Bohrkern verrät Entstehung der typischen Graslandschaften vor rund acht Millionen Jahren Feuer schuf die afrikanischen Savannen - scinexx | Das Wissensmagazin
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Bohrkern verrät Entstehung der typischen Graslandschaften vor rund acht Millionen Jahren

Feuer schuf die afrikanischen Savannen

Savannenlandschaft © P. Dupont

Savannen prägen heute weite Teile Afrikas, aber auch Südamerikas und Asiens. Der Siegeszug dieser Graslandschaften begann vor rund acht Millionen Jahren. Was ihn auslöste, war lange unbekannt. Jetzt haben deutsche Forscher eine Antwort gefunden: Eine Kombination aus einem trockenen Klima und wiederkehrenden Feuersbrünsten begünstigte die Entstehung der Savannen. Erst sie ließ diese typische Landschaft entstehen, so die Forscher im Fachmagazin „Nature Geoscience“.

Auf dem ersten Blick erscheint unsere Erde als blauer Planet. Schließlich ist sie zu mehr als zwei Dritteln von Ozeanen bedeckt. Auf den Kontinenten herrscht indes vielerorts die Farbe braun vor. Bis zu 40 Prozent der globalen Landoberfläche ist von Savannen bedeckt. In den Weiten dieser tropisch-subtropischen Landschaften herrschen Pflanzen vor, die wegen ihrer speziellen Art, mit der sie durch Photosynthese Kohlendioxid binden, als C4-Pflanzen bezeichnet werden.

Bekannt war, dass sich dieser Landschaftstyp bereits in der Zeit zwischen acht und drei Millionen Jahre vor heute entwickelt hatte. Warum er aber so prägend werden konnte, war umstritten. Um das heraus zu finden, haben Sebastian Hötzel und seine Kolleginnen vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen einen gut 452 Meter langen Sedimentkern untersucht, der 1997 in knapp 800 Meter Wassertiefe auf dem Walfisch-Rücken 160 Kilometer vor Namibia erbohrt worden war.

Siegeszug der Gräser

In den Proben vom Meeresgrund fanden sich Pflanzensporen und -pollen, die mit dem in der Region vorherrschenden südöstlichen Winden aus der Kalahari in den Südatlantik verweht worden waren. „Wir haben uns insbesondere die Pollen von Gräsern und typischen Steppen- und Wüstenpflanzen angeschaut, um die Landschaftsentwicklung im südwestlichen Afrika nachzuzeichnen“, sagt Hötzel.

Die neuentdeckten Riesenviren besitzen mehr Gene für die Protein-Biosynthese als jedes andere bekannte Virus. Die Genbausteine dazu könnten sie im Laufe der Zeit von ihren Wirten "geklaut" haben. © JGI/ Ella Maru studio (http://www.scientific-illustrations.com/)

Nachdem sie die Pflanzenreste bestimmt und ausgezählt sowie geochemische Untersuchungen daran durchgeführt hatten, ergab sich ein schlüssiges Bild: „Unseren Analysen zufolge entwickelte sich die Kalahari, wie wir sie heute kennen, in der Zeit vor 8,4 und 6,8 Millionen Jahren“, erklärt der Forscher. Im Lauf dieser Zeit nahm der Anteil der C4-Pflanzen, insbesondere von C4 Gräsern, die vergleichsweise gut mit trocken-heißen Klimabedingungen zurechtkommen, allmählich zu. Vor sechs Millionen Jahren schließlich wurden sie der dominierende Pflanzentypus.

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Verräterische Holzkohle-Partikel

Der Clou: Insbesondere in den 7,1 bis 5,8 Millionen Jahre alten Sedimenten fanden die Forscher relativ viele mikroskopisch kleine Holzkohlepartikel: Damals muss es also immer wieder Feuersbrünste gegeben haben. „In den relativ feuchten Sommern wuchs hinreichend Pflanzenmaterial nach“, sagt Hötzel. „Wenn die Vegetation am Ende des Winters ausgetrocknet war, genügten einige Blitzschläge, um flächendeckende Brände zu entfachen.“

Da Gräser und insbesondere C4-Gräser sich davon deutlich schneller erholen als Bäume, gewannen sie allmählich die Oberhand: „Computer gestützte Modelle, in denen der Effekt der Flächenbrände heraus gerechnet ist, zeigen, dass die Bedeckung der Kalahari mit Akazien und anderen Baumarten um bis zu 80 Prozent zunehmen würde.“

Sich selbst verstärkender Kreislauf

Der Kreislauf von trockeneren Klimabedingungen und zunehmenden Flächenbränden verstärkt sich dabei gegenseitig: Trockenheit fördert Grasland; dieses verdunstet weniger Wasser als baumreichere Landschaften; der Wasserkreislauf erlahmt, Trockenzeiten verstärken sich. Damit wächst die Gefahr von Flächenbränden, mit denen wiederum Gräser besser zu Recht kommen als Bäume. Ergebnis: die Savanne breitet sich aus die C4-Gräser gewinnen dort die Oberhand.

Die Faktoren, die dazu beitrugen, dass sich in Südwestafrika großflächige Savannen entwickeln konnten, bestimmten die Landschaftsentwicklung offenbar auch in anderen Teilen Afrikas: „Aus weiteren Untersuchungen wissen wir inzwischen, dass ähnliche Mechanismen auch in den heutigen Savannen Ost- und Westafrikas belegt sind“, bilanziert Hötzel. (Nature Geoscience, 2013; doi: 10.1038/ngeo1984)

(MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen, 21.10.2013 – NPO)

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