Kellwasser-Ereignis

Das Kellwasser-Ereignis war das zweite von fünf großen Massenaussterben („Big Five“) im Verlauf des Phanerozoikums.[1] Es ereignete sich vor ca. 372 Millionen Jahren im Oberen Devon an der Frasnium-Famennium-Grenze. Dabei starben wahrscheinlich 50 bis 75 Prozent der Arten aus, vor allem die Faunengruppen flacher tropischer Meere, wie Fische, Korallen, Trilobiten sowie etliche „Riffbauer“. 13 Millionen Jahre später kam es mit dem ähnlich folgenschweren Hangenberg-Ereignis an der Schwelle zum Karbon (Famennium-Tournaisium-Übergang) zu einem weiteren Massenaussterben.[2]

Auswirkungen und vermutete Ursachen

Die Gründe für die im Oberdevon auftretende Destabilisierung der Biosphäre sind bisher nur in groben Umrissen bekannt.[3] Als gesichert gilt, dass sich die chemische Beschaffenheit der Ozeane mehrmals drastisch veränderte. Manche Studien postulieren deshalb als Folge dieser Prozesse das Auftreten eines ozeanischen anoxischen Ereignisses. Die Biodiversität des Phytoplanktons nahm dabei so stark ab, dass die ursprüngliche Artenvielfalt erst im Jura wieder erreicht wurde (Phytoplankton-Blackout).[4]

Als äußere Antriebe für die biologische Krise vermutet die Wissenschaft unter anderem einen intensiven Megavulkanismus,[5] eine durch die sinkende Kohlenstoffdioxid-Konzentration signifikant verstärkte Wirkung der Milanković-Zyklen[6], ein plötzliches Umkippen des gesamten Klimasystems[7] oder – wie in einer 2020 publizierten Studie thematisiert – die Auswirkungen einer erdnahen Supernova in etwa 60 Lichtjahren Entfernung.[8] Möglicherweise war an den Aussterbewellen und den klimatischen Veränderungen im Oberdevon auch eine Häufung von Impaktkatastrophen wie der australische Woodleigh-Einschlag (≈ 364 mya), der Alamo-Einschlag im heutigen Nevada (≈ 367 mya)[9] oder die schwedische Siljan-Impaktstruktur (≈ 380–376 mya)[10] direkt beteiligt. Einigkeit besteht darüber, dass im zeitlichen Umkreis der beiden Massenaussterben mehrmals starke Schwankungen des Meeresspiegels auftraten, die einen extrem kurzfristigen Zyklus verschiedener Kalt- und Warmzeiten nahelegen.[11] In dieses Schema passt die Beobachtung, dass die Kernphasen der Kellwasser- und Hangenberg-Krise lediglich einen Zeitraum von 50.000 bis 100.000 Jahren umfassten.[12]

Das Kellwasser-Ereignis war nach der ökologischen Krise im Ordovizium (444 mya) die zweite der fünf großen Aussterbewellen während der letzten 541 Millionen Jahre. Danach folgten die Massenaussterben an der Perm-Trias-Grenze (252 mya), am Übergang von der Trias zum Jura (201 mya) und schließlich, am Ende des Mesozoikums, der Asteroideneinschlag an der Kreide-Paläogen-Grenze (66 mya).

Namensherkunft

Das Massenaussterben ist nach den Kellwasserkalken im Kellwassertal, einem Nebental des Oberharzer Okertals, benannt.[13] Dort hatte um 1850 der Geologe und Botaniker Friedrich Adolph Roemer den geologischen Aufschluss entdeckt, der zu einer bedeutenden Entdeckung der paläontologischen Forschung führte. Es gibt zwei Kellwasser-Horizonte (Litho-Einheiten), die isochron und global nachweisbar sind. Im deutschsprachigen Raum ist der Terminus „Kellwasser-Krise“ verbreitet.[14] Die Begriffe Kellwasser Event oder Kellwasser Mass Extinction werden neben der Bezeichnung Frasnian Famennian Extinction auch in der englischsprachigen Fachliteratur häufig verwendet.

Schutz

Die Typlokalität ist als Geotop geschützt und wird von der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, dem Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe und dem Senckenberg-Institut sowie dem Regionalverband Harz gepflegt. Das Profil erstreckt sich vom höheren Frasnium bis in die Kulm-Kieselschiefer des Unterkarbons.[15]

Literatur

  • George R. McGhee Jr: When the Invasion of Land Failed. The Legacy of the Devonian Extinctions. Columbia University Press, New York 2013, ISBN 978-0-231-16057-5
  • R. T. Becker, W. T. Kirchgasser: Devonian Events and Correlations. (= Geological Society special publication, Geological Society of London. 278). Geological Society of London, 2007, ISBN 978-1-86239-222-9, S. 122.
  • Jeff Over, Jared Morrow, P. Wignall: Understanding Late Devonian and Permian-Triassic Biotic and Climatic Events. (= Developments in Palaeontology and Stratigraphy. 20). Elsevier, 2005, ISBN 0-08-045784-3, S. 192.

