruch des Karbon-Regenwaldes ( CRC ) war ein kleines Aussterbeereignis, das vor etwa 305 Millionen Jahren in der Karbonzeit stattfand . Es veränderte die riesigen Kohlenwälder , die die äquatoriale Region Euramericas (Europa und Amerika) bedeckten . Dieses Ereignis könnte die Wälder in isolierte Refugien oder ökologische „Inseln“ zersplittert haben , was wiederum den Zwergwuchs und kurz darauf das Aussterben vieler Pflanzen- und Tierarten begünstigte. Im Anschluss an der Veranstaltung, Kohle fortgesetzt -bildende Tropenwald in weiten Teilen der Erde, aber ihr Ausmaß und Zusammensetzung verändert wurden.

Das Ereignis ereignete sich am Ende des Moscovian und setzte sich bis in die frühen Kasimovian- Stadien des Pennsylvanian (Oberkarbon) fort.

Aussterbemuster an Land

Farne und Baumfarne aus dem Mount-Field-Nationalpark , die einen Eindruck davon vermitteln, wie ein Karbon-Regenwald ausgesehen haben könnte

Im Karbon unterstützten die großen tropischen Regenwälder Euramericas hoch aufragende Lycopodiophyta , eine heterogene Vegetationsmischung sowie eine große Vielfalt an Tieren: riesige Libellen, Tausendfüßler, Kakerlaken, Amphibien und die ersten Amnioten .

Pflanzen

Die Entstehung von Regenwäldern im Karbon veränderte die Landschaften durch die Erosion niederenergetischer, organisch-reicher anastomosierender (geflochtener) Flusssysteme mit mehreren Kanälen und stabilen Schwemminseln . Die fortschreitende Evolution baumähnlicher Pflanzen erhöhte die Stabilität der Auen (weniger Erosion und Bewegung) durch die Dichte der Auenwälder, die Produktion von Holzschutt und eine Zunahme der Komplexität und Vielfalt der Wurzelverbände.

Der Zusammenbruch erfolgte durch eine Reihe von schrittweisen Änderungen. Zunächst nahm die Häufigkeit opportunistischer Farne in der späten Moskauer Zeit allmählich zu. Darauf folgte im frühesten Kasimovian ein großes, abruptes Aussterben der vorherrschenden Lycopsiden und ein Wechsel zu Baumfarn- dominierten Ökosystemen. Dies wird durch eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt , bestätigt , dass das Vorhandensein von mäandernden und anabranching Flüsse, Vorkommen von großen Totholz und Aufzeichnungen von Protokollstaus verringern deutlich an der Moscovian-Kasimovium Grenze. Regenwälder wurden fragmentiert und bildeten immer weiter auseinander schrumpfende "Inseln", und in der letzten Kasimovien-Zeit verschwanden Regenwälder aus dem Fossilienbestand.

Tiere

Vor dem Zusammenbruch war die Verbreitung der Tierarten sehr kosmopolitisch – die gleichen Arten gab es überall im tropischen Pangaea – aber nach dem Zusammenbruch entwickelte jede überlebende Regenwald-„Insel“ ihre eigene einzigartige Artenmischung. Viele Amphibienarten starben aus, während sich die Vorfahren der Reptilien und Säugetiere nach der anfänglichen Krise in weitere Arten umwandelten. Diese Muster werden durch die Theorie der Inselbiogeographie erklärt, ein Konzept, das erklärt, wie die Evolution fortschreitet, wenn Populationen auf isolierte Taschen beschränkt sind. Diese Theorie wurde ursprünglich für ozeanische Inseln entwickelt , kann aber genauso gut auf jedes andere Ökosystem angewendet werden, das fragmentiert ist, nur in kleinen Flecken existiert und von einem anderen ungeeigneten Lebensraum umgeben ist. Nach dieser Theorie sind die anfänglichen Auswirkungen der Habitatfragmentierung verheerend, da das meiste Leben aufgrund fehlender Ressourcen schnell ausstirbt. Dann, wenn sich überlebende Pflanzen und Tiere wieder etablieren, passen sie sich an ihre begrenzte Umgebung an, um die neue Ressourcenzuteilung zu nutzen und zu diversifizieren. Nach dem Kollaps des Karbon-Regenwaldes entwickelte sich jede Lebenszone auf ihre eigene Weise, was zu einer einzigartigen Artenmischung führte, die Ökologen " Endemismus " nennen.

