Microflora from Molasse sediments in southern Germany

1. Polleninventar: Erstmals wurde der Sporomorpheninhalt der Süssbrackwassermolasse und der Oberen Süsswassermolasse Südbayerns einer umfassenden Sichtung unterzogen. Von den überprüften 92 Fundstellen erwiesen sich 55 als sporomorphenführend. Nur 15 davon waren so ergiebig, daß ihr Inhalt quantitativ erfaßt und als Grundlage für die Erstellung eines Diagramms herangezogen werden konnte. Dennoch weist der systematische Katalog 272 Formen auf. Dies ist eine im Vergleich mit anderen, in neuerer Zeit bearbeiteten neogenen Pollenfloren Mitteleuropas sehr große Zahl, wie folgende Angaben belegen: Niederrheinische Braunkohle 175 Arten, Braunkohle der Oberpfalz 138 Arten, subalpine Flözmolasse Bayerns 93 Arten und subalpine Molasse der Ostschweiz und der zentralen und westlichen Paratethys 219 Arten. Dieser Reichtum erklärt sich unschwer aus der Größe des Untersuchungsgebietes, das vom Allgäu im Westen bis an die Salzach im Osten reichte. Überwiegend gehören die nachgewiesenen Formen gutbekannten Arten bzw. Formenkreisen an. Deshalb wurde lediglich die Aufstellung von 2 neuen Gattungen, 19 neuen Arten sowie 5 Neukombinationen nötig. Neue Genera: Nr. (165) Ludwigiapollis Nr., (248) Caesalpiniaceaepollenites, 311 Neue Spezies: (039) Polypodiaceoisporltes subtriangularis, (046) P. pityogrammoides, (067) Perinomonoletes imperfectus, (124) Cycadopltes gemmatus, (125) C. concinus, (133) Lillacidites tener, (137) Nupharipollenites microechinatus, (150) Polyporopollenites nanus, (161) Porocolpopollenites subrotundus, (165) Ludwigiapollis labiatus, (169) Sporotrapoidites cucculatus, (190) Tricolpopollenites cribosus, (192) T. variabilis, (204) Tricolporopollenites pulcher, (210) T. operculiferus, (213) T. pseudomarcodurensis, (217) T. magnolaevigatus, (245) Umbelliferaepollenites achldorfensis, (248) Caesalpiniaceaepollenites antiquus Neukombinationen: (081) Pityosporites koraensis, (128) Magnoliaepollenites magnolioides, (130) M. graciliexinus, (168) Sporotrapoidites erdtmannii, (177) Chenopodipollis psilatoides. Für die meisten der vorgefundenen Sporomorphen sind die Lieferpflanzen bereits bekannt. Dennoch gingen parallel zur Bestimmung, d.h. der Zuordnung der Funde zu Gruppen des morphographischen Sporomorphensystems, die Bemühungen auch dahin, solche Lieferpflanzen, v.a. der selteneren oder neu gefundenen Sporomorphen, zu ermitteln; einige der neuen Arten sind in ihrer Verwandtschaft eindeutig, was durch die Benennung zum Ausdruck gebracht wird (s.o). Für die Mehrzahl der neuen Spezies und für viele bisher in ihrer Verwandtschaft unklare Formen ließ sich die botanische Deutung zumindest eingrenzen. Dies gelang für 148 Formen. Es handelt sich dabei teils um subtropisch-tropische Gewächse, teils aber auch um Pflanzen gemäßigter Klimata. Für genaue Zuweisungen sind jedoch umfangreiche Rezentvergleiche nötig, die einer eigenen Bearbeitung vorbehalten bleiben müssen. Auch einige als Sammelgruppen behandelte Formenkreise erfordern für eine Aufgliederung detailliertere Untersuchungen als sie in diesem Rahmen durchführbar