Pollen und Sporen

Palynologie / Pollenanalyse Pollen und Sporen

Palynologie: • paläobotanisches Spezialgebiet der Mikropaläontologie • untersucht Pollen und Sporen • ökologisch (z. B. Paläoklima) und stratigraphisch auswertbar

Nutzung: • ursprünglich im Postglazial, dann schrittweise in den Interglazialen, im Tertiär und schließlich bis ins Devon genutzt • Pleistozän: Rekonstruktion der Vegetations- und Klimaverhältnisse, Stratigraphie • ältere Systeme: Stratigraphie • Jungtertiär: Zwischenglied

Voraussetzungen: • Erhaltungsfähigkeit • Bestimmbarkeit • Verbreitungsfähigkeit der Pollen und Sporen • Verbreitung der Pflanzen und Sporenvorrat

Erhaltungsfähigkeit: • äußere Hülle aus Sporopollenin • sehr resistent gegen Säuren, Basen und mikrobiellen Abbau • können im oxidierenden Milieu zerstört werden • praktisch unbegrenzt erhaltungsfähig

Sporen • Fortpflanzungsprodukte von Bryophyten und Farnen

Sporenmorphologie • Intine und Exine (mit oder ohne Skulptur) • alet (eine), monolet (zwei), trilet (vier)

Sporen-morphologie

Pollen • Gymnospermen und Angiospermen

Pollenmorphologie • - große morphologische Variabilität • nur Gymnospermen besitzen saccate Pollen (mono-, bi- und trisaccat) • monad, dyad, tetrad, polyad (Mehrfaches von Vier) • ohne Poren (inaperturat), monoporat, diporat, triporat, etc. • schlitzartige Aperturen (colpi)

Taxonomie • folgt dem ICBN • Eutaxa (ganze Pflanzen) und Parataxa (z.B. Sporen, Pollen, Blätter, Früchte) • Klassifikation der Sporen und Pollen nach Potonié

Zur Bestimmbarkeit: • viele mittel- und nordeuropäische rezente Arten und Gattungen sind bestimmbar • bei einigen Familien ist keine weitere Differenzierung möglich (z. B. Gänsefußgewächse, Süß- und Sauergräser) • bei ausgestorbenen Formen wird nur noch mit Typen gearbeitet (Tertiär und älter)

Erle (Alnus) Kiefer (Pinus) Fichte (Picea) Eiche (Quercus) Hainbuche (Carpinus) Linde (Tilia) Hasel (Corylus)

Pollenmerkmale: • normalerweise Rotationsellipsoide (d. h. Äquatorial- und Polaransicht) • Anzahl (Polyade = mehrere; Tetrade = vier; Dyade = zwei; Monade = eines; Saccate = Monaden mit Luftsäcken) • Oberflächenstruktur: Apertur = Porus (P); Falte = Colpus (C) colporat = beides - P1, P3, Ppan (mehrere Poren in einer Ebene), Pperi (verstreut), Fenestrate - C1, C3, Cpan, Cirreg. - CP3, CPpan, CPperi - Inaperturate (Inap.)

Althaea rosea Corylus avellana

Verbreitungsfähigkeit: • anemogam = Windverbreitung (alle Sporenpflanzen, Nadelhölzer, auch Angiospermen) • zoogam = Verbreitung durch Tiere (seltener) • Beispiele für anemogame Angiospermen: Birke, Hainbuche, Buche, Eiche, Erle, Esche, Linde, Weide, alle Ericaceen, alle Gänsefußgewächse, Süßgräser, Riedgräser, Beifuß, Ampfer, Wegerich • Beispiele für zoogame Angiospermen: alle Rosaceen, Ahorne • in mittel- und nordeuropäischen Gebieten lässt sich der Baumbestand gut, der Bodenbewuchs schlechter rekonstruieren

Verbreitungsfähigkeit: • Große Pollenmengen werden bei anemogamen Pflanzen freigesetzt; z. B. 350 Mio Pollen bei einer 10jährigen Kiefer. • Aus der Pollenzahl im Sediment lässt sich nicht direkt die Zahl der entsprechenden Pflanzen rekonstruieren, da ihre Verbreitung von primärer Pollenzahl, Bau der Pollen, Höhe der Pflanze und Entfernung zwischen Standort und Einbettungsort abhängt. • Z. B. sind Fichte, Tanne und Hainbuche normalpräsentiert; Kiefer, Erle, Birke und Hasel überrepräsentiert; Buche, Eiche, Ulme, Linde, Esche und Weide unterrepräsentiert; Ahorn, Wildobst, Eibe, Ilex und Hedera stark unterrepräsentiert. Weitflugpollen Fernflugpollen Pollenzahl örtlicher Pollenniederschlag Nahflugpollen 0,5-1 10 50-100 km