Biotische Erholung und evolutionäre Konsequenzen

Pflanzen

Die Zersplitterung der Feuchtgebiete hinterließ in Europa einige isolierte Refugien . Aber auch diese waren nicht in der Lage, die Vielfalt der moskauischen Flora zu erhalten. Durch die Asselianer waren viele Familien von Samenfarnen , die die moskauischen tropischen Feuchtgebiete charakterisierten, verschwunden, darunter Flemingitaceae , Diaphorodendraceae , Tedeleaceae , Urnatopteridaceae , Alethopteridaceae , Cyclopteridaceae und Neurodontopteridaceae .

Wirbellosen

Die Erschöpfung des Pflanzenlebens trug zum Rückgang der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre bei . Der hohe Sauerstoffgehalt hatte die riesigen Arthropoden der damaligen Zeit möglich gemacht. Aufgrund des abnehmenden Sauerstoffs konnten diese Größen nicht mehr untergebracht werden, und so wurden zwischen diesem und dem Verlust des Lebensraums die Riesenarthropoden bei diesem Ereignis ausgerottet, allen voran die Riesenlibellen ( Meganeura ) und Tausendfüßler ( Arthropleura ).

Wirbeltiere

Terrestrisch angepasste Synapsiden , die Vorläufer der Säugetierlinie, wie Archaeothyris, gehörten zu den Gruppen, die sich nach dem Zusammenbruch schnell erholten.

Dieser plötzliche Zusammenbruch betraf mehrere große Gruppen. Labyrinthodont- Lamphibien waren besonders verwüstet, während die Amnioten (die ersten Mitglieder der Sauropsid- und Synapsiden- Gruppen) besser ergingen , da sie physiologisch besser an die trockeneren Bedingungen angepasst waren.

Amphibien können kalte Bedingungen überleben, indem sie die Stoffwechselrate senken und auf Überwinterungsstrategien zurückgreifen (dh die meiste Zeit des Jahres inaktiv in Bauen oder unter Baumstämmen verbringen). Dies ist jedoch kein wirksamer Weg, um mit anhaltenden ungünstigen Bedingungen, insbesondere Austrocknung , umzugehen . Amphibien müssen ins Wasser zurückkehren, um Eier zu legen, während Amnioten Eier haben, die eine Membran haben, die Wasser zurückhält und den Gasaustausch aus dem Wasser ermöglicht. Da Amphibien eine begrenzte Fähigkeit hatten, sich an die trockeneren Bedingungen anzupassen, die das Perm dominierten, konnten viele Amphibienfamilien keine neuen ökologischen Nischen besetzen und starben aus.

Synapsiden und Sauropsiden eroberten schneller neue Nischen als Amphibien und neue Ernährungsstrategien, einschließlich Pflanzenfresser und Fleischfresser , die zuvor nur Insekten- und Fischfresser waren .

Mögliche Ursachen

Atmosphäre und Klima

Es gibt mehrere Hypothesen über die Natur und Ursache des Kollaps des Karbon-Regenwaldes, von denen einige den Klimawandel beinhalten . Nach einer späten baschkirischen Eiszeit begannen hochfrequente saisonale Verschiebungen von feuchten zu ariden Zeiten.

