Känozoisches Eiszeitalter

❮	Ärathem	System	Serie	Alter (mya)
❮	K ä n o z o i k u m	Quartär	Holozän	0 ⬍ 0,0117
			Pleistozän	0,0117 ⬍ 2,588
		Neogen	Pliozän	2,588 ⬍ 5,333
			Miozän	5,333 ⬍ 23,03
		Paläogen	Oligozän	23,03 ⬍ 33,9
			Eozän	33,9 ⬍ 56
			Paläozän	56 ⬍ 66
	früher	früher	früher	älter

Das Känozoische Eiszeitalter ist eine geologische Epoche, die vor etwa 34 Millionen Jahren im Känozoikum (Erdneuzeit) begann und bis heute andauert. Diese Periode ist geprägt von einer Reihe von Kalt- und Warmzeiten, die das Klima und die Landschaft der Erde tiefgreifend beeinflusst haben. Der jüngste Abschnitt des Känozoischen Eiszeitalters ist das Quartäre Eiszeitalter. Es umfasst das Quartär und begann vor etwa 2,588 Millionen Jahren.

Ursachen des Känozoischen Eiszeitalters

Die Entstehung des Känozoischen Eiszeitalters ist auf eine Kombination aus geologischen und astronomischen Faktoren zurückzuführen. Eine der Hauptursachen ist die Plattentektonik. Die Kontinente haben sich im Laufe der letzten 50 Millionen Jahre erheblich verschoben, was die Zirkulation der Ozeane und damit das globale Klima beeinflusste. Die Bildung des Isthmus von Panama vor etwa 3 Millionen Jahren trennte den Atlantik vom Pazifik und veränderte die Strömungen, was zu einer Abkühlung der Arktis führte.

Zusätzlich spielten astronomische Faktoren, wie die Milanković-Zyklen, eine entscheidende Rolle. Diese Zyklen beschreiben periodische Veränderungen in der Erdumlaufbahn und Neigung, die die Sonneneinstrahlung und damit das Klima beeinflussen. Diese Zyklen haben regelmäßige Eis- und Warmzeiten im Känozoischen Eiszeitalter verursacht.

Phasen des Känozoischen Eiszeitalters

Das Känozoische Eiszeitalter wird in verschiedene Phasen unterteilt, die durch Perioden von Vergletscherung und Eisschmelze gekennzeichnet sind. Zu den bedeutendsten Phasen gehören:

• Oligozän (vor 34-23 Millionen Jahren): Die erste größere Abkühlungsphase, in der sich Eisschilde in der Antarktis bildeten.
• Miozän (vor 23-5 Millionen Jahren): Eine Periode mit mehreren Abkühlungs- und Erwärmungsphasen, in der sich die Antarktis weiter vereiste und die ersten Gletscher in Grönland entstanden.
• Pliozän (vor 5-2,6 Millionen Jahren): Eine Phase der fortschreitenden Abkühlung, die schließlich zur Vergletscherung der Nordhalbkugel führte.
• Pleistozän (vor 2,6 Millionen Jahren bis 11.700 Jahren): Die bedeutendste Phase mit mehreren großen Kaltzeiten und dazwischen liegenden Warmzeiten.
• Holozän (seit 11.700 Jahren): Eine Warmzeit, die bis heute andauert, jedoch von kleineren Klimaschwankungen geprägt ist.

Auswirkungen

Die Auswirkungen des Känozoischen Eiszeitalters auf die Erde und das Leben sind vielfältig und tiefgreifend. Während der Kaltzeiten bedeckten massive Eisschilde weite Teile Nordamerikas, Europas und Asiens. Diese Gletscher formten die Landschaft durch Erosion und Sedimentation und schufen Seen, Täler und andere geologische Strukturen, die noch heute sichtbar sind.

Die klimatischen Schwankungen hatten auch erhebliche Auswirkungen auf die Flora und Fauna. Während der Kaltzeiten mussten viele Arten ihre Lebensräume wechseln oder sich an die neuen Bedingungen anpassen. Dies führte zu einer raschen Evolution und dem Aussterben vieler Arten. Gleichzeitig schuf die isolierende Wirkung der Eisschilde auch Rückzugsräume, in denen sich neue Arten entwickeln konnten.