waren. (z. B. Tricolpopollenites asper, T. sp. 2 u.a.). Andere Formen und Gattungen wiederum erwiesen sich dagegen als viel zahlreicher und leichter differenzierbar als bisher angenommen (z. B. Pinaceen, Magnoliaceen, Cyperaceen). In diesem Zusamenhang ist auch zu erwähnen, daß von Hemitrapa zwei Arten mit offensichtlich stratigraphischer Aussagekraft unterscheidbar sind; die Interpretation von Tricolporopol1enltes wackersdorfensis sensu MOHR & GREGOR (1984) als Gleditsia muß nach vorliegenden Erkenntnissen dagegen in Frage gestellt werden. Für 36 Formspezies blieb die Lieferpflanze völlig unbekannt oder es lassen sich höchstens vage Vermutungen anstellen. 2. Biostratigraphie: Fragen der Brauchbarkeit von Mikrofloren für die stratgraphische Gliederung der jüngsten Molassesedimente Südbayerns bildeten den zweiten Schwerpunkt vorliegender Bearbeitung. a) Reichweite: Die Fülle des gefundenen Sporomorphenmaterials brachte es mit sich, daß bei etlichen Formen eine weitere stratigraphische Reichweite als bisher angenommen festgestellt wurde. Zum Teil wurde diese Revision durch die Neugliederung des Paratethys-Miozäns nötig. b) Palynologische Gliederung: Im Laufe der Untersuchungen zeigte sich bald, daß allein auf der Basis der mikrofloristischen Bearbeitung kein von anderen Fossilresten unabhängiges stratigraphisches Gliederungsschema zu finden war. Weder die von anderen Autoren favoritisierte Leitformen-Methode, noch die Aufgliederung nach Klimaelementen ergab ein brauchbares Bild. Lediglich die bekannte generelle Abnahme der miozänen, paläotropischen und thermophilen Elemente und die Zunahme der pliozänen, arktoteriären und gemäßigten während des Neogens ließ sich deutlich ausmachen. Dagegen ermöglicht die Berücksichtigung des Sporomorpheninhalts eine Ergänzung und Deutung der vertebrat-stratigraphisch ausgeschiedenen Abfolgen. Voraussetzung ist die Möglichkeit einer Zuordnung zu einer natürlichen Art, Gattung oder wenigstens Familie und daraus ableitbar wiederum die Zuordnung zu einer oder mehreren Pflanzengesellschaften. Aufgeteilt nach Diversität, Dominanz und Verhältnis von 'Feuchtpflanzen' bzw. autochthonen Gemeinschaften zu mesophilen Phanerophyten bzw. allochthonen Gemeinschaften lassen sich in Südbayern fünf Pollenbilder erkennen, die mit den MN-Einheiten der Zoostratigraphie in Beziehung gebracht werden können. Die Pollenbilder 1 und 2, ungefähr entsprechend den Säugereinheiten 4b und 5, dokumentieren gattungsreiche, polydominante Mikrofloren, deren Lieferpflanzen vor allem verschiedenen Naß- und Feuchtgesellschaften angehören. Dementprechend sind Pteridaceen, Schizaeaceen, Cyperaceen und Poaceen relativ häufig. Das Pollenbild 1 (Langenau und Rauscheröd) zeichnet sich durch eine gewisse Artenarmut aus, wohingegen im Pollenbild 2 (Hitzhofen und Rittsteig) die Diversität zunimmt und Palmenpollen neben anderen mesophilen Akzessorien eine merkliche Rolle spielt. Bemerkenswert ist in den Entnahmeprofilen das Vorkommen kohliger Sedimente. Bezeichnend für Sporomorphenbild 3 sind oligodominante Mikrofloren, zusammengesetzt aus Elementen artenarmer Au- und