// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Urzeitlicher Klimawandel war für die Wälder katastrophal
Vor 56 Millionen Jahren wurden die Wälder im heutigen Wyoming trotz hoher Werte von Kohlendioxid (CO₂) deutlich lichter. Fossile Blattzellen zeigen, dass der rekonstruierte Blattflächenindex während des Paläozän-Eozän-Temperaturmaximums im Mittel um rund 35 Prozent sank und zu Beginn sogar abrupt um 61 Prozent einbrach. Gleichzeitig veränderte sich die Pflanzenwelt und die Erosion nahm zu.
Los Angeles (U.S.A.). Kohlendioxid kann Pflanzenwachstum fördern, doch bei starker Erwärmung und Trockenheit kann dieser Effekt ins Gegenteil umschlagen. Wie weit solche Belastungen ein Waldökosystem verändern können, lässt sich an einer rund 56 Millionen Jahre alten Warmzeit ablesen, dem Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum (PETM). Damals stiegen die Temperaturen rasch, während große Mengen Kohlenstoff in Atmosphäre und Ozeane gelangten.
Forscher des Natural History Museum of Los Angeles County um Dr. Regan Dunn haben nun rekonstruiert, wie sich Kronendach und Pflanzenzusammensetzung im Hanna Basin in Wyoming durch dieses Ereignis veränderten. Dazu kombinierten sie fossile Blattkutikeln, Pollen und Sporen mit Sedimentdaten und geochemischen Befunden. Die Arbeit zeigt einen abrupten Rückgang der Kronendichte am Beginn der Erwärmung.
„Das PETM bietet uns den besten Einblick darin, wie das Klima und die Ökosysteme der Erde auf einen massiven Kohlenstoffeintrag reagieren, und zwar aus einer Zeit, bevor der Mensch begann, den Planeten umzugestalten“, erklärt Dr. Regan Dunn.
Der neue Ansatz nutzt die Form von Epidermiszellen in der Blattkutikula, also der widerstandsfähigen äußeren Blattschicht. Das Team kalibrierte den Zusammenhang zunächst an 41 Bodenproben aus heutigen Wäldern in Costa Rica, Ecuador und Argentinien, deren Blattflächenindex mit Fischaugenaufnahmen bestimmt worden war. Dieser Index beschreibt die gesamte Blattfläche im Verhältnis zur überdeckten Bodenfläche und dient damit als Maß für die Dichte des Kronendachs.
„Das ist die Schattenreaktion der Pflanzen: Sie verlängern das Blatt, indem sie jede einzelne Zelle verlängern“, erklärt Dr. Regan Dunn.
Je dichter und schattiger ein Wald ist, desto länglicher sind demnach bestimmte Epidermiszellen. Da solche Zellformen in kleinen fossilen Kutikulafragmenten erhalten bleiben, konnten die Forscher den Blattflächenindex aus Sedimenten des Hanna Basin rekonstruieren. Tausende vermessene Zellen lieferten dafür die Grundlage.
„In diesen organikreichen Gesteinen liegen die Blattfragmente, die wir brauchen, um das urzeitliche Kronendach zu rekonstruieren“, erklärt Dr. Regan Dunn.
Vor dem PETM lag der rekonstruierte Blattflächenindex im Mittel bei etwa 4,3. Während der Warmzeit sank er auf rund 2,8, was einem Rückgang von etwa 35 Prozent entspricht. Besonders auffällig ist der Beginn des Ereignisses, an dem der Wert zwischen zwei benachbarten Schichten von 5,9 auf 2,3 fiel. Das entspricht einem abrupten Einbruch um 61 Prozent.
Der Befund spricht dafür, dass die Wälder trotz des hohen CO₂-Angebots rasch lichter wurden. Die Autoren verbinden dies mit der gleichzeitigen Erwärmung und abnehmendem Niederschlag, die den möglichen Düngeeffekt des zusätzlichen Kohlendioxids überlagert haben könnten. Der quantitative Kronenbefund stammt allerdings aus einem einzelnen Becken und beruht auf einer neuen, an heutigen tropischen Wäldern kalibrierten Methode, was die Übertragung auf andere Regionen begrenzt.