Auswirkungen auf die oberflächennahen Temperaturen

Das Känozoische Eiszeitalter hatte tiefgreifende Auswirkungen auf die oberflächennahen Temperaturen der Erde. Diese Auswirkungen sind eng mit den Wechselwirkungen zwischen den Eiszeiten und Warmzeiten, den Veränderungen in der atmosphärischen Zusammensetzung und den geologischen Prozessen verbunden.

Der Beginn des Känozoischen Eiszeitalters wird oft auf das Oligozän datiert, das etwa vor 34 Millionen Jahren begann. Diese Periode markierte einen bedeutenden Übergang zu kühleren globalen Temperaturen. Die Abkühlung war größtenteils auf die Bildung der Antarktischen Eiskappe zurückzuführen, die durch eine Abnahme des atmosphärischen CO₂-Gehalts und Veränderungen in den ozeanischen Strömungen gefördert wurde. Forschungen zeigen, dass die globale Durchschnittstemperatur während dieser Zeit um etwa 4-5 °C sank.

Im Miozän, etwa vor 23 bis 5 Millionen Jahren, traten weitere Abkühlungstrends auf, die durch die Ausdehnung der Antarktischen Eiskappe und die ersten Gletscherbildungen in Grönland gekennzeichnet waren. Die Durchschnittstemperaturen sanken weiter, und es kam zu einer Reihe von klimatischen Schwankungen, die die langfristige Abkühlung verstärkten.

Pleistozäne Eiszeiten und Temperaturzyklen

Das Pleistozän, das vor etwa 2,6 Millionen Jahren begann, ist bekannt für seine wiederholten Eiszeiten, die durch Milanković-Zyklen (periodische Änderungen in der Erdumlaufbahn und Achsneigung) angetrieben wurden. Während der Kaltzeiten des Pleistozäns sanken die globalen Durchschnittstemperaturen um bis zu 10 °C im Vergleich zu den Warmzeiten. Diese Abkühlung führte zu erheblichen Veränderungen in den Klimazonen der Erde, wobei große Teile der Nordhalbkugel von Eisschilden bedeckt waren.

Während der Warmzeiten stiegen die Temperaturen wieder an, jedoch waren sie oft immer noch kühler als die heutigen Durchschnittstemperaturen. Die Schwankungen zwischen den Eis- und Warmzeiten führten zu erheblichen klimatischen Veränderungen, die sowohl die terrestrischen als auch die marinen Ökosysteme beeinflussten.

Holozän und aktuelle Temperaturtrends

Das Holozän, das vor etwa 11.700 Jahren begann, ist die aktuelle Warmzeit innerhalb des Känozoischen Eiszeitalters. Diese Periode war durch relativ stabile und wärmere Temperaturen gekennzeichnet, die die Entwicklung der menschlichen Zivilisation begünstigten. Die globalen Durchschnittstemperaturen während des Holozäns lagen im Durchschnitt etwa 1-2 °C höher als während der letzten Eiszeit.

Jedoch sind die gegenwärtigen Temperaturtrends auch durch menschliche Aktivitäten mit beeinflusst. Seit der industriellen Revolution hat der Ausstoß von Treibhausgasen wie CO₂ und Methan mit zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen beigetragen. Wissenschaftliche Modelle und Beobachtungen zeigen, dass die Temperaturen seit dem späten 19. Jahrhundert um etwa 1,1 °C gestiegen sind, was vermutlich teilweise auch auf die verstärkte Freisetzung von Treibhausgasen zurückzuführen ist.

Temperaturverlauf im Känozoikum

Abkühlung während der Kaltzeiten

Diagramm der Milanković-Zyklen wie sie für die letzte 1 Million Jahre berechnet wurden, mit den Zyklen der Präzession (Precession)^* und der Neigung der Erdachse (Obliquity) sowie der Exzentrizität der Erdbahn (Excentricity). Zudem aufgetragen sind die daraus berechneten Schwankungen der Intensität der Solarstrahlung (Solar Forcing) sowie der aus geologischen Klima-Proxys ermittelte Wechsel der Kalt- und Warmzeiten im jüngeren Pleistozän (Stages of Glaciation).

^* Hier dargestellt in Form des sogenannten Präzessionsindex, der die Schwankungen der Exzentrizität der Erdbahn als Faktor enthält

Während der Kaltzeiten des Känozoischen Eiszeitalters, insbesondere im Pleistozän, sanken die globalen Durchschnittstemperaturen erheblich. Diese Kaltzeiten waren durch die Bildung großer Eisschilde in den Polarregionen und in höheren Breiten gekennzeichnet. In den extremsten Phasen dieser Eiszeiten konnten die Temperaturen in den mittleren Breiten um bis zu 10 °C niedriger sein als die heutigen Durchschnittstemperaturen.

Die Mechanismen hinter diesen Abkühlungen sind komplex und umfassen eine Verringerung der Sonneneinstrahlung aufgrund von Änderungen der Erdbahn und der Achsneigung der Erde (→ Milanković-Zyklen), eine erhöhte Albedo (Rückstrahlvermögen) durch die Ausdehnung der Eisschilde und Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation. Diese Faktoren führten zu einer Verstärkung der Abkühlung und einer weiteren Ausdehnung der Eisflächen.

Erwärmung während der Warmzeiten

In den Warmzeiten, die zwischen den Kaltzeiten auftraten, kam es zu einem erheblichen Anstieg der Temperaturen. Diese Perioden waren durch das Abschmelzen der Eisschilde und eine Reduktion der Albedo gekennzeichnet, was zu einer verstärkten Absorption der Sonnenenergie führte. Ein bekanntes Beispiel ist das Ende der letzten Eiszeit vor etwa 11.700 Jahren, das den Beginn des Holozäns markiert. Während dieser Zeit stiegen die globalen Temperaturen schnell an, was zu einer Erwärmung um mehrere Grad Celsius führte.

Langfristige Abkühlungstrends im Känozoikum

Trotz der periodischen Schwankungen zwischen Kalt- und Warmzeiten zeigt der langfristige Temperaturtrend im Känozoikum eine allgemeine Abkühlung. Diese Abkühlung begann vor etwa 34 Millionen Jahren im späten Eozän und setzte sich im Oligozän, Miozän und Pliozän fort. Verschiedene geologische Prozesse, wie die Bildung der antarktischen Eisschilde und die Verringerung der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen, trugen zu diesem Abkühlungstrend bei.

Geologische Beweise, wie die Analyse von Sauerstoffisotopen in Foraminiferenfossilien, bestätigen diesen langfristigen Abkühlungstrend. Diese Isotopenanalysen ermöglichen es, die historischen Temperaturen und die Eismassen der Erde zu rekonstruieren.

Mechanismen der Temperaturveränderungen

Die Veränderungen der oberflächennahen Temperaturen im Känozoischen Eiszeitalter können auf mehrere Schlüsselmechanismen zurückgeführt werden:

1. Treibhausgase: Änderungen in der Konzentration von Treibhausgasen wie CO2 und Methan haben direkten Einfluss auf die globalen Temperaturen. Eine Abnahme dieser Gase führte zu Abkühlungsphasen, während ihre Zunahme zu Erwärmungsperioden beitrug.
2. Eisschildbildung und -schmelze: Die Bildung und das Abschmelzen von Eisschilden beeinflussten die Albedo (Rückstrahlvermögen) der Erde. Mehr Eis bedeutete eine höhere Albedo und damit eine stärkere Reflexion der Sonnenstrahlung, was zu Abkühlung führte. Umgekehrt führte das Schmelzen von Eis zu einer geringeren Albedo und einer stärkeren Absorption von Sonnenstrahlung, was Erwärmung verursachte.
3. Ozeanische und atmosphärische Zirkulation: Veränderungen in den Meeresströmungen und atmosphärischen Zirkulationsmustern beeinflussten den Wärmetransport auf der Erde und trugen zu regionalen und globalen Klimaveränderungen bei.

Auswirkungen auf den Meeresspiegel

Zwei Rekonstruktionen der Verlaufskurve des eustatischen Meeresspiegels vom Kambrium (rechts) bis heute (links). Der schwarze Balken links unten verdeutlicht die Spanne der eustatischen Meeresspiegel­schwankungen während des Pleistozäns (zur besseren Lesbarkeit etwas vom linken Rand abgerückt).