Sumpfwälder (Taxodiaceen, Cyperaceen) sowie mesophiler 'Pionierwälder' (Pinaceen, Leguminosen). Fehlende Kohlebildung und das Zurücktreten mesophiler, d. h. allochthoner Lieferpflanzen sind weitere Charakteristika. Dieses Sporomorphenbild mit den Fundpunkten Gallenbach und Unterneul enspricht ungefähr der Säugereinheit MN 6. Die beiden stratigraphisch jüngsten Pollendiagramme 4 und 5 setzen sich deutlich von dem vorhergehenden ab. Belegt sind nun wiederum gattungsreiche, polydominante Pflanzenge seIl schaften feuchter, aber nicht nasser Biotope, in denen es ebenfalls mancherorts zur Kohlebildung kam. Gegenüber den Sporomorphenbildern und 2 ist der Anteil mesophiler Lieferpflanzen deutlich erhöht auf Kosten der Feuchtelemente. Letzteres gilt vor allem für das Sporomorphenbild 5 (Leonberg), in dem Fagaceen Pollen (Quercus, Fagus) vorherrscht. sporomorphenbild 4 entspricht annähernd MN 8 mit den Fundpunkten Hassenhausen und Achldorf, während Leonberg, nahe Marktl gelegen, MN 9 zugehört. Auf dem Umweg über diese an der Säugetierstratigraphie 'geeichten' Mikrofloren gelingt es, stratigraphisch unsichere Fundpunkte, wenn sie nur genügend formen- und individuenreich sind (Burtenbach, Lerchenberg, Wemding), einzuordnen. Auf diese Weise ergibt sich die in Diagramm 10 dargestellte Reihung vom Liegenden zum Hangenden. Dürftige Sporomorphenfloren oder Floren, die ausschließlich autochthone Feuchtelemente zeigen, können pollenstratigraphisch nicht sicher angesprochen werden, weil ihr Pollendiagramm undeutlich bleiben muß. Entsprechend der anerkannten Unterstellung, daß Phytostratigraphie zugleich Klimastratigraphie ist, läßt die dargestellte, im Grunde auf der Ausscheidung verschiedener Ukotypen basierende Gliederung sich auch paläoklimatisch interpretieren: Danach ist das verarmte Sporomorphenbild 3 in Südbayern als Ausdruck des vegetationsgeschichtlichen Pessimums anzusehen. Da die nachgewiesenen Sippen noch höhere Wärmeansprüche besitzen, ist nicht ein Temperaturrückgang, sondern ein Absinken der Niederschlagsmenge als begrenzender Faktor am wahrscheinlichsten und auf diese Weise das Ausbleiben von Pollen mesophiler Phanerophyten des Hinterlandes einleuchtend. 3. Paläogeographie: Bei dem Versuch, mit benachbarten Gebieten stratigraphische Beziehungen herzustellen, ergab sich, daß dies zwar über eine kürzere Entfernung recht gut gelingt, daß aber vor allem zu den Mikrofloren der niederrheinischen Braunkohle ein signifikanter Unterschied besteht: In Süddeutschland lassen die Pollendiagramme auf eine raschere Veränderung in der Zusammensetzung der Wälder schließen. Mit anderen Worten: altersgleiche Mikrofloren in Nordwestdeutschland täuschen ein höheres Alter vor. Erst im Obersarmat ähneln sich die jeweiligen Sporomorphenbilder. Damit erklärt sich auch, daß frühere Bearbeiter Schwierigkeiten hatten, mikrofloristische Befunde aus Süd- und Nordwestdeutschland miteinander zu korrelieren. Als Ursache für dieses überraschende Phänomen einer mittelmiozänen Diagrammverschiebung wird die stärkere, sprich länger andauernde maritime Beeinflussung des Niederrheingebietes angesehen.

