Korallen im Zeugenstand

Riffkorallen als hochauflösendes, natürliches Klimaarchiv

Die Jahrhundertflut an der Elbe im vergangenen Jahr hat einer breiten Öffentlichkeit die Auswirkungen von Klimaänderungen in Mitteleuropa sehr bewusst gemacht. Denn dass sich das Klima ändert, steht außer Frage. In Afrika beispielsweise sind schon seit einigen Jahrzehnten Änderungen des Klimas durch die Veränderung der Wüstengürtel spürbar.

Systematische Wetteraufzeichnungen durch den Menschen existieren nur von wenigen Punkten der Erde und überdies nur aus der jüngsten Vergangenheit; für eine langfristige Analyse des Phänomens Klimaänderung sind sie daher nur sehr begrenzt geeignet. Das gilt vor allem dann, wenn Fragen nach globalen Klimamustern und Ursachenzusammenhängen zu beantworten sind.

Natürliche Klimaarchive haben dagegen oft den Nachteil, dass sie unvollständig sind, oder – wie die Stärke von Jahresringen von Bäumen – keine absoluten Klima-/ Wetterdaten liefern. Eine Ausnahme bilden Rifforganismen der tropischen Meere wie Korallen oder Schwämme, die im flachsten Wasser leben und – wie die Korallen – massive Skelette aus Kalk (CaCO3) aufbauen.

Korallenskelette haben einen schichtigen Aufbau, der den Wechsel der Jahreszeiten widerspiegelt. Die Schichten (’Sclerochronologie’) markieren jährliche Zuwachsraten, analog den Jahresringen von Bäumen (’Dendrochronologie’), denn bei kühleren Temperaturen wuchsen die Korallen langsamer als bei wärmeren und damit günstigeren klimatischen Bedingungen. Mit chemischen Methoden (Sauerstoffisotopen-Zusammensetzung des Skelettkalkes) können den jeweiligen Lagen die seinerzeitigen Wassertemperaturen zugeordnet werden. Für derzeit lebende Korallen lässt sich über diese Methode der jahreszeitliche Temperaturgang exakt rekonstruieren und der Zeitraum verlässlicher Wetterdaten auf die vergangenen 500 Jahre ausdehnen. Auch fossile Korallen aus der geologischen Vergangenheit sind hervorragend als Klimazeugen geeignet.

Da Korallen überdies nur in einem sehr engen Temperaturfenster gut gedeihen, sind sie als Klimazeugen so wertvoll. Wissenschaftler der Universität Mainz gehen jetzt der Frage nach, welche Klimazustände auf der Erde grundsätzlich möglich sind: Wie warm kann es werden? Oder wie kalt? Wie schnell kann das Weltklima von einer Warm- in eine Kaltphase wechseln und umgekehrt?

8,2 Millionen Jahre alte Korallenriffe auf der Insel Kreta liefern wichtige Daten zu einer Antwort. Sie sind sehr gut zugänglich und unterlagen besonders günstigen Erhaltungsbedingungen und erlauben damit einen ausschnittartigen Einblick in die damalige Welt – und eine Rekonstruktion des damaligen Klimas: Auch vor 8,2 Millionen Jahren traten jahreszeitliche Temperaturänderungen auf, vergleichbar den heutigen. Auch damals gab es mittel- und langfristige Änderungen, die sogar zum zeitweisen totalen Absterben der Korallenriffe führten. Diese ’Riffkrisen’ sind im ganzen Mittelmeer-Raum zu beobachten und gehen auf globale Abkühlung zurück. Auch ohne Einflussnahme des Menschen gab es also ’natürliche’ tiefgreifende klimatische Änderungen.

Welche Schlussfolgerungen lassen sich daraus für die aktuellen Riffe und die zukünftige Klimaentwicklung ziehen? Korallen aus der Karibik belegen einen bis heute andauernden Erwärmungstrend, der im Frühen 19. Jahrhundert und damit vor der nachhaltigen Einflussnahme des Menschen einsetzte und somit aller Wahrscheinlichkeit nach natürliche Ursachen hat. Korallenskelette aus dem Roten Meer zeigen zwischen frühem 19. und spätem 20. Jahrhundert eine deutliche Zunahme der Sommertemperaturen bei wenig veränderten Wintertemperaturen an.

Die chemische Zusammensetzung von Skeletten bestimmter Rifforganismen – Kohlenstoff-Isotope von Kalkschwämmen – ermöglicht Aus- sagen zum CO2-Gehalt der Atmosphäre. Er gilt als wichtiger Auslöser für den sogenannten ’Treibhaus’-Effekt, also die Fähigkeit der Atmosphäre Wärmestrahlung zurückzuhalten. Analysen von Schwamm-Skeletten zeigen eindrücklich, dass der CO2-Gehalt der Atmosphäre während der ’Kleinen Eiszeit’ zwischen dem 16. und 19. Jahrhundert relativ gering war und seit der industriellen Revolution im 19. Jahrhundert immer schneller zugenommen hat. Hier ist ein Eingriff in den globalen Kohlenstoffkreislauf dokumentiert, wie er in der Erdgeschichte nur selten, möglicherweise noch nie stattgefunden hat.

Korallenriffe sind in der Erdgeschichte und heute wichtige Klima-Puffer. Über geologische Zeiträume bauen sie vulkanisch freigesetztes CO2 in großem Umfang in ihre Skelette ein und tragen so neben anderen Prozessen wesentlich dazu bei, die Treibhauseffekt ’abzupuffern’. Ihnen ist es zu verdanken, dass das Klima seit dem Kambrium, also seit 570 Millionen Jahren, annähernd stabil geblieben ist. Denn sonst hätten wir längst klimatische Verhältnisse wie auf der Venus…

Korallen als Klimazeugen sind nur eines der vielen Themen, die auf der 73. Jahrestagung der Paläontologischen Gesellschaft in Mainz ange- sprochen werden. In ihm spiegelt sich beispielhaft das ’Biodiversität – endogene und exogene Hintergründe’.

Detaillierte Programmauskünfte sind beim Tagungsleiter oder unter http://www.palaeo.de bzw. www.palaeo.de/mainz im Internet abzurufen. Veranstalter unter Federführung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz sind das Landesamt für Erdgeschichtliche Denkmal pflege, das Landesamt für Geologie und Bergbau und die Landes sammlung für Naturkunde Rheinland-Pfalz so wie das Naturhistorische Museum Mainz. Gefördert wird die Tagung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bonn, HeidelbergCement, Leimen, und Rohrbach Zement, Dotternhausen.

Kontakt:
Institut für Geowissenschaften der Universität Mainz
Paläontologie
Prof. Dr. Thomas Brachert
Becherweg 21 o 55099 Mainz
Tel.: +49 (6131) 3924281
Fax: +49 (6131) 3934768
E-Mail: t.brachert@geo.uni-mainz.de

Paläontologische Gesellschaft
Der Vorsitzende
Prof. Dr. Wighart von Königswald
Nußallee 8 o 53115 Bonn
Tel.: +49 (228) 73 3104
Fax: +49 (228) 73 3509
E-Mail: koenigswald@uni-bonn.de