Einzelnachweise

  1. ↑ David P. G. Bond, Stephen E. Grasby: On the causes of mass extinctions. In: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Band 478, Nr. 15, Juli 2017, S. 3–29, doi:10.1016/j.palaeo.2016.11.005 (englisch). (abgerufen am 17. August 2017)
  2. ↑ Leszek Marynowski, Michał Zatoń, Michał Rakociński, Paweł Filipiak, Slawomir Kurkiewicz, Tim J. Pearce: Deciphering the upper Famennian Hangenberg Black Shale depositional environments based on multi-proxy record. In: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Band 346–347, August 2012, S. 66–86, doi:10.1016/j.palaeo.2012.05.020 (englisch, researchgate.net [PDF]).
  3. ↑ Grzegorz Racki: Understanding Late Devonian And Permian-Triassic Biotic and Climatic Events – Towards an Integrated Approach. Chapter 2: Toward understanding Late Devonian global events: few answers, many questions. In: Developments in Palaeontology and Stratigraphy. Band 20, 2005, S. 5–36, doi:10.1016/S0920-5446(05)80002-0 (englisch, researchgate.net [PDF]).
  4. ↑ Marina Kloppischː Organisch-geochemischer Vergleich ausgewählter Gesteine der Frasnium/Famennium Grenze (Oberdevon) im Bergischen Land und der Eifel (PDF; 5,0 MB). Berichte des Forschungszentrums Jülich, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre, 2002.
  5. ↑ Grzegorz Racki et al. Mercury enrichments and the Frasnian-Famennian biotic crisis: A volcanic trigger proved? Geology, 26. April 2018; doi:10.1130/G40233.1
  6. ↑ David De Vleeschouwer, Micha Rakociński, Grzegorz Racki, David P. G. Bond, Katarzyna Sobień, Philippe Claeys: The astronomical rhythm of Late-Devonian climate change (Kowala section, Holy Cross Mountains, Poland). In: Earth and Planetary Science Letters. Band 365, März 2013, S. 25–37, doi:10.1016/j.epsl.2013.01.016 (englisch, vub.ac.be [PDF]). (abgerufen am 18. November 2015)
  7. ↑ Sarah K. Carmichael, Johnny A. Waters, Cameron J. Batchelor, Drew M. Coleman, Thomas J. Suttner, Erika Kido, L .M . Moore, Leona Chadimová: Climate instability and tipping points in the Late Devonian: Detection of the Hangenberg Event in an open oceanic island arc in the Central Asian Orogenic Belt. In: Gondwana Research. Band 32, April 2016, S. 213–231, doi:10.1016/j.gr.2015.02.009 (englisch, uncg.edu [PDF]). (abgerufen am 27. Januar 2017)
  8. ↑ Brian D. Fields, Adrian L. Melott, John Ellis, Adrienne F. Ertel, Brian J. Fry, Bruce S. Lieberman, Zhenghai Liu, Jesse A. Miller, Brian C. Thomas: Supernova triggers for end-Devonian extinctions. In: PNAS. August 2020, doi:10.1073/pnas.2013774117 (englisch).
  9. ↑ Andrew J. Retzler, Leif Tapanila, Julia R. Steenberg, Carrie J. Johnson, Reed A. Myers: Post-impact depositional environments as a proxy for crater morphology, Late Devonian Alamo impact, Nevada. In: Geosphere (Geological Society of America). Band 11, Januar 2015, S. 123–143, doi:10.1130/GES00964.1 (englisch, isu.edu [PDF]). (abgerufen am 10. Februar 2015)
  10. ↑ Siljan. In: Earth Impact Database. Planetary and Space Science Centre, Department of Earth Sciences, University of New Brunswick (Canada), abgerufen am 12. Januar 2021.
  11. ↑ Sandra Isabella Kaiser, Ralf Thomas Becker, Thomas Steuber, Sarah Zhor Aboussalam: Climate-controlled mass extinctions, facies, and sea-level changes around the Devonian–Carboniferous boundary in the eastern Anti-Atlas (SE Morocco). In: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Band 310, Nr. 3–4, Oktober 2011, S. 340–364, doi:10.1016/j.palaeo.2011.07.026 (englisch, researchgate.net [PDF]).(abgerufen am 29. Januar 2016)
  12. ↑ Paul M. Myrow, Jahandar Ramezani, Anne E. Hanson, Samuel A. Bowring, Grzegorz Racki, Michał Rakociński: High-precision U–Pb age and duration of the latest Devonian (Famennian) Hangenberg event, and its implications. In: Terra Nova. Band 26, Nr. 3, Juni 2014, S. 222–229, doi:10.1111/ter.12090 (englisch, researchgate.net [PDF]).(abgerufen am 29. Januar 2016)
  13. ↑ Buggisch, W.: Zur Geologie und Geochemie der Kellwasserkalke und ihrer begleitenden Sedimente (Unteres Oberdevon). In: Abhandlungen des Hessischen Landesamtes für Bodenforschung. Band 62, 1972, ISSN 0440-7423, DNB 720296676 (68 S.).
  14. ↑ Schindler, E.: Die Kellwasser-Krise (hohe Franse-Stufe, Ober-Devon). In: Göttinger Arbeiten zur Geologie und Paläontologie. Band 46, 1990, ISSN 0534-0403 (115 S.).
  15. ↑ Gereke, Manfred; Luppold, Friedrich Wilhelm; Piecha, Matthias; Schindler, Eberhard; Stoppel, Dieter: Die Typlokalität der Kellwasser-Horizonte im Oberharz, Deutschland. In: Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften. Band 165, Nr. 2, Juni 2014, S. 145–162, doi:10.1127/1860-1804/2014/0066 (schweizerbart.de [abgerufen am 21. Januar 2021]).