Age determination and pollen profile of sediment core Trentelmoor, Peine, northern Germany

The filling up of the lake which existed in the basin of the Trentelmoor (40 km E of Hannover, Germany) - in Preboreal times was finished 2000 years ago. Since then fen vegetation has covered the former lake's surface. The postglacial development of the vegetation follows the pattern which is typical of Central Europe. However, due to the poorness of the soils around the Trentelmoor, the frequencies of some tree species differ. Beech for example never reached - for the benefit of oak - that importance which this tree species usually gains on better soils. Human impact becomes recognisable in the upper Neolithic for the first time. The area has been settled continuously, but with changing intensities, throughout the last 3000 years. When the manuscript of this paper went to press the results of two radiocarbon age determinations only were completed. An additional three determinations were completed somewhat later. See the accompanying table for results.

Documentation, profile descriptions and analytical results of loes profiles from Bavaria, southern Germany

This study investigates the landscape evolution and soil development in the loess area near Regensburg between approximately 6000-2000 yr BP (radiocarbon years), Eastern Bavaria. The focus is on the question how man and climate influenced landscape evolution and what their relative significance was. The theoretical background concerning the factors that controlled prehistoric soil erosion in Middle Europe is summarized with respect to rainfall intensity and distribution, pedogenesis, Pleistocene relief, and prehistoric farming. Colluvial deposits , flood loams, and soils were studied at ten different and representative sites that served as archives of their respective palaeoenvironments. Geomorphological, sedimentological, and pedological methods were applied. According to the findings presented here, there was a high asynchronity of landscape evolution in the investigation area, which was due to prehistoric land-use patterns. Prehistoric land use and settlement caused highly difIerenciated phases of morphodynamic activity and stability in time and space. These are documented at the single catenas ofeach site. In general, Pleistocene relief was substantially lowered. At the same time smaller landforms such as dells and minor asymmetric valleys filled up and strongly transformed. However, there were short phases at many sites, forming short lived linear erosion features ('Runsen'), resulting from exceptional rainfalls. These forms are results of single events without showing regional trends. Generally, the onset of the sedimentation of colluvial deposits took place much earlier (usually 3500 yr BP (radiocarbon) and younger) than the formation of flood loams. Thus, the deposition of flood loams in the Kleine Laaber river valley started mainly as a consequence of iron age farming only at around 2500 yr BP (radiocarbon). A cascade system explains the different ages of colluvial deposits and flood loams: as a result of prehistoric land use, dells and other minor Pleistocene landforms were filled with colluvial sediments. After the filling of these primary sediment traps , eroded material was transported into flood plains, thus forming flood loams. But at the moment we cannot quantify the extent ofprehistoric soil erosion in the investigation area. The three factors that controlled the prehistoric Iandscapc evolution in the Ioess area near Regensburg are as follows: 1. The transformation from a natural to a prehistoric cultural landscape was the most important factor: A landscape with stable relief was changed into a highly morphodynamic one with soil erosion as the dominant process of this change. 2. The sediment traps of the pre-anthropogenic relief determined where the material originated from soil erosion was deposited: either sedimentation took place on the slopes or the filled sediment traps of the slopes rendered flood loam formation possible. Climatic influence of any importance can only be documented as the result of land use in connection with singular and/or statistic events of heavy rainfalls. Without human impact, no significant change in the Holocene landscape would have been possible.

Miocene flora and paleoclimate estimations of Schrotzburg, South Germany

We present a detailed palaeoclimate analysis of the Middle Miocene (uppermost Badenian-lowermost Sarmatian) Schrotzburg locality in S Germany, based on the fossil macro- and micro-flora, using four different methods for the estimation of palaeoclimate parameters: the coexistence approach (CA), leaf margin analysis (LMA), the Climate-Leaf Analysis Multivariate Program (CLAMP), as well as a recently developed multivariate leaf physiognomic approach based on an European calibration dataset (ELPA). Considering results of all methods used, the following palaeoclimate estimates seem to be most likely: mean annual temperature ~15-16°C (MAT), coldest month mean temperature ~7°C (CMMT), warmest month mean temperature between 25 and 26°C, and mean annual precipiation ~1,300 mm, although CMMT values may have been colder as indicated by the disappearance of the crocodile Diplocynodon and the temperature thresholds derived from modern alligators. For most palaeoclimatic parameters, estimates derived by CLAMP significantly differ from those derived by most other methods. With respect to the consistency of the results obtained by CA, LMA and ELPA, it is suggested that for the Schrotzburg locality CLAMP is probably less reliable than most other methods. A possible explanation may be attributed to the correlation between leaf physiognomy and climate as represented by the CLAMP calibration data set which is largely based on extant floras from N America and E Asia and which may be not suitable for application to the European Neogene. All physiognomic methods used here were affected by taphonomic biasses. Especially the number of taxa had a great influence on the reliability of the palaeoclimate estimates. Both multivariate leaf physiognomic approaches are less influenced by such biasses than the univariate LMA. In combination with previously published results from the European and Asian Neogene, our data suggest that during the Neogene in Eurasia CLAMP may produce temperature estimates, which are systematically too cold as compared to other evidence. This pattern, however, has to be further investigated using additional palaeofloras.

Pollen and diatom analysis on varved sediments in Lake Jues (Harz Mountains, Germany)

Studies combining sedimentological and biological evidence to reconstruct Holocene climate beyond the major changes, and especially seasonality, are rare in Europe, and are nearly completely absent in Germany. The present study tries to reconstruct changes of seasonality from evidence of annual algal successions within the framework of well-established pollen zonation and 14C-AMS dates from terrestrial plants. Laminated Holocene sediments in Lake