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 Internationales Team um Oldenburger Meeresforscher untersucht Meeresoberfläche
21.03.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

nachricht Weniger Sauerstoff – ist Humboldts Nährstoffspritze in Gefahr?
17.03.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die Evolutionsgeschichte der Wespen, Bienen und Ameisen erstmals entschlüsselt

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neurone am Rande der Katastrophe: Wie das Gehirn durch kritische Zustände effizient arbeitet

23.03.2017 | Seminare Workshops

Müll in den Weltmeeren überall präsent: 1220 Arten betroffen

23.03.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz