Klimawechsel im späten Eifelium: Auswirkungen auf tropische Korallenfaunen

Während des frühen bis mittleren Devon (ca. 418-383 Mio. Jahre) herrschten Treibhausverhältnisse auf der Erde. Die Klimaentwicklung zu jener Zeit führte schließlich zu einem Höhepunkt an Diversität, Größe und Verbreitung von Riffen im mittleren Devon (Eifelium und Givetium). Doch auch während des Klimax im Mittel-Devon kam es vermehrt zu Klimaschwankungen, die in mehr oder weniger schweren biotischen Krisen resultierten. Eine dieser Krisenzeiten entspricht dem Kacak-Event während des späten Eifelium, der als Schwarzschiefer und Hornstein- Horizont in marinen Sedimenten global nachgewiesen ist. Das mehrphasige dysoxische/anoxische Ereignisintervall beschränkt sich auf die kockelianus und ensensis Biozone (Conodontenzonierung) und entspricht in etwa einer Dauer von 20010 Tausend Jahren. Der Event ist geprägt von markanten Faunenwechsel, die mit signifikanten Exkursionen im geochemischen und geophysikalischen Signal gekoppelt sind. Bisher durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass vor allem benthische Organismen aus tiefer marinen Ablagerungen auf die veränderten Umweltbedingungen reagiert haben. Neuere Erkenntnisse über diesen Event basieren vor allem auf Conodonten-Stratigraphie, sowie der Studie von stabilen Isotopen und Untersuchungen zur Magneto-Suszeptibilität von Sedimenten. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes sollen Veränderungen in tropischen Korallen-Vergesellschaftungen (im speziellen von rugosen Korallen) während der Kacak-Krise untersucht werden. Die Lokalitäten der ausgewählten Gebiete (Karnische Alpen, Grazer Paläozoikum, Barrandium und Mähren) befanden sich zur damaligen Zeit, als Teile des Kontinentalschelfs von Nord-Gondwana, an unterschiedlichen Positionen in den niederen Breiten. Vor allem aus dem Mittel-Devon der Karnischen Alpen und des Grazer Paläozoikums sind fossile Kollektionen bekannt, die eine reiche und vielfältige rugose Korallenfauna beinhalten. Neben einer Menge an nicht bearbeitetem Material, welches sich in den Sammlungen wieder findet, gibt es unter den beschriebenen Korallen auch Arten, die Unstimmigkeiten hinsichtlich ihrer taxonomischen Stellung sowie der stratigraphischen Reichweite aufzeigen. Dazu kommt noch umfangreiches Material an rugosen Korallen aus Mähren, welches bis heute noch keiner detaillierten Bearbeitung unterzogen werden konnte. Ziel dieses Projektes ist es, einen Überblick über die rugosen Korallen geben zu können, die vom Kacak-Event betroffen waren. Dadurch sollen Fragen zur Resonanz von Klima empfindlichen Organismen auf sich verändernden Umweltbedingungen geklärt werden. Zusätzlich soll die Berechnung von Meerwasser Temperaturen aus unterschiedlich niederen Breiten und die Anwendung von geochemischen und geophysikalischen Methoden dazu beitragen, Ursachen die für den Kacak-Event verantwortlich waren, heraus zu finden. Ergebnisse aus dieser Studie sollen hilfreiche Informationen zum Verständnis und der Ernsthaftigkeit derzeitiger und künftiger Klimaschwankungen sowie deren Auswirkungen auf die Biosphäre liefern.

Im Blickpunkt von Projekt FWF P 23775-B17 standen Klimaveränderungen des späten Eifelium und deren Auswirkungen auf Klima-sensitive Organismen des flachmarinen Bereiches der niederen Breiten von Zentraleuropa. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse hat sich gezeigt, dass die sogenannte Kacak Krise (kurz vor der Eifelium-Givetium Grenze, etwa vor 387,7 Millionen Jahren) mit einem Meeresspiegelanstieg zeitgleich mit einem Temperaturanstieg gleichzusetzen ist. Diese Ergebnisse werden von spezifischen Trends in der magnetischen Suszeptibilität von Sedimentgesteinen und von Paläotemperatur-Berechnungen (Zusammensetzung von stabilen Sauerstoffisotopen an phosphatischen Mikrofossilien: Conodonten) gestützt. Hauptaugenmerk galt der Untersuchung sedimentärer Abfolgen aus verschiedenen Ablagerungstiefen eines bereits gut beschriebenen Plattform-Becken-Transekts der niederen Breiten. Dementsprechend wurden detaillierte Profile von fünf Formationen in den Karnischen Alpen bearbeitet (Spinotti-Formation, Kellergrat-Fm, Freikofel-Fm, Hoher-Trieb Fm, Valentin-Fm). Dabei hat sich herausgestellt, dass Paläotemperaturwerte während des Event-Intervalls sowohl in flachmarinen als auch in pelagische Ablagerungen ansteigen. Ähnliche Ergebnisse konnten wir aus neritischen Ablagerungen der Prag Synform (Acanthopyge-Kalk, Upper Dark Interval) dokumentieren. Um ein Model zu den Ursachen der Kacak Krise erstellen zu können, wurden umfangreiche geochemische Analysen (stabile Kohlenstoff Isotopen, XRF Analysen und organischer Kohlenstoff- und Schwefelgehalt) und Gammastrahlen-Spektrometrie gemeinsam mit den Daten zur Mikrofazies durchgeführt. Auswirkungen des Ereignisses auf die flachmarine Lebewelt sind unverkennbar. Zumindest in den Ablagerungen der Karbonat-Plattform der Karnischen Alpen zeigt sich ein Wechsel, zum Beispiel in der Zusammensetzung der Runzelkorallen, von einer gering-diversen Fauna während und möglicherweise auch kurz nach dem Event zu einer relativ hoch-diversen Fauna während des frühen Givetium. Allerdings konnten wir eine Alterseistufung Korallen-reicher Sedimente vor dem Event vornehmen, die zeigt, dass jene Korallen älter sind als bisher angenommen. Das bedeutet, dass diese Korallen nicht als Opfer des Kacak Events gedeutet werden können. Um den Wandel der Artenvielfalt von Klima-sensitiven Organismen während des Events gut darstellen zu können, haben wir mit der Eingabe von mehr als 1000 Kollektionen (Korallen und Conodonten) in die Paleobiology Database damit begonnen mehr über deren Diversitätsmuster in globalem Zusammenhang zu erfahren.Für Vergleichszwecke haben wir begonnen Mitteldevonische Flachwasser-Ablagerungen von Süd-Laurussia (Eifel, Deutschland) und die eines Vulkanischen Inselbogen-Komplexes der niederen Breiten (Baruunhuurai Terrane, Mongolei) zu untersuchen. Die intensive Kooperation mit den internationalen Projekten IGCP 580 und 596 hatte eine starke Unterstützung der Gemeinschaft zur Verbreitung unserer Projektergebnisse zur Folge.