Oligo-miozäne Faunenverbreitung im Indischen Ozean

Die tropischen Gewässer des Indo-Australischen Archipels im zentralen Indopazifik beherbergen heute die größte marine Biodiversität der Welt. Im Gegensatz zu der gängigen Ansicht diese enorme Unterwasserartenvielfalt sei primär eine Folge der eiszeitlichen Meeresspiegelschwankungen, deuten neue molekulargenetische und paläontologische Untersuchungen darauf hin, dass sie das Ergebnis einer Jahrmillionen andauernden Entwicklung ist, die durch Einwanderungen, Verdrängung und lokale Evolution vor dem Hintergrund großer plattentektonischer Verschiebungen und globalem Klimawandel geprägt war. So haben einige der heute als typisch indopazifisch angesehenen Organismen (Tridacna Riesenmuscheln, Acropora Korallen) ihren Ursprung im Bereich des heutigen Mittelmeeres zur Zeit des Eozäns (~5634 Ma) und verbreiteten sich erst während des Oligozäns und Miozäns (~345 Ma) über das Gebiet des heutigen Indischen Ozeans. Wegen der häufig falschen Bestimmung und meist ungenauen stratigraphischen Einstufung der wenigen bekannten fossilen Flachwasserfaunen ist allerdings nur sehr wenig über die Biogeographie des frühen Indopazifiks und die faunistischen Beziehungen zur Mittelmeerregion bekannt. Insbesondere der Golf von Bengalen im nordöstlichen Indischen Ozean ist paläontologisch als Terra incognita anzusehen. Das FWF-Projekt Die Lücke schließen oligozänemiozäne Muster der Faunenverbreitung und Biodiversität im Indischen Ozean versucht die Enstehung und den Wandel der marinen Artenvielfalt im Indopazifik vor dem Hintergrund globaler tektonischer und klimatischer Veränderungen zu entschlüsseln. Um die Wissenslücke im nordöstlichen Indischen Ozean zu schließen, soll erstmals eine moderne taxonomische Datengrundlage geschaffen werden, die nicht nur verschiedene marine Organismengruppen (Schnecken, Muscheln, Seeigel, Krebse, Korallen, benthische Foraminiferen) abdeckt, sondern auch eine hohe zeitliche Auflösung besitzt (mindestens chronostratigraphische Stufen). Dafür sollen Schlüsselokalitäten in Sri Lanka, Nordostindien und Myanmar beprobt werden, die den kritischen Zeitraum Oberoligozän bis Mittelmiozän dokumentieren. Zu dieser Zeit führten großräumige Plattenbewegungen zur Unterbrechung der Meeresverbindung zwischen der östlichen (heutiger Indik) und westlichen Tethys (heutiges Mittelmeer) sowie zu der Entstehung des Indo-Australischen Archipels. Durch die Integration verschiedener paläontologischer, sedimentologischer und stratigraphischer Ansätze sollen lokale Prozesse identifiziert werden, die möglicherweise die großen regionalen und globalen Trends überlagern und verschleiern. Das übergeordnete Ziel ist eine umfassende Studie, in der die paläontologischen, sedimentologischen und stratigraphischen Ergebnisse mit vergleichbaren Daten aus dem zentralen und östlichen Mittelmeerraum, Iran, Oman, Westindien und Tanzania kombiniert werden, die aus früheren FWF- Projekten der Arbeitsgruppe stammen. Die beabsichtigte zeitlich hochauflösende und räumlich exakte biogeographische Gliederung des Indischen Ozeans erlaubt nicht nur die die Korrelation von biogeographischen Veränderungen mit klimatischen, ozeanographischen und tektonischen Ereignissen im Untersuchungszeitraum Oligo-Miozän, sondern kann auch helfen die Folgen des gegenwertigen globalen Wandels auf die marinen Ökosysteme der Region abzuschätzen.

