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Cryogenium

zweite Periode im Neoproterozoikum
Äonothem/
Äon
Ärathem/
Ära
System/
Periode
≈ Alter (mya)
höher/jünger höher/jünger höher/jünger jünger
Protero-
zoikum
Neoprotero-
zoikum
Ediacarium 635–541
Cryogenium 720–635
Tonium 1.000–720
Mesoprotero-
zoikum
Stenium 1.200–1.000
Ectasium 1.400–1.200
Calymmium 1.600–1.400
Paläoprotero-
zoikum
Statherium 1.800–1.600
Orosirium 2.050–1.800
Rhyacium 2.300–2.050
Siderium 2.500–2.300
tiefer/älter tiefer/älter älter

Das Cryogenium ist die zweite Periode des Neoproterozoikums. Ihr Beginn ist bei ungefähr 720 Millionen Jahren BP festgesetzt,[1] ihr Ende bei 635 Millionen Jahren BP. In der Evolution der Organismen spielte es wahrscheinlich eine bedeutende, jedoch bislang weitgehend unverstandene Rolle.

Das Cryogenium folgt dem Tonium und wird vom Ediacarium abgelöst, in dem es zu einer großen Entfaltung mehrzelliger Lebewesen kam.

NamensgebungBearbeiten

Der Name Cryogenium ist vom Altgriechischen κρύος (kryos) mit der Bedeutung kalt bzw. Eis und γένεσις (genesis) mit der Bedeutung Geburt, Entstehung abgeleitet. Der Name spielt auf die damalige annähernd globale Vereisung der Erde an.

Ereignisse während des CryogeniumsBearbeiten

EiszeitenBearbeiten

In die Periode des Cryogeniums fallen die Sturtische (720 bis 658 Millionen Jahre BP) und Marinoische Eiszeit (655 bis 635 Millionen Jahre BP) mit annähernd globaler Vereisung (siehe „Schneeball Erde“). Allerdings ist das Ausmaß der Vereisung durch neuere Forschungsergebnisse etwas relativiert worden und die kritischen Stimmen mehren sich.[2] Am Äquator bestanden wohl doch eisfreie Gebiete. Viele neuere Modelle gehen heute eher von einer „Slushball Earth“ (aus dem Englischen übersetzt mit Schneematscherdball) aus.[3]

Die sich anschließende Gaskiers-Eiszeit (ca. 579 Millionen jahre BP[4]) gehört bereits zum Ediacarium. Möglicherweise war der Sturtischen Eiszeit noch eine Vereisung vorausgegangen, die so genannte Kaigas-Eiszeit um 750 Millionen Jahren BP, die aber nicht so deutlich dokumentiert ist.[5]

Bei den glazigenen Ablagerungen des Cryogeniums handelt es sich vorwiegend um Diamiktite oder proximale, proglaziale Sedimente, die in passiven Riftgräben während des Auseinanderbrechens von Rodinia abgesetzt wurden. Sie finden sich auf vielen der damaligen Paläo- und Mikrokontinente, wie beispielsweise westliches Nordamerika, China, Australien, Westafrika, Südamerika und Oman. In der Schichtenabfolge zeichnen sich die glazigenen Sedimente durch ihr abruptes Einsetzen, aber genauso auch durch ihr jähes Verschwinden aus. Gewöhnlich werden sie von so genannten Hutkarbonaten (Englisch cap carbonates) abgeschlossen, die ungewöhnliche sedimentologische, geochemische und Isotopenverhältnisse an den Tag legen. Die Hutkarbonate (meist Kalke, aber auch Dolomite) entstanden unter steigendem Meeresspiegel nach Beendigung der Vereisungen.[6]
Die beiden, für das Cryogenium charakteristischen Vereisungen waren von starken, positiven und negativen Exkursionen der δ13C-Werte begleitet.[7]
Nach fast 1000 Millionen Jahre währender Abwesenheit kehrten die Bändererze erneut wieder und in ihrem Gefolge Phosphorite und Manganerze. Während des Cryogeniums wurden auch weltweit Schwarzschiefer abgelagert.[8] Der Sulfatgehalt des Meerwassers nahm einen niedrigen Wert ein.[9]