Das Karbon zeichnet sich durch die Bildung von Kohlevorkommen aus, die im Rahmen der Entfernung von atmosphärischem Kohlenstoff entstanden sind. Im letzten Mittel-Pennsylvanien (spätes Moscovian) begann ein Zyklus der Trockenheit . Zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs des Karbon-Regenwaldes wurde das Klima kühler und trockener. Dies spiegelt sich in den Gesteinsaufzeichnungen wider, als die Erde in eine kurze, intensive Eiszeit eintrat. Der Meeresspiegel sank um etwa 100 Meter, und Gletschereis bedeckte den größten Teil des südlichen Kontinents Gondwana . Das Klima war ungünstig für die Regenwälder und einen Großteil der Artenvielfalt in ihnen. Regenwälder schrumpften zu isolierten Flecken, die sich meist auf feuchte Täler beschränkten, die immer weiter auseinander liegen. Wenig vom ursprünglichen Lycopsid-Regenwaldbiom überlebte diese anfängliche Klimakrise. Die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre stürzte im Pennsylvania und im frühen Perm auf einen ihrer weltweiten Tiefststände ab .

Dann kehrte eine nachfolgende Periode der globalen Erwärmung den Klimatrend um; die verbleibenden Regenwälder, die die sich schnell ändernden Bedingungen nicht überleben konnten, wurden schließlich ausgelöscht.

Als das Klima durch das spätere Paläozoikum wieder trocken wurde, wurden Regenwälder schließlich durch saisonal trockene Biome ersetzt. Obwohl die genaue Geschwindigkeit und Art des Zusammenbruchs nicht klar ist, wird angenommen, dass er geologisch relativ schnell stattgefunden hat, höchstens einige tausend Jahre.

Vulkanismus

Nach der Wiederherstellung der Mitte der Skagerrak-Centered Large Igneous Province (SCLIP) unter Verwendung eines neuen Referenzrahmens wurde gezeigt, dass die Skagerrak- Plume von der Kern-Mantel-Grenze (CMB) auf ihre Position von ~300 Ma aufgestiegen ist. Das Haupteruptionsintervall fand in einem sehr engen Zeitintervall von 297 Ma ± 4 Ma statt. Die Riftbildung fällt mit der Moskovian/Kasimovian Grenze und dem Karbon-Regenwaldkollaps zusammen.

Klima und Geologie

Ein paläoklimatischer Wandel von globaler Natur ereignete sich während des Moscovian und des Kasimovian. Im mittleren bis späten Pennsylvania kam es zu einer atmosphärischen Austrocknung (Aridifizierung), die mit abrupten Veränderungen der Fauna bei marinen und terrestrischen Arten zusammenfiel. Diese Veränderung wurde in Paläosolen aufgezeichnet , die eine Periode insgesamt verringerter Hydromorphie , erhöhter freier Entwässerung und Landschaftsstabilität sowie eine Verschiebung des gesamten regionalen Klimas zu trockeneren Bedingungen im Upper Pennsylvania (Missourian) widerspiegeln . Dies stimmt mit Klimainterpretationen überein, die auf gleichzeitigen paläo-floralen Ansammlungen und geologischen Beweisen basieren.

Fossilienstandorte

Fossiles Lycopsid , wahrscheinlich Sigillaria , von Joggins, mit angehängten Stigmarienwurzeln

Viele Fossilienfundorte auf der ganzen Welt spiegeln die sich ändernden Bedingungen des Kollaps des Karbon-Regenwaldes wider.

Die Joggins Fossil Cliffs an der Bay of Fundy in Nova Scotia, ein UNESCO-Weltkulturerbe, sind eine besonders gut erhaltene Fossilienstätte. Fossile Skelette in den bröckelnden Klippen eingebettet von Sir entdeckt wurden Charles Lyell in 1852. Im Jahr 1859, sein Kollege William Dawson entdeckte die ältesten bekannten Reptil-Vorfahren, Hylonomus lyelli , und seitdem Hunderte weitere Skelette gefunden wurden, darunter die älteste synapsid, Protoklepsytropfen .

Verweise

Weiterlesen

Aussterbeereignisse
 Großveranstaltungen
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Millionen von Jahren vor heute