Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bernsteine liefern neue Erkenntnisse über die Entwicklung der Erdatmosphäre

18.11.2013
Ein internationales Forschungsteam unter Innsbrucker Leitung rekonstruierte anhand von Pflanzenharzen die Zusammensetzung der Erdatmosphäre der letzten 220 Millionen Jahre.

Die Ergebnisse zeigen, dass der atmosphärische Sauerstoffgehalt über weite Strecken der Erdgeschichte wesentlich niedriger war als bisher angenommen. Gängige Theorien rund um die Entwicklung des Klimas und des Lebens wie etwa der Größenwuchs der Dinosaurier könnten dadurch in Frage gestellt werden.


Bernstein mit einem Einschluss von fossilen Nadeln einer ausgestorbenen Koniferen-Gattung aus der Foremost Formation von Grassy Lake, Alberta, Kanada, etwa 77 Millionen Jahre alt.

Ryan C. McKellar


Austritt von Harz, dem Ausgangsmaterial von Bernstein, aus dem Stamm einer Neuguinea-Araukarie im Botanischen Garten von Adelaide in Australien

Ralf Tappert

Eine viele Millionen Jahre zurückreichende Rekonstruktion der Zusammensetzung der Erdatmosphäre stellt die Wissenschaft aufgrund meist fehlenden Probenmateriales vor große Herausforderungen. Zu den wenigen Materialien, die über geologisch lange Zeiträume hinweg zuverlässige Daten hinsichtlich der Erdgeschichte konservieren können, zählen fossile Harze wie Bernsteine.

„Gegenüber anderen organischen Materialien haben Bernsteine den großen Vorteil, dass sie chemisch und isotopisch nahezu unverändert erhalten bleiben“, erklärt Ralf Tappert vom Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Innsbruck. Der Mineraloge erstellte gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Kanada, den USA und Spanien eine umfassende Studie zur chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre seit dem Erdzeitalter der Trias, die nun in der Fachzeitschrift „Geochimica et Cosmochimica Acta“ veröffentlicht wurde.

Dabei machte sich das interdisziplinäre Forschungsteam bestehend aus Mineralogen, Paläontolgen und Geochemikern die durch Polymerisation bedingten konservierenden Eigenschaften der Pflanzenharze zu Nutze. „Pflanzen binden im Zuge der Photosynthese atmosphärischen Kohlenstoff, der in seiner isotopischen Zusammensetzung über Millionen von Jahren in den Harzen erhalten bleibt und uns somit Rückschlüsse auf den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre ermöglicht“, erklärt Ralf Tappert. Die Informationen über die Sauerstoffkonzentration basieren auf der isotopischen Zusammensetzung des Kohlenstoffes, genauer gesagt auf dem Verhältnis zwischen den beiden stabilen Kohlenstoffisotopen 12C und 13C, so die Studie.

Sauerstoffkonzentration zwischen 10 und 15 Prozent

Das Forschungsteam analysierte insgesamt 538 Proben von Bernsteinen aus allen wichtigen Vorkommen weltweit, wobei die ältesten Proben etwa 220 Millionen Jahre alt sind und aus den Dolomiten in Italien stammen. Um größere Datensicherheit zu erlangen, verglich das Team die viele Millionen Jahre alten Bernsteine zusätzlich mit einer großen Anzahl an modernen Harzen. Die Ergebnisse dieser umfassenden Studie deuten darauf hin, dass der Sauerstoffgehalt während der letzten 220 Millionen Jahre deutlich unter den heutigen 21 Prozent lag.

„Unsere Untersuchungen ergaben Werte zwischen 10 und 15 Prozent“, sagt Tappert. Diese Sauerstoffkonzentration ist somit laut Studie nicht nur niedriger als heute, sondern auch wesentlich geringer als sie im Großteil anderer facheinschlägiger Untersuchungen für den angesprochenen Zeitraum bisher angegeben wurde. Für die Kreidezeit (vor 65 bis 145 Millionen Jahren) beispielsweise wurden bisher Sauerstoffwerte von bis zu 30 Prozent angenommen.

Rückschlüsse auf Klima und Umwelt

Die Forscherinnen und Forscher sehen diese geringen Sauerstoffkonzentrationen auch in Verbindung zu klimatischen Entwicklungen in der Erdgeschichte. „Wir konnten feststellen, dass besonders niedrige Sauerstoffwerte an Intervalle mit hohen Temperaturen und damit hohen CO2-Konzentrationen gebunden zu sein scheinen“, erklärt Tappert. Der Mineraloge geht davon aus, dass Sauerstoff Einfluss auf den Gehalt von Kohlendioxid haben kann bzw. dessen Eintrag in die Atmosphäre unter bestimmten Umständen sogar noch ankurbelt.

„Im Grunde haben wir es hier mit einfachen Oxidationsreaktionen zu tun, die insbesondere in Phasen hoher Temperaturen, wie es etwa in der Kreidezeit der Fall war, verstärkt werden“. Dieser beispielsweise durch starken Vulkanismus verursachte hohe CO2-Gehalt in der Erdatmosphäre wurde von einer Abnahme der Sauerstoffkonzentration begleitet. Besonders anschaulich wird dies bei Betrachtung der letzten 50 Millionen Jahre der Erdgeschichte. Die vergleichsweise niedrigen Temperaturen in der jüngeren Vergangenheit (d.h. in den Eiszeiten) können somit auf ein Ausbleiben von großmaßstabmäßigen Vulkanismus und einer Zunahme der O2-Werte zurückgeführt werden.

Sauerstoff nicht Ursache für Gigantismus

Sauerstoff kann den Ergebnissen der Untersuchungen zufolge durchaus einen indirekten Einfluss auf das Klima haben. Diese Umstände bleiben aber natürlich auch auf die Entwicklung des Lebens auf der Erde nicht ohne Auswirkungen, als „berühmtes“ Beispiel können hier die Dinosaurier genannt werden. Viele Theorien zum Gigantismus der Tiere fanden eine Erklärung in den angeblich hohen Sauerstoffgehalten der Erdatmosphäre. Diese These betrachtet Tappert als widerlegt:

"Der Einfluss des Sauerstoffes auf die Entwicklungsgeschichte des Lebens soll durch unsere Studie nicht geschmälert werden, aber der extreme Größenwuchs von Dinosauriern kann dadurch jedenfalls nicht erklärt werden“. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler plädieren hier für weitere Untersuchungen und streben die Analyse noch älterer Pflanzenharze an.

Rückfragehinweis:

Ralf Tappert, Phd
Institut für Mineralogie und Petrographie
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 5519
E-Mail: ralf.tappert@uibk.ac.at
Mag. Melanie Bartos
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 32021
Mobil: +43 676 8725 32021
E-Mail: melanie.bartos@uibk.ac.at
Weitere Informationen:
http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2013.07.011 Stable carbon isotopes of C3 plant resins and ambers record changes in atmospheric oxygen since the Triassic. Ralf Tappert, Ryan C. McKellar, Alexander P. Wolfe, Michelle C. Tappert, Jaime Ortega-Blanco, Karlis Muehlenbachs. Geochimica et Cosmochimica Acta, Volume 121, 15. November 2013

Melanie Bartos | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Satelliten erfassen Photosynthese mit hoher Auflösung
13.10.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

nachricht Erforschung des grönländischen 79°-Nord-Gletschers
12.10.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik