Unsere beiden berühmten „Streithähne“, Adam Sedgwick und Roderick Murchison, benannten auch das Devon, heute die vierte Periode des Paläozoikums. Im Jahr 1839, als sie diesen Namen wählten, waren die beiden allerdings noch beste Freunde, die häufig zusammen auf Fossilienjagd gingen und ihre Ergebnisse meist gemeinsam veröffentlichten. Zusammen untersuchten sie auch die Ablagerungen des Old Red Sandstone in Nordengland und Schottland, sowie ähnliche Gesteine in Wales (Pembrokeshire) und auch in Südengland, dort vor allem in der Grafschaft Devon. Diese stand letzten Endes auch Pate für die Namensgebung.
Die Forschungsgeschichte des Devons
Schon seit 1831 waren die beiden Geologen dort regelmäßig unterwegs. Vom Old Red Sandstone, der mancherorts eine Mächtigkeit von beinahe 3.000m erreicht, waren sie tief beeindruckt. Vor allem Murchison arbeitete deshalb darauf hin, ihn zu einem geologischen System (bzw. zu einer Periode in der Erdgeschichte) zu machen. Es erschien den beiden Geologen auch aus wirtschaftlicher Sicht wichtig, hier einen geologischen Schnittpunkt zu setzen. Die Obergrenze dieser Gesteine war nämlich auch für den Bergbau wichtig: oberhalb dieser Grenze befanden sich schließlich die mächtigen Kohlelagerstätten des Karbons (das seinen Namen bereits 1822 erhalten hatte). Murchison und Sedgwick gelang es zu beweisen, dass der Old Red Sandstone älter war als diese Kohleschichten.
1836 kamen sie bei ihren weiteren Untersuchungen zum Ergebnis, dass die Geologie in der Grafschaft Devon aber nicht so einfach war wie an der südwalisischen Küste. Sie fanden dort stark gestörte und gefaltete Schichten vor, zu einem großen Teil aus Grauwacken und Schiefern. Diese waren zuvor noch in Sedgwicks Kambrium und Murchisons Silur gestellt worden. Sie erkannten auch Parallelen zu vielen Fischfossilien, die ihnen bereits in Schottland aufgefallen und auch in den südenglischen Schichten zu finden waren. Im Kambrium und im Silur kamen diese Fossilien dagegen nicht vor. Das machte den beiden klar, dass sie hier eine ganz andere Gesteinsschicht vorliegen hatten. Im Winter 1838/1839 versuchten Murchison und Sedgwick, zusammen mit James de Carle Sowerby und William Lonsdale, eine Ordnung in die Fossilien aus Devon zu bringen. Sie kamen zu der Überzeugung, dass tatsächlich ein eigenständiges System zwischen Silur und Karbon existieren müsse.
Das Devon in Belgien, Frankreich, und Deutschland
Ihre Theorie blieb in der Fachwelt allerdings nicht unkritisiert. Erst im Frühjahr 1839 konnten Sedgwick und Murchison ihren Aufsatz mit dem Titel „Devon“ vorstellen und ihre Gegner weitestgehend überzeugen. Um weitere Beweise für ihr Devon zu liefern, unternahm Murchison zunächst allein auch Forschungsreisen aufs europäische Festland. Sedgwick konnte ihn wegen gesundheitlicher Probleme zunächst nicht begleiten.
Murchison forschte zunächst in den Ardennen Belgiens, in der französischen Eifel und auch in Deutschland im Taunus und Harz, und stellte seine Ergebnisse auch der Société géologique de France in Paris vor, wo es allerdings zu einer hitzigen Debatte kam. In Bonn traf Murchison schließlich wieder auf seinen Freund Sedgwick, und zusammen unternahmen sie weitere Ausflüge ins Lautenthal, ins Okertal und ins Bodetal. Außerdem forschten sie im Fichtelgebirge. Überall fanden sie viele Belege für ihr Devon, die sie 1840 publizierten und ihre Theorie zementieren konnten. Noch heute können Fossiliensammler in Deutschland viele eindrucksvolle Zeugnisse aus dieser interessanten Zeit finden.
