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Unmerklicher Bildhauer

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 23.06.2009 11:35

Der „Zahn der Zeit“ ist nicht nur für menschliche Werke der größte Feind, dem nichts standhält. Nichts mahlt die höchsten Gebirge der Erde kleiner als die Verwitterung, die selbst Giganten wie den Mount Everest in winzige Sandkörner verwandelt. Neben der Plattentektonik, die die Kontinente über die Erdoberfläche treibt, sind Verwitterung und der Abtransport – die Erosion – der der anderen großen Bildhauer, die das Gesicht unseres Planeten modellieren.

Es braucht viele, viele Jahrmillionen, um Hochgebirge wie den Himalaya, die Alpen oder die Anden einzuebnen, aber verglichen mit dem Alter der Erde geht es dann doch wieder relativ schnell. So werden in den Zentralalpen die Berge in einer Million Jahren um einen ganzen Kilometer kürzer gemacht. Dass sich die Schweizer dennoch an ihrem Hochalpenpanorama erfreuen können, liegt nur daran, dass diese Erosionsrate offenbar von der Rate ausbalanciert wird, mit der das Gebirge von unten emporgetrieben wird. „Wo die Hebungsraten hoch sind, sind auch die Erosionsraten hoch“, erklärt Professor Friedhelm von Blankenburg, Geochemiker an der Universität Hannover. Momentan heben sich die Zentralalpen noch um einen Kilometer in einer Million Jahren. Sie verhindert, dass das Gebirge mit der Zeit auf das Niveau der Mittelgebirge wie Harz, Eifel oder Schwarzwald herabsinkt. Diese ragten einst auch höher empor als heute, aber dann ließ ihr nach und das Duo Erosion und Verwitterung stutzte sie zurecht.

 Hochalpin1, klein








Schroff ragen in den Zentralalpen die Gipfel empor. Foto: Holger Kroker


Der derart durchschlagende Effekt entsteht durch das Zusammenwirken von physikalischen, chemischen und seit vielleicht 2,5 Milliarden Jahren auch biologischen Faktoren. Und die Rolle von Erosion und Verwitterung ist nicht darauf beschränkt, pittoreske Gipfel und idyllische Täler zu erschaffen oder himmelstürmende Berge einzuebnen. Ihre Bedeutung für das Leben auf der Erde ist grundlegend. „Die Verwandlung von Gestein in Erde ist der hauptsächliche Lieferant für viele wichtige Nährstoffe, von dem Ökosysteme auf dem Festland und im Wasser abhängen”, erklärt James Kirchner, Geologieprofessor an der Universität von Kalifornien in Berkeley. Die Bedeutung fruchtbaren Bodens für die Ökosysteme an Land ist augenfällig. Doch selbst in den Weltmeeren hängt das Leben davon ab, dass wichtige Spurenstoffe durch Staubstürme von den Kontinenten ins Wasser geweht werden. Wo die Ozeangebiete zu weit vom Festland entfernt sind, um über den Luftweg versorgt zu werden, sind sie im wahrsten Sinne tiefblaue Wasserwüsten. Auf einem Wasserplaneten, auf dem es keine Verwitterung gibt, könnte nicht allzu viel leben. Für höhere Organismen wäre er untauglich – ohne den nagenden Zahn der Erosion fehlen die Nährstoffe.

Großen Einfluss hat die chemische Verwitterung ebenfalls auf die Zusammensetzung der Erdatmosphäre. Sie bringt den Treibhauseffekt ins Gleichgewicht. „Sie ist der auf lange Frist gesehen wirkungsvollste Mechanismus, Kohlendioxid aus der Erdatmosphäre zu entfernen“, so Kirchner. Das Kohlendioxid in der Luft löst sich im Regenwasser und bildet dort Kohlensäure. Die greift die Steine an, löst Calcium heraus, das über den Boden, das Grundwasser und die Flüsse irgendwann als Calciumhydrogenkarbonat ins Meer gespült wird. Dort fällt es als Kalk aus dem Wasser aus oder wird nicht nur von Schnecken und Muscheln in die Kalkschalen eingebaut. Sterben die Organismen, sinken sie auf den Meeresgrund. Werden sie auf dem Weg in die Tiefsee nicht wieder aufgelöst, ist ihr Kalk aus dem großen Kohlenstoffkreislauf heraus. Erst einmal, denn eines Tages zieht die Plattentektonik dieses Stück Meereskruste wieder ins Erdinnere zurück – und dann könnte das im Kalk gefangene Kohlendioxid mit Hilfe eines Vulkans zurückgelangen in die Atmosphäre. Aber das gelingt nur einem Teil des CO2, das meiste ist aus dem Spiel heraus. Auf diese Weise hat die chemische Verwitterung den Kohlendioxidgehalt der frühen Erdatmosphäre drastisch gesenkt. In dem warmen, feuchten Erdklima lief sie von Anfang auf Hochtouren und lagerte dadurch den Überschuss an Kohlendioxid aus der frühesten Erdgeschichte wohlverwahrt in Kalksteinen ab.

 Sand unter dem Mikroskop, klein








Sand ist der Stoff, aus dem die Wissenschaftler ihre Informationen ziehen. Foto: Wikipedia


Diese Kohlendioxiddeponien sind gewaltig. „Offenbar hatte die frühe Erde etwa so viel Kohlendioxid in der Atmosphäre wie heute die Venus“, meint Professor James Kasting von der Pennsylvania State University, ein Experte für die ersten Milliarden Jahre unseres Planeten. Die Venus hat heute eine Atmosphäre, die fast komplett aus Kohlendioxid besteht und der Treibhauseffekt verwandelt unseren Nachbarplaneten in eine glühende Hölle. 464° C beträgt die Durchschnittstemperatur am Boden. Dass die Erde da viel angenehmere Temperaturen hat, verdankt sie der Verwitterung. Allerdings wird die Verwitterung über diesen Prozess der Kohlendioxidbindung auch dafür sorgen, dass das höhere Leben auf der Erde irgendwann in nur relativ ferner Zukunft verlöschen wird. Das Zeitalter der Tiere wird in etwa 500 Millionen Jahren zu Ende gehen. „Es wird enden“, erklärt der Paläontologie-Professor Peter Ward von Universität von Washington in Seattle, „wenn das Kohlendioxid in der Atmosphäre schließlich auf ein Niveau fällt, dass die Pflanzen keine Photosynthese mehr treiben könne. Ohne Pflanzen gibt es keine Tiere.“

Ein genaues Verständnis von Erosion und Verwitterung und dem Einfluss des Menschen darauf können die Geowissenschaftler erst in jüngster Zeit erreichen, denn seit einigen Jahren können sie die Erosionsraten mit neuen Methoden messen und sogar für vergangene Jahrhunderttausende bestimmen. „Das ist wichtig, um die Rate der natürlichen Erosion zu bestimmen“, betont Dr. Tibor Dunai, Dozent an der Fakultät für Geowissenschaften der Universität Edinburgh, „so gewinnt man einen Vergleichswert, um den menschlichen Einfluss auf die Erosionsraten zu erkennen.“ Erste Abschätzungen zeigen, dass der ganz gewaltig sein kann. James Kirchner: „Kollegen haben für Puerto Rico oder Sri Lanka ermittelt, dass hoch intensive Landwirtschaft in sehr gebirgigen Gegenden die Erosionsraten extrem beschleunigt.“

Verweise
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