Sporen und Pollen in der Erdgeschichte • Kryptosporen vom Mittelordovizium bis Untersilur (Monaden bis Tetraden) • im Obersilur erste sichere Landpflanzen (Cooksonia) und Diversifizierung der Sporen Cooksonia Rhynia Zosterophyllum

Sporen und Pollen in der Erdgeschichte • Kryptosporen vom Mittelordovizium bis Untersilur (Monaden bis Tetraden) • im Obersilur erste sichere Landpflanzen (Cooksonia) und Diversifizierung der Sporen, 10 Gattungen bekannt • im Devon Blüte der Pterophyten • ab Famenne erste Progymnospermen mit Samen und Pollen (Präpollen) • erste Provinzen (Nordamerika-Eurasia, Australien, Südgondwana) • Megasporen

Sporen und Pollen in der Erdgeschichte Landschaft des Mitteldevon mit Bärlappen, Schachtelhalmen und Farnen. Im Oberdevon entstehen die ersten Wälder (und die ersten Kohlelagerstätten).

Sporen und Pollen in der Erdgeschichte - im Karbon werden Samenfarne und Koniferen häufiger, erste saccate Pollen - im Perm verdrängen die Pollen der Gymnospermen langsam die Sporen

Sporen und Pollen in der Erdgeschichte • - erste Angiospermenpollen schon in der Unterkreide • tricolpate Pollen und Samenkapseln brachten evolutionären Vorteil • schnelle Verbreitung in der Oberkreide

Sporen und Pollen in der Erdgeschichte • Entwicklung der modernen Pollenflora im Neogen • schnelle Ausbreitung der Asteracea und Gräser

Interglaziale Vegetationsgeschichte: Allgemein: 1. Tundra – 2. Birken-Kiefern-Wald – 3. Hasel-Kiefern-Wald – 4. Eichenmischwald – 5. Hainbuchen-Buchen-Wald – 6. Fichten-Tannen-Wald – 7. Kiefern-Fichten-Wald – 8. Kiefern-Birken-Wald – 9. Tundra Mitteleuropa, Holozän: • Zone I: Ältere Tundrenzeit (Dryas), 15000-12000 BP • Zone II: Alleröd; 10000-9000 BP; Birken, Kiefern [Tufflage] • Zone III: Jüngere Tundrenzeit; 11000 – 10250 BP • Zone IV: Birken-Kiefern-Zeit (Präboreal, Vorwärmezeit); 10250-ca. 8800 BP • Zone V: Hasel-Kiefern-Zeit (Boreal, frühe Wärmezeit); ca. 8800-7800/7500 BP • Zone VI: Eichenmischwaldzeit (Atlantikum, Wärmezeit); 7800/7500-5000 BP • Zone VII: Jüngere Eichenmischwaldzeit (Subatlantikum, späte Wärmezeit); 5000-2800 BP • Zone VIII: Buche und Hainbuche erscheinen • Zone IX: Buchen-Hainbuchen-Zeit (Subboreal, Nachwärmezeit); 2800-800 BP • Zone X: anthropogene Wälder

Schema der Vegetationsentwicklung am Unterlauf des Rheins seit dem Ende des Tertiärs. 1 – Baumarten des Tertiärs (Sequoia, Taxodium, Nyssa, Liquidambar) 2 – Thermophile Laubhölzer (Fagus, Quercus, Castanea, Tilia, Corylus, Ulmus, Fraxinus) 3 – Hölzer feuchter bis nasser Standorte (Alnus, Carya, Pterocarya) 4 – Nadelhölzer 5 – Gräser und Kräuter 6 – Heidekrautgewächse

Methodik: • Probenahme: Profile aus Aufschlüssen mit Ausstechen gewinnen (Verwerfen des oberflächlichen Sedimentes); Bohrprofile mit Proben etwa alle 5 cm (Verwerfen des Bohrkernrandes); möglichst im Herbst • Aufbereitung: Kochen in 5-10%iger Kalilauge; sieben; bei Kalken HCl, bei Sanden, Tonen kalte HF, bei viel organischem Material Acetolyse; konservieren mit Glyzerin unter Zugabe von Fungizid • Analyse: Pollen nach Arten differenziert zählen, bis 200 Baumpollen erreicht sind; Pollendiagramm erstellen

Anwendung • Phytogeographie und Phylogenie der Pflanzen • Biostratigraphie (besonders Quartär) • Paläomilieuanalyse/Palynofazies • Thermal Alteration Index (TAI) für Metamorphosegrade • Sedimentaufarbeitung und –transport über Pollen und Sporen älterer Systeme • Archäologie

Sedimente • im Karbon in Tasmanien Tasmanit („Schwefelregen“), versteinerte Sporen von Schachtelhalmgewächsen, Bärlappen und Farnen als Gesteinsbildner • Mattkohlen oder duritische Steinkohlen des Karbons in Europa mit vielen Sporen • auch in Torf und Braunkohlen Lagen von Pollen und Sporen (verdichtet als Fimmenit bezeichnt)

Pollen und Sporen