Das Devon in Russland
Während der gesundheitlich immer noch angeschlagene Sedgwick in England verweilte, ging Murchison auf eine weitere Expedition nach Osteuropa. Sein Reisebegleiter war diesmal der französische Geologe Édouard de Verneuil. Nach einem kurzen Aufenthalt in Berlin, wo die beiden auch die deutschen Koryphäen der Geologie, wie Alexander von Humboldt, Christian Gottfried Ehrenberg und Gustav Rose kennenlernten, brachen sie nach St. Petersburg auf. Zu ihrer Reisegruppe gehörte außerdem Alexander Graf Keyserlin. In Russland fanden sie zwar keine Kalksteine und Schiefer, wie sie eigentlich erwartet hatten, dafür aber Tongesteine mit ähnlichen Fisch-Fossilien wie im Old Red Sandstone. Murchison hatte also auch in Russland Belege für seine Devon-Theorie gefunden, die er im Herbst 1840 in Glasgow vorstellte und publizierte. Der russische Zar Nikolaus I. schenkte Murchison in Anerkennung seiner Verdienste für Russland eine prachtvolle Vase aus einem großen Stück Belorezker Quarzit, die in der berühmten Steinschleiferei Kolywan gefertigt worden war.
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Gliederung des Devons
Heute ist das Devon in drei Epochen (Unter-, Mittel- und Oberdevon) untergliedert. Das Unterdevon umfasst außerdem die Alter Lochkovium, Pragium und Emsium. Das Mitteldevon ist in die Alter Eifelium und Givetium untergliedert. Den Abschluss des Oberdevons bilden die Alter Frasnium und Famennium. Die Untergrenze zum Silur ist seit 1972 durch das Erstauftreten der Graptolithen-Art Monograptus uniformis definiert und liegt bei 419,2 Ma. Die Obergrenze zum Karbon bildet das Erstauftreten eines Conodonten, Siphonodella sulcata. Das Devon endete entsprechend vor 358,9 Ma und dauerte insgesamt somit 60,3 Ma.
Das Lochkovium
Das erste Alter des Unterdevons wurde 1958 beim 24. Geologischen Kongress in Montreal nach dem Ortsteil Lochkov im Südwesten von Prag benannt. Dort sind viele Gesteine aus dieser Zeit aufgeschlossen. Das Lochkovium dauerte insgesamt etwa 8,4 Ma.
Geographie im Unterdevon
Im frühen Unterdevon driftete das Hun-Superterran, das bereits im Silur vom Großkontinent Gondwana abgebrochen war, allmählich nach Norden. Dort verschmolzen nun auch die beiden Urkontinente Laurentia und Baltica endgültig miteinander, zum neuen, nördlichen Großkontinent Laurussia. Dieser paläozoische Kontinent wird auch „Old-Red-Kontinent“ genannt, nach dem roten Old-Red-Sandstein, der in dieser Zeit dort abgelagert wurde. Auf Laurussia wuchs nun die kaledonische Gebirgskette immer weiter in die Höhe. Die heutigen Gebirgszüge Skandinaviens, Schottlands, Neufundlands und die Appalachen sind Überbleibsel dieses einst gewaltigen Höhenzuges, das im Devon die höchsten Gipfel der Welt bildete. Manche dürften sogar höher als der heutige Himalaya gewesen sein.
Im Obersilur war außerdem auch eine Gruppe von Kleinkontinenten, die früher als Armorica-Gruppe, heute zumeist als Hun-Superterran bezeichnet werden, vom Nordrand Gondwanas abgebrochen. Zwischen dem Hun-Superterran (bzw. Armorica) und Gondwana öffnete sich dadurch ein neues Meer: die Paläotethys. Die Kleinkontinente drifteten nun nach Norden auf Laurussia zu. Zwischen Laurussia und Gondwana lag der Rheische Ozean. Gondwana befand sich zum Beginn des Devons noch über dem Südpol. Als sich Gondwana jedoch immer weiter nordwärts bewegte, zog es die kalten Meeresströmungen ab, sodass sich das Klima im Laufe des Devons erwärmte.
Das Pragium
Auch das nächstfolgende Zeitalter wurde 1958 benannt, wie man leicht erkennen kann nach der tschechischen Hauptstadt Prag. In der deutschsprachigen Literatur wird außerdem oft auch der Begriff „Siegenium“ verwendet, da sich die Siegener Schichten im Siegerland zu jener Zeit bildeten. Das Pragium begann vor 410,8 Ma.
Im Pragium, aber auch schon im Lochkovium entwickelten sich sowohl die Landpflanzen, aber in den Meeren auch die Fische immer weiter. Das Devon wird deshalb auch als das Zeitalter der Fische bezeichnet. Im Untersilur waren vor allem noch kieferlose Fische wie z.B. Drepanaspis und Errivaspis häufig. Aber auch Stachelhaie (Acanthodii) und Panzerfische (Placodermi) brachten zu jener Zeit schon einige größere Exemplare hervor. Die Haie (Selachiformes) gehörten im Unterdevon ebenfalls schon zur Artenvielfalt mit dazu, obwohl Haie damals noch ganz anders aussahen als heute. Aus dem Unterdevon sind allerdings bislang nur ihre Schuppen überliefert.
Aufgrund fehlender Fossilien ist es deshalb leider schwierig zu bestimmen, wann und wo sich bestimmte Entwicklungsprozesse genau ereignet haben. So kann man z.B. nicht mit Sicherheit sagen, ob es im Unterdevon überhaupt schon die ersten Kiefer- und Zahntragenden Fische gab. Zähne haben sich nämlich bei allen Fischen unabhängig voneinander entwickelt, und zwar aus den Hautschuppen, die in ihrer Lippenregion saßen. Die Kiefer bildeten sich dagegen aus einem vorderen Kiemenbogen. Sicher ist nur, dass die große Klasse der kieferlosen Fische (Pteraspidomorphi), die Fischfauna des Devons entscheidend prägte, während des Oberdevons endgültig ausstarb. Sie wurden nun von den kiefertragenden Fischen verdrängt.
Das Emsium
Das letzte Alter des Unterdevons ist nach Bad Ems im Taunus benannt. Schon 1900 führte Henry de Dorlodot den Begriff in die wissenschaftliche Literatur ein. Es begann vor 407,6 Ma.
Im Emsium kollidierten einige der nach Norden gedrifteten Teile des Hun-Superterrans unter Subduzierung des Rheischen Ozeans mit den ersten Krustenschollen von Laurussia. Dort bildete sich nun auch ein Meer, bzw. eine ozeanisierte Kontinentale Kruste mit vielen Schelfbereichen: der Rhenoherzynische Ozean. Diese Flachmeere waren bald ein Tummelplatz für eine ganz neue Tiergruppe: die ersten Ammoniten traten in Erscheinung. Diese Kopffüßer mit ihren spiralförmigen Gehäusen sollten bald zu den erfolgreichsten und häufigsten Meerestieren überhaupt gehören. Schon im Mitteldevon werden sie oft als Leitfossilien herangezogen. Bis zum Ende der Kreidezeit stellen Ammoniten somit eine wichtige Orientierungshilfe für Geologen bei der Altersbestimmung von Gesteinen dar.
Auch an Land sah das Emsium eine ganze Reihe neuer evolutionärer Fortschritte. Gattungen wie Rhynia, Horneophyton oder Asteroxylon gehören zu den am besten bekannten Pflanzenfossilien des Unterdevons. Sie waren jetzt auch fest mit dem Erdboden verbunden, besaßen ein Wurzelwerk und viele Pflanzen bildeten auch bereits Symbiosen mit Pilzen. Tierfossilien fehlen weitestgehend, allerdings kann man davon ausgehen, dass sich an Land bereits viele bodenbewohnende Arthropoden wie Tausend- und Hundertfüßer, Skorpione und Spinnen tummelten, die jetzt auch keine Kiemen mehr besaßen und somit nur an Land atmen konnten. Auch die Insekten dürften in dieser Zeit erstmalig aufgetreten sein, wahrscheinlich trennten sie sich hier von den Krebstieren (Crustacea). Landwirbeltiere gab es allerdings noch nicht.
Das Eifelium und das Givetium
Das Mitteldevon ist ein relativ „kurzer“ Einschub zwischen dem Unter- und Obersilur. Seine beiden Alter Eifelium und Givetium dauerten zusammen nur 10,6 Ma. Das gesamte Mitteldevon war damit kürzer als das vorausgehende Emsium und etwa genauso lang wie das auf sie folgende Frasnium. Wir wollen es hier also zusammengefasst betrachten. Das Eifelium (ab 393,3 Ma) ist nach dem Höhenzug der Eifel benannt, das Givetium (ab 387,7 Ma) nach dem Ort Givet in den französischen Ardennen.
Im Mittedevon kollidierten Teile des Hun-Superterrans mit Laurussia und bildeten eine langgezogene Landzunge, sodass der Rhenoherzynische Ozean zu einer großen, flachen Bucht wurde. Dort teilten sich die Haie, Panzerfische und Stachelhaie ihren Lebensraum nicht nur mit zahlreichen Kopffüßern und Seeskorpionen. Auch die Knochenfische wurden immer artenreicher. Eine Gruppe war im Mitteldevon besonders erfolgreich: die ersten Fleischflosser (Sarcopterygia), wie z.B. Livoniana oder Platycephalichthys. Diese Fische lebten wahrscheinlich benthisch, bewohnten also die schlammigen Grundzonen von Flussmündungen, Seen und Flussläufen. Ihre kräftigen Vordergliedmaßen setzten sie dazu ein, im Schlamm nach Nahrung zu suchen, aber auch, um sich bei Gefahr im Grund einzugraben. Die Selektion begünstigte daher, dass ihre Gliedmaßen immer kräftiger wurden. Sie waren die Vorfahren der Lungenfische, Quastenflosser und schließlich auch der Landwirbeltiere – also auch von uns Menschen.
Das Frasnium
Das erste Alter des Oberdevons, das Frasnium, wurde nach der Ortschaft Frasnes-lez-Couvin in Belgien benannt. Es begann vor etwa 382,7 Ma. Im Frasnium begannen geologische Prozesse, die zu einer Kettenreaktion verschiedener Ereignisse führten. Sowohl auf geologischer, klimatischer als auch biologischer Ebene kam es jetzt zu so großen Veränderungen, dass die Erde und ihre Bewohner kaum noch wiederzuerkennen waren.
Die Großkontinente Gondwana und Laurussia drifteten weiter aufeinander zu. Der Rhenoherzynische Ozean wurde dadurch langsam wieder geschlossen und verlandete. Entlang der Grenze der beiden Kontinentalplatten kam es in der Folge immer wieder zu Erdbeben und verheerenden Vulkanausbrüchen. Der Meeresspiegel stieg u.a. durch unterseeische Auffaltung weiter stark an und erreichte im Frasnium einen ersten Höhepunkt. Die globalen Durchschnittstemperaturen sanken, in höheren Lagen, aber vor allem im Bereich des Südpols bildeten sich sogar Gletschermassive. Da die Polargebiete aber nicht komplett von Eis überzogen waren, kann man hier noch nicht von einem Eiszeitalter sprechen.