Noch vor Beginn des Cryogeniums begann der Superkontinent Rodinia um 750 Millionen Jahren BP auseinanderzubrechen und der umgebende Ozean Mirovia schloss sich allmählich. Als Neuformation sollte während des Ediacariums der Superkontinent Pannotia mit dem Ozean Panthalassa hervorgehen. Die Ursachen der weltumspannenden Vereisungen dürften wahrscheinlich in diesem Auseinanderbrechen Rodinias begründet sein, da die Kontinentfragmente gen Äquator drifteten und sich dort ansammelten. Der Riftvorgang hatte gleichzeitig zu einem Herausheben der Kontinentbruchstücke geführt. Beide Effekte zusammengenommen hatten letztlich die Albedo und gleichzeitig die Erosionsrate erhöht und somit über eine Erniedrigung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre die weltweite Abkühlung in Gang gesetzt. Die beginnende Abkühlung reduzierte ihrerseits wiederum die biologische Aktivität.[10]

MeteoriteneinschlagBearbeiten

In die Zeit des Cryogeniums fällt der Einschlagkrater von Strangways im Northern Territory Australiens. Der Impakt erfolgte vor 646 ± 42 Millionen Jahren, der Durchmesser des Kraters betrug mehr als 24, möglicherweise sogar bis 40 Kilometer.

Biologische EntwicklungBearbeiten

 
Die Amöbengattung Arcella unter dem Mikroskop

Aus dem Cryogenium liegen sog. „vasen-förmige Mikrofossilien“ vor, die sich mit einiger Wahrscheinlichkeit auf die Hüllen von Arcellinida, einer Gruppe der gehäusetragenden Amöben (Thecamoeben) beziehen lassen. Entgegen früherer Annahmen war die Gruppe aber bereits vor der Sturtischen Vereisung im Fossilbericht präsent.[11] Mikrofossilien liegen auch von den Acritarcha, einer problematischen Gruppe, die oft als Zysten oder Dauerstadien unbekannter einzelliger Eukaryoten interpretiert wird, vor. Vielzellige Algen müssen, durch den berühmten Fund von Bangiomorpha pubescens nachgewiesen, bereits lange Zeit vorher existiert haben[12], auch wenn unzweideutige Fossilfunde aus dem Cryogenium selbst fehlen. Der Fund eines Otavia antiqua genannten Fossils[13], das von seinen Entdeckern den Schwämmen zugeordnet worden ist, würde auch den Ursprung der vielzelligen Tiere ins Cryogenium oder eine frühere Epoche datieren; die Deutung als Schwamm wird aber von anderen Forschern bestritten[14], so dass die Existenz von Metazoa im Cryogenium unsicher ist. Funde wie rätselhafte, scheibenartige Fossilien aus China, als „Jinxian Biota“ beschrieben[15][16] könnten möglicherweise eukaryotische vielzellige Organismen repräsentieren, sind aber in ihrer Zuordnung völlig unsicher.

Schlüsselmikrofossilien des Cryogeniums:

StratigraphieBearbeiten

Bedeutende Sedimentbecken und geologische FormationenBearbeiten

LiteraturBearbeiten

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Chart. International Commission on Stratigraphy. Archiviert vom Original am 13. Januar 2017. Abgerufen am 14. Februar 2017.
  2. Emmanuelle Arnaud: Giant cross-beds in the Neoproterozoic Port Askaig Formation, Scotland: implications for snowball Earth. In: Sedimentary Geology, 165 (1–2), Amsterdam 2004, S. 155–174, ISSN 0037-0738, DOI:10.1016/j.sedgeo.2003.11.015
  3. Małgorzata Moczydłowska: The Ediacaran microbiota and the survival of Snowball Earth conditions. In: Precambrian Research, 167 (1–2): Amsterdam 2008, S. 1–15, ISSN 0301-9268, DOI:10.1016/j.precamres.2008.06.008
  4. Judy P. Pu, Samuel A. Bowring, Jahandar Ramezani, Paul Myrow, Timothy D. Raub, Ed Landing, Andrea Mills, Eben Hodgin, Francis A. MacDonald: Dodging snowballs: Geochronology of the Gaskiers glaciation and the first appearance of the Ediacaran biota. In: Geology. Band 44, Nr. 11, 2016, S. 955, doi:10.1130/G38284.1.
  5. Macdonald, F. A. u. a.: Calibrating the Cryogenian. In: Science. Band 327, 2010, S. 1241–1243, doi:10.1126/science.1183325.
  6. James, N. P. u. a.: Later Neoproterozoic cap carbonates: Mackenzie Mountains, northwestern Canada: precipitation and global glacial meltdown. In: Canadian Journal of Earth Sciences. Band 38, 2001, S. 1229–1262.
  7. Kirschvink, J. L. u. a.: Paleoproterozoic snowball Earth: Extreme climatic and geochemical global change and its biological consequences. In: Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. Band 97, 2000, S. 1400–1405.
  8. Condie, K. C. u. a.: Precambrian superplumes and supercontinents: a record in black shales, carbon isotopes and paleoclimates? In: Precambrian Research. Band 106, 2001, S. 239–260.
  9. Hurtgen, M. T. u. a.: The sulfur isotopic composition of Neoproterozoic seawater sulfate: implications for a snowball earth? In: Earth and Planetary Science Letters. Band 203, 2002, S. 413–429.
  10. Van Kranendonk, M. J.: Chapter 16. A chronostratigraphic division of the Precambrian: Possibilities and Challenges. In: The Geologic Time Scale 2012. Elsevier B. V., 2012, doi:10.1016/B978-0-444-59425-9.00016-0.
  11. Daniel J.G. Lahr, Anush Kosakyan, Enrique Lara, Edward A.D. Mitchell, Luana Morais, Alfredo L. Porfirio-Sousa, Giulia M. Ribeiro, Alexander K. Tice, Tomas Panek, Seungho Kang, Matthew W. Brown (2019): Phylogenomics and Morphological Reconstruction of Arcellinida Testate Amoebae Highlight Diversity of Microbial Eukaryotes in the Neoproterozoic. Current Biology (in press) doi:10.1016/j.cub.2019.01.078.
  12. Timothy M. Gibson, Patrick M. Shih, Vivien M. Cumming, Woodward W. Fischer, Peter W. Crockford, Malcolm S.W. Hodgskiss, Sarah Wörndle, Robert A. Creaser, Robert H. Rainbird, Thomas M. Skulski, Galen P. Halverson (2017): Precise age of Bangiomorpha pubescens dates the origin of eukaryotic photosynthesis. Geology 46 (2): 135-138. doi:10.1130/G39829.1
  13. Brain, C. K. u. a.: The first animals: ca. 760-million-year-old sponge-like fossils from Namibia. In: S. Afr. J. Sci. Band 108(8), 2012, S. 1–8, doi:10.4102/sajs.v108i1/2.658.
  14. Jonathan B. Antcliffe, Richard H. T. Callow, Martin D. Brasier (2014): Giving the early fossil record of sponges a squeeze. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society 89 (4): 972-1004. doi:10.1111/brv.12090.
  15. Xingliang Zhang, Hong Hua, Joachim Reitner (2006): A new type of Precambrian megascopic fossils: the Jinxian biota from northeastern China. Facies 52: 169–181. doi:10.1007/s10347-005-0027-z
  16. Cui Luo, Maoyan Zhu, Joachim Reitner (2016): The Jinxian Biota revisited: taphonomy and body plan of the Neoproterozoic discoid fossils from the southern Liaodong Peninsula, North China. Paläontologische Zeitschrift 90 (2): 205-224. doi:10.1007/s12542-016-0289-5