Das Känozoische Eiszeitalter hatte erhebliche Auswirkungen auf den globalen Meeresspiegel. Diese Effekte sind eng mit den klimatischen Schwankungen und den Phasen der Vergletscherung und Eisschmelze verbunden. Im Folgenden werden die wichtigsten Aspekte und Mechanismen erläutert.

Meeresspiegelveränderungen während der Kaltzeiten

Meeresspiegel von vor 20.000 Jahren bis heute

Während der Kaltzeiten, insbesondere im Pleistozän, bildeten sich massive Eisschilde, die große Mengen Wasser in Form von Eis speicherten. Diese Eisschilde bedeckten weite Teile Nordamerikas, Europas und Asiens. Die Folge war ein signifikanter Rückgang des Meeresspiegels. Schätzungen zufolge sank der Meeresspiegel während der Höhepunkte der Eiszeiten um bis zu 120 Meter im Vergleich zu heutigen Werten.

Die Bildung dieser großen Eismassen entzieht den Ozeanen Wasser, wodurch der globale Meeresspiegel sinkt. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die letzte große Eiszeit, die vor etwa 20.000 Jahren ihren Höhepunkt erreichte. Damals waren weite Teile des nordamerikanischen Kontinents vom Laurentidischen Eisschild bedeckt, was zu einem erheblichen Absinken des Meeresspiegels führte.

Meeresspiegelveränderungen während der Warmzeiten

Im Gegensatz dazu führten die Warmzeiten, in denen die Eisschilde teilweise oder vollständig abschmolzen, zu einem Anstieg des Meeresspiegels. In diesen Perioden wurde das im Eis gespeicherte Wasser wieder in die Ozeane zurückgeführt. Ein prominentes Beispiel ist das Ende der letzten Eiszeit vor etwa 11.700 Jahren, das den Beginn des Holozäns markierte. Während dieser Zeit stieg der Meeresspiegel schnell an, da die großen Eisschilde in Nordamerika und Eurasien schmolzen.

Langfristige Trends und Schwankungen

Über die gesamte Dauer des Känozoischen Eiszeitalters hinweg haben diese Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten zu periodischen Schwankungen des Meeresspiegels geführt. Diese Schwankungen sind nicht nur auf die großen Eiszeiten des Pleistozäns beschränkt, sondern traten auch während früherer Phasen des Känozoikums auf, wenn auch in geringerem Maße.

Auswirkungen auf die Küstengebiete und marine Ökosysteme

Die Meeresspiegelveränderungen hatten tiefgreifende Auswirkungen auf die Küstengebiete und die marinen Ökosysteme. Während der Kaltzeiten führten die niedrigeren Meeresspiegel zur Bildung von Landbrücken, wie der Beringlandbrücke, die Asien und Nordamerika verband. Diese Landbrücken ermöglichten die Migration von Tieren und Menschen zwischen den Kontinenten.

Umgekehrt führten die höheren Meeresspiegel während der Warmzeiten zu Überflutungen von Küstenregionen und zur Bildung neuer Küstenlinien. Dies hatte auch Auswirkungen auf die menschlichen Siedlungen, die sich an die verändernden Küstenlinien anpassen mussten. Zudem beeinflussten die Schwankungen des Meeresspiegels die marinen Lebensräume, indem sie beispielsweise flache Schelfmeere vergrößerten oder verkleinerten und somit die Verfügbarkeit von Lebensräumen für marine Organismen veränderten.

Heutige Bedeutung und zukünftige Entwicklungen

Das Känozoische Eiszeitalter dauert bis heute an und beeinflusst weiterhin das Klima und die Umwelt. Die gegenwärtige Warmzeit, das Holozän, ist durch menschliche Aktivitäten wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Abholzung von Wäldern geprägt, was zu einem Anstieg der globalen Temperaturen und zum Schmelzen der verbleibenden Eisschilde in Grönland und der Antarktis führt. Dies trägt bereits jetzt zu einem Anstieg des Meeresspiegels bei und könnte in Zukunft zu erheblichen Herausforderungen für Küstenregionen weltweit führen. Inwieweit diese durch menschliche Aktivitäten mitverursacht Erwärmung die natürlichen Zyklen des Eiszeitalters stören und zu einem tiefergreifenden Klimawandel führen könnten, wird derzeit kontrovers diskutiert.

Siehe auch

Känozoisches Eiszeitalter - Artikel in der deutschen Wikipedia

Literatur

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