Der Indische Ozean ist eine Schatzkammer der Artenvielfalt und beherbergt einige der weltweit bedeutendsten Biodiversitäts-Hotspots. Dieses Projekt zielte darauf ab die Entstehung der heutigen biogeographischen Muster im Indischen Ozean vor dem Hintergrund großer plattentektonischer Verschiebungen und globaler klimatischer und ozeanographischer Veränderungen im Zeitraum spätes Oligozän bis einschließlich Miozän zu verstehen. Dafür wurde in verschieden Gebieten des Indischen Ozeans neues Fossilmaterial von diversen flachmarinen Organismengruppen (z.B. Schnecken, Korallen, Muschelkrebse) gesammelt und taxonomisch bearbeitet, die Paläoumwelt rekonstruiert und das Alter der fossilführenden Sedimentgesteine bestimmt. Mit Hilfe dieses kombinierten Datensatzes wurden die faunistischen Beziehungen zwischen weit voneinander entfernten Gebieten und ihre Veränderungen über die Zeit untersucht. Die Daten von Schnecken und Korallen belegen einen ausgeprägten Bioprovinzialismus während des Untermiozäns, der sich grundlegend von der marinen Biogeographie des heutigen Indischen Ozeans unterschied. Dieser Provinzialismus endete mit der Entstehung und Intensivierung des "Miocene Indian Ocean Jets", einem Vorgänger des modernen Südäquatorialstroms, vor 14 bis 9 Millionen Jahren. Infolgedessen, wurden die Küsten Ostafrikas biogeographisch mit dem Malaiischen Archipel verbunden und der heutige Hotspot der Korallenriff-Biodiversität in der Straße von Mosambik entstand als Ableger des Korallendreiecks. Letzteres ist seit dem Mittelmiozän das Epizentrum der marinen Artenvielfalt und resultierte aus einer ostwärts Verlagerung des Zentrums der marinen Biodiversität aus der westlichen Neotethys in Verbindung mit der Neotethys-Schließung. Eine neue Seegras-assoziierte Muschelkrebsfauna aus dem Burdigalium von Südwestindien unterstützt diese "Hopping Hotspot Hypothese" durch ihre Affinität sowohl zu Eozän- bis Miozän-zeitlichen Faunen aus der westlichen Neotethys wie zu Miozän-zeitlichen bis rezenten Faunen aus dem Indopazifik. Der zeitgleiche Jaffna Limestone im Norden Sri Lankas repräsentiert eine ausgedehnte flachmarine Karbonatplattform im Gebiet der heutigen Palkstraße. Durch ihre Lage am Übergang vom Arabischen Meer in den Golf von Bengalen war sie ein wichtiger Trittstein für Rifforganismen bei der Verlagerung des marinen Biodiversitäts-Hotspots aus dem "Tethyan Seaway" in den Malaiischen Archipel während des Untermiozäns. Sequenzstratigraphische und fazielle Untersuchungen des Jaffna Limestones geben erstmals Einblick in die palaeogeographische und -klimatische Entwicklung der Palkstraße und ihre Durchlässigkeit für marine und terrestrische Organismen im kritischen Zeitraum Unter- bis Mittelmiozän. Diese Ergebnisse können dazu beitragen die Muster der Entstehung und Verbreitung in den molekular genetischen Daten von srilankesischen und südindischen (terrestrischen) Arten aus dem gemeinsamen Westghats-Sri Lanka Biodiversitäts-Hotspot besser zu verstehen. Als zusätzlicher Aspekt wurden im Projekt hochaufgelöste stabile Isotopen- und Spurenelement-Zeitreihen an mittelmiozänen Porites-Korallen gemessen. Die sehr seltene Erhaltung des primären Korallenskeletts aus Aragonit und das Fehlen von sekundären Zementen und Lösungshohlräumen ermöglichen außerdem röntgendensitometrische Untersuchungen der Kalzifikationsparameter (Rohdichte, Extensionsrate, Kalzfikationsrate). Die kombiniert sklerochronologisch-geochemischen Zeitreihen sind nicht nur wertvolle Archive für saisonale Umwelt- und Klimaänderungen während des mittelmiozänen Temperaturmaximums, sondern auch die ersten quantitativen Proxydaten über die Kalzifikation von Riffkorallen unter den Bedingungen natürlicher Ozeanerwärmung und -versauerung überhaupt.