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Urzeitliche Klimawechsel haben die Vielfalt der heutigern Blütenpflanzen geprägt
Blütenpflanzen beherrschen heute einen Großteil der Lebensräume an Land, ihre Ausbreitung dauerte jedoch viele Millionen Jahre. Eine Analyse fossiler Pollen und Sporen verbindet zwei große Umbrüche der Pflanzenwelt mit Phasen extremer globaler Wärme. Damals verschwanden zahlreiche Pflanzenformen aus dem Fossilbericht, während andere erstmals auftauchten.
Melbourne (Australien). Blütenpflanzen prägen heute Wälder, Grasländer und viele andere Lebensräume. Ihre Vielfalt und ihre enge Verflechtung mit Tieren und Pilzen machen sie zu einer wichtigen Grundlage der terrestrischen Ökosysteme. Vor rund 100 Millionen Jahren bot sich jedoch noch ein anderes Bild. Damals breiteten sich die Blütenpflanzen zwar bereits aus, doch andere Pflanzengruppen hatten die Vegetation lange beherrscht.
Wann aus diesem Wandel die weitreichende Vorherrschaft der Blütenpflanzen wurde, ist bislang nicht vollständig geklärt. Auffällig ist vor allem der zeitliche Abstand zwischen der Entstehung wichtiger Blütenpflanzengruppen und ihrer späteren ökologischen Dominanz. Als mögliche Triebkräfte galten neben dem Klima auch Konkurrenz zwischen Pflanzen und die Trennung von Landmassen.
Forscher der University of Melbourne um Dr. J. M. Kale Sniderman haben nun untersucht, wie die Zusammensetzung der Landflora auf frühere Klimaschwankungen reagierte. Dafür wertete das Team gemeinsam mit weiteren Wissenschaftlern mehr als 60.000 Nachweise fossiler Pollen und Sporen aus. Im Mittelpunkt stand die Frage, in welchen Erdzeitaltern besonders viele Pflanzenformen neu auftraten oder aus dem Fossilbericht verschwanden.
Pollenkörner und Sporen überdauern häufig in Sedimenten und liefern so Hinweise auf längst verschwundene Pflanzengemeinschaften. Die Forscher verglichen umfangreiche Fossildatensätze aus Regionen, die einst in hohen beziehungsweise niedrigen geografischen Breiten lagen. Einen Schwerpunkt bildeten Funde aus dem südöstlichen Australien und dem nordöstlichen Afrika.
Ein Problem solcher Vergleiche ist die ungleichmäßige Überlieferung. Manche Zeitabschnitte und Fundgebiete sind durch zahlreiche Fossilien vertreten, andere dagegen nur durch wenige. Deshalb berücksichtigte das Team die Unterschiede in der Probenahme mit statistischen Verfahren, statt bloß die Zahl der gefundenen Formen gegenüberzustellen. So ließen sich die Veränderungen über große Teile der vergangenen rund 120 Millionen Jahre besser vergleichen.
Die Auswertung zeigt zwei ausgeprägte Phasen mit besonders hohem Wechsel in der Pflanzenwelt. Die erste fällt in die mittlere Kreidezeit, als die Erde vor rund 100 Millionen Jahren ein ausgesprochen warmes Treibhausklima aufwies. Die zweite liegt im frühen Känozoikum, das ebenfalls durch zeitweilig extreme globale Wärme gekennzeichnet war.
In beiden Phasen häuften sich sowohl die letzten als auch die ersten Nachweise unterschiedlicher Pflanzenformen. Der Wandel zeigte sich in den untersuchten Regionen hoher und niedriger damaliger Breiten ungefähr zeitgleich. In vergleichsweise kühleren Abschnitten blieb die Zusammensetzung der Flora dagegen deutlich beständiger. Nach der neuen Analyse war der globale Klimazustand enger mit diesen Umbrüchen verknüpft als andere untersuchte Einflussgrößen.
Dabei betrafen die Veränderungen nicht nur die Blütenpflanzen. Auch andere große Gruppen von Landpflanzen durchliefen während der ausgeprägten Warmphasen eine erhöhte Erneuerung ihrer Flora. Das spricht dafür, dass die damalige Erwärmung nicht nur den Vormarsch einer einzelnen Gruppe begleitete, sondern den Wandel ganzer Pflanzengemeinschaften prägte.
Ein wichtiger Befund ist der Unterschied zwischen dem Ursprung und der späteren Dominanz der Blütenpflanzen. Bedeutende Entwicklungslinien waren bereits lange vor dem frühen Känozoikum entstanden. Doch erst während der späteren großen Warmphase gewannen Blütenpflanzen in vielen Lebensräumen eine beherrschende Stellung. Die zeitliche Übereinstimmung liefert damit eine mögliche Erklärung für den verzögerten Siegeszug di