Gesteinsverwitterung könnte das Klima vor 450 Millionen Jahren beeinflusst haben

Ergebnis einer neuen Studie: Chemische Verwitterung durch Moospflanzen (Bryophyten) führt zu Absenkung des atmosphärischen CO2-Gehalts und kann globale Abkühlung verursacht haben

10. August 2016

Eine neue, in der Juli-Ausgabe von Nature Communications veröffentlichte Studie, an der auch das Max-Plank-Institut für Chemie mitgewirkt hatte, zeigt, dass die Verwitterung von Gestein, verursacht durch die ersten nicht-vaskulären Pflanzen, möglicherweise einen globalen Abkühlungseffekt hervorgerufen hat. Bis dato war es schwer zu erklären, warum das Klima sich während des Ordoviziums (vor 450 Millionen Jahren) abgekühlt hat und es zur Eiszeit gekommen ist.

Felsen im Lahntal, Deutschland, dicht bewachsen von Moosen und Flechten, die teilweise das darunterliegende Substrat verwittern.

Nicht-vaskuläre Pflanzen wie Laubmoose, Hornmoose und Lebermoose haben sich vermutlich vor etwa 450 Millionen Jahren während des Ordoviziums entwickelt. Sie verfügen zwar über keine wirklichen Wurzeln, haben aber dennoch Auswirkungen auf die Flächen, auf denen sie wachsen: Es werden verschiedene Stoffe freigesetzt, die die Mineralien im darunterliegenden Gestein zersetzen. Dies wird als „chemische Verwitterung“ bezeichnet. Nicht-vaskuläre Pflanzen und Flechten können die Verwitterungsraten des Gesteins, auf dem sie wachsen, beachtlich steigern. Dies hat bedeutende Auswirkungen auf das Klimasystem, da die chemische Verwitterung von Silikatgestein wie Granit eine Absenkung des atmosphärischen CO2-Gehalts zur Folge hat und daher zu einer globalen Abkühlung führen kann. Während dieser Verwitterung löst sich CO2 als Säure in Wasser und wird dann in die Meere transportiert, wo der Kohlenstoff in Form von Karbonatgesteinen sedimentiert.

Für ihre Studie verwendeten die Wissenschaftler ein prozessbasiertes numerisches Modell der nicht-vaskulären Vegetation, um die durch diese Organismen verursachte Verwitterung während des späten Ordoviziums zu simulieren. „Wir haben ein starkes Verwitterungspotenzial festgestellt, was bedeutet, dass das Aufkommen der ersten nicht-vaskulären Pflanzen und Flechten tatsächlich der Grund für die Eiszeiten im späten Ordovizium gewesen sein kann,“ sagt Philipp Porada, Erstautor der Veröffentlichung. Bettina Weber, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Chemie, fügt hinzu: „Durch diese Studie konnten wir belegen, dass die für verschiedene Organismen identifizierten Verwitterungsmechanismen nicht nur lokale Prozesse beeinflussen, sondern auch Auswirkungen auf globale klimatische Muster und Eiszeiten haben.“ Weber steuerte die biologischen Prozessdaten bei, die zur korrekten Modellierung biologischer Verwitterungsmechanismen nötig waren. Die Forschungsgruppe von Bettina Weber konzentriert sich auf den Einfluss des Kryptogamenbewuchses auf globale Prozesse und Nährstoffkreisläufe.

(Pressemitteilung der Stockholm University/Ergänzungen MPI für Chemie)

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