Ansonsten herrschte überall weiterhin ein gemäßigtes bis subtropisches Klima vor. In den sumpfigen, tropischen Gebieten entstanden nun die ersten Wälder, in denen die ersten richtigen Baumriesen wuchsen. Am Boden wuchsen Bärlappe, Urfarne und Moose. Durch diese Wälder entstanden die ersten Kohlevorkommen der Erdgeschichte. Die zunehmende Biomasse der Landpflanzen, aber auch das Plankton in den vielen Flachmeeren trieben den Sauerstoffgehalt in die Höhe. Er stieg nun auch mehr als 20% und erreichte damit schon einen ähnlichen Wert wie heute.
Die Tierwelt des Oberdevons
Der steigende Meeresspiegel schuf einen immer größeren Lebensraum für Tiere des Brackwassers und der Uferzonen. Da die Randbereiche der Meere von zahlreichen Flusskanälen und mangrovenähnlichen Sümpfen durchzogen waren, war es für einige der dort lebenden Fische äußerst praktisch, sich mit ihren kräftigen Vordergliedmaßen kurze Strecken von einem Kanal zum anderen über Land bewegen zu können. Mithilfe einer umfunktionierten Schwimmblase konnten sie auch kurze Zeit an der nun immer sauerstoffreicheren Luft atmen.
Die Fähigkeit, das Wasser zu verlassen, bot Fleischflossern wie Tiktaalik auch die Möglichkeit, Fressfeinden zu entkommen. In den Flüssen und Sümpfen, vor allem aber in den Küstenbereichen und auch in der Hochsee kamen nun viele Haie, Stachelhaie und auch riesige Panzerfische vor. Der größte, gefährlichste und fruchterregendste Fisch dieser Zeit war Dunkleosteus. Er könnte eine Länge von über 8m erreicht haben und war damit ungefähr so groß wie ein Orca.
Die Arthropoden gingen zu jener Zeit sogar noch einen Schritt weiter als die Landwirbeltiere: sie begannen zu fliegen. Wahrscheinlich entwickelten sich im Frasnium die ersten Fluginsekten und machten die Lüfte zu ihrem Lebensraum. Auch diese Entwicklung wurde durch die zunehmende Baumdichte erst möglich.
Das Kellwasser-Ereignis
Die sich verändernde Welt hatte jedoch auch ihre Schattenseiten. Im gesamten Oberdevon kam es über einen Zeitraum von fast 16 Ma immer wieder zu katastrophalen Ereignissen, die zu einem der schlimmsten Massenaussterben der Erdgeschichte führten. Wahrscheinlich waren es mehrere Faktoren, die dazu führten. Ein gewaltiger Meteoriteneinschlag im heutigen Schweden, der Siljan-Impakt vor 376 Ma, versetzte dem aufstrebenden Leben einen ersten tiefen Schlag. Doch auch der steigende Sauerstoffgehalt, die sich ausbreitenden Wälder und die daraus erfolgende Umstrukturierung der Biosphären an Land hatten natürlich Einfluss auf die weitere Entwicklung. Durch die Flüsse gelangten jetzt viel mehr Nährstoffe als je zuvor in die Meere. Möglicherweise kippten manche Küstenbereiche sogar um, als sich die Algen dort in der Folge massiv vermehrten.
Auch der massive Vulkanismus trug zur Destabilisierung der Ökosysteme bei, vor allem in den Meeren. Dort sank der Sauerstoffgehalt stark ab, sodass ganze Meeresbereiche lebensfeindliche und bestialisch stinkende Pfuhle wurden. Und nicht zuletzt könnte auch eine erdnahe Supernova mit einer hohen Strahlungsbelastung das Leben auf unserem Planeten negativ beeinflusst haben. Das Massenaussterben, das vor etwa 372 Ma einen ersten Höhepunkt erreichte, ist nach den Kellwasserkalken im Harz benannt.
