Wenn man die Augen schließt und an Kanada denkt, was kommt einem da in den Sinn? Palmen und Strände? Wohl eher nicht. Tundra, Schnee und Eis, vielleicht sogar ein Eishockeyspiel im Freien? Das klingt schon eher plausibel. Doch Wissenschaftler haben kürzlich entdeckt, dass kanadische Palmen im Eozän, vor 48 Millionen Jahren, in der Wärme der arktischen Sonne im Wind wiegten.

Palmen sind eine uralte Gruppe einkeimblättriger Blütenpflanzen (Arecaceae), die bekanntermaßen in warmen Klimazonen gedeihen. Heute findet man Palmenarten hauptsächlich in tropischen und subtropischen Regionen der Welt, oft in Regenwäldern, beispielsweise in Mittel- und Südamerika. In kälteren nördlichen Breiten fehlen sie jedoch. Selbst seltene, kältetolerante Arten vertragen weder ganzjähriges Eis noch anhaltende Frostperioden, wie sie im Winter in weiten Teilen Kanadas herrschen.

„Da Palmen das ganze Jahr über physiologisch aktiv bleiben, keine Winterruhe einlegen und einen hohen Wassergehalt aufweisen, können sie keine Gebiete besiedeln, die von anhaltenden Frostperioden oder starken Frostereignissen betroffen sind“, erklären Siver und Kollegen in ihrer in einer Sonderausgabe veröffentlichten Arbeit. Annals of Botany auf der "Die Rolle von Fossilien bei der Rekonstruktion der Pflanzenentwicklung".

Diese Wachstumsbeschränkungen bieten daher eine perfekte Gelegenheit, vergangene ökologische Landschaften besser zu verstehen, denn wenn in einem Gebiet Palmenfossilien gefunden werden können, selbst wenn es in der heutigen Zeit sehr kalt ist, ist dies ein guter Hinweis auf wärmere Klimabedingungen in der Vergangenheit.

„Diese starke Präferenz für bestimmte Umweltbedingungen wurde genutzt, um deutlich wärmere Klimata der Vergangenheit in Regionen zu rekonstruieren, die heute durch mittlere Jahrestemperaturen von unter 10 °C und mittlere Temperaturen im kältesten Monat von etwa -10 °C gekennzeichnet sind, z. B. Nordostrussland, Süd-Zentral-Alaska, Zentral-Alberta, Kanada sowie Wyoming, Utah und Colorado“, schreiben Siver und Kollegen.

Auf der Suche nach Palmen hielten Siver und seine Kollegen Ausschau nach speziellen Phytolithen-Fossilien. Phytolithen, auch „Pflanzensteine“ genannt, sind mikroskopisch kleine Strukturen, die entstehen, wenn Pflanzen mit ihren Wurzeln Kieselsäure aus dem Boden aufnehmen und diese in ihren Zellen oder an speziellen extrazellulären Stellen einlagern. Biologisch gesehen dienen Phytolithen vermutlich der Stärkung der Pflanze und möglicherweise der Abwehr von Pflanzenfressern oder pathogenen Pilzen. Diese Phytolithen bleiben nach dem Absterben der Pflanze im Boden oder in aquatischen Sedimenten zurück.

Die Form von Phytolithen variiert glücklicherweise je nach Pflanzenart und kann zur Bestimmung bestimmter Pflanzengruppen, wie beispielsweise Palmen, verwendet werden. Das bedeutet, dass sie heute von Fossiliensammlern genutzt werden können, um frühere Klimata und Ökosysteme weltweit zu erforschen.

„Palmen produzieren oft große Mengen an Phytolithen, insbesondere im Blattgewebe, die auf Tribus- oder sogar Gattungsebene diagnostisch sein können“, schreiben Siver und Kollegen. Sie fügen hinzu: „Noch wichtiger ist vielleicht, dass das Vorhandensein von Palmenphytolithen in einer Fossilienlagerstätte effektiv genutzt werden kann, um auf mittlere Wintertemperaturen über dem Gefrierpunkt zu schließen.“

Siver und Kollegen führten ihre Arbeiten in der Giraffe-Lokalität (64.73°N, 109.75°W) nahe dem Polarkreis in Kanada durch. Die Sedimente dieser Region entstanden durch Vulkanausbrüche und nachfolgende Sedimentationsprozesse. Ein 163 m langer Diamantbohrkern aus dem Gebiet lieferte das Untersuchungsmaterial für die Fossiliensuche. Das Alter der Sedimentschichten wurde radiometrisch bestimmt; das untersuchte Sediment wurde auf 48 Millionen Jahre datiert, was dem späten frühen Eozän entspricht. Mikrofossilien wurden chemisch aus der Gesteinsmatrix extrahiert und licht- sowie rasterelektronenmikroskopisch analysiert.

Die Phytolithfossilien wurden mit den Phytolithen einer lebenden Palme verglichen (Trachycarpus Fortuneiund wiesen eine hohe Ähnlichkeit auf, was bestätigt, dass sie von alten Palmenarten abstammen.

„In 45 Schichten aus Tonsteinen mit einer Gesamtlänge von 37 m des Bohrkerns wurden Palmenphytolithe nachgewiesen“, schreiben Siver und Kollegen.

Darüber hinaus gibt es verschiedene Warmwasserorganismen, darunter einen Schwamm, der derzeit ausschließlich in neotropischen und afrotropischen Regionen vorkommt (Potamophloios canadensis), eine in den Tropen endemische Alge (Mallomonas bangladeschisch), eine verwandte Alge, die nur im Küstenbereich von North Carolina in Teichen vorkommt, denen im Winter das Eis fehlt (Mallomonas multiunca var. pocosinensis) und fünf neue Kieselalgenarten (Actinella) mit einer Morphologie, die denen ähnelt, die heute ausschließlich in den Tropen und Subtropen vorkommen, wurden in der Diamantkernprobe zusammen mit den Palmenphytolithen gefunden.  

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse konnten Siver und seine Kollegen das Vorhandensein eines warmen subtropischen Klimas im späten frühen Eozän auf Breitengraden von etwa 65°N bestätigen und die bekannte Verbreitung urzeitlicher Palmen bis in die subarktischen Regionen Kanadas ausdehnen.

„Das Vorhandensein von Palmenphytolithen erlaubt den Schluss auf ein warmes regionales Klima im späten frühen Eozän, mit durchschnittlichen Temperaturen in den kalten Monaten über dem Gefrierpunkt trotz anhaltender Winterdunkelheit“, schließen sie.

Und so bucht man heutzutage vielleicht keinen Strandurlaub im Norden Kanadas, so ist doch noch immer ein Hauch von Tropen im Sand verborgen.

LESEN SIE DEN ARTIKELSiver, P., Reyes, A., Pisera, A., Buryak, S. und Wolfe, A. (2025) Palmenphytolithe im subarktischen Kanada deuten auf eisfreie Winter vor 48 Millionen Jahren im späten frühen Eozän hin. Annals of Botany. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aob/mcaf021.

Titelbild: Das moderne Tropenparadies Koh Mak, Thailand. Quelle: Wikimedia Commons / Vyacheslav Argenberg