Das Famennium
Das letzte Alter des Oberdevons ist nach der Ortschaft Famenne in Belgien benannt und begann vor 372,2 Ma. Das Massenaussterben setzte sich in dieser Zeit nicht nur weiter fort, es wurde sogar noch sehr viel schlimmer. Auch im Famennium kam es noch zu zwei weiteren Metoriteneinschlägen. Der Alamo-Einschlag vor 367 Ma in Nevada und auch der sogar noch deutlich verheerendere Woodleigh-Einschlag vor etwa 364 Ma in Australien hatten wahrscheinlich auch hohen Anteil am sich fortsetzenden Artenverlust. Im Oberdevon starben so viele Arten aus wie seit dem Ende des Ordoviziums nicht mehr.
Das Hangenberg-Ereignis
Während es im Frasnium und zu Zeiten des Kellwasser-Ereignisses noch relativ warm war, begannen die Temperaturen nun weltweit sehr stark abzufallen. Dies könnte auch zum Teil an den Landpflanzen gelegen haben. Große Teile des atmosphärischen CO2 wurden von den Pflanzen nun für die Fotosynthese verbraucht und in ihnen gespeichert. Dadurch sank der CO2-Gehalt in der Luft, der natürliche Treibhauseffekt verringerte sich. Es bildeten sich als Folge immer mächtigere Eisschilde, wodurch nun auch der Meeresspiegel stark absank. Viele Flachmeerbereiche fielen somit trocken. Die Riffe wurden großflächig vernichtet, ihre Bewohner mussten entweder auf andere Gebiete ausweichen oder sie starben aus. Forscher nennen diesen zweiten Höhepunkt des devonischen Massenaussterbens auch Hangenberg-Ereignis, benannt nach den Schwarzschiefersedimenten am Hangenberg im Rheinischen Schiefergebirge. Da bei beiden Ereignissen dünne, kohlehaltige Linien in den Schichten nachweisbar sind, wird noch vor den ganzen anderen Faktoren ein gewaltiger Vulkanausbruch eine wichtige Rolle bei den massiven Umweltveränderungen gespielt haben.
Der Landgang der Wirbeltiere
In den Meeren nahm die Artenvielfalt infolge der vielen Katastrophen rapide ab. Besonders betroffen waren die Trilobiten, die Acritarcha, die korallenähnlichen Tabulata und Rugosa, die schwammartigen Stromatoporen, sowie die Brachiopoden und Panzerfische. An Land hatte das Massenaussterben dagegen keine großen Auswirkungen. Viele Tiere schienen von den sich nun ergebenden Umweltbedingungen sogar zu profitieren. Besonders sind hierbei natürlich die Landwirbeltiere zu nennen, die sich nun endgültig den festen Boden als Lebensraum erschlossen. Die ersten Amphibien, wie Acanthostega, Ichthyostega oder Hynerpeton traten im Famennium auf und gingen nun an Land auf Beutefang.
In den Uferzonen mussten sie dabei vor riesigen Raubfischen, wie dem Fleischflosser Hyneria auf der Hut sein. Denn wie alle Amphibien waren sie noch keineswegs unabhängig vom Wasser. Ihre Haut trocknete in der Sonne schnell aus und musste stets feucht gehalten werden. Und ihre Eier konnten die Ur-Amphibien weiterhin nur im Wasser ablegen. Ihre Larven atmeten zunächst noch durch Kiemen und durchliefen dann erst eine Metamorphose, bevor sie zu lungenatmenden Landbewohnern wurden. Wie unseren Vorfahren dann die endgültige Loslösung vom Wasser gelang, erfahrt ihr in der nächsten Episode.
Folgende Episoden aus der Reihe „Die Geschichte unserer Erde“ sind außerdem bereits erschienen:
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Eine Reise durch die Zeit
Der Beginn des Lebens auf unserer Erde Das Devon Der Jura Die Kreide Das Paläogen Das Neogen Das Quartär Die Welt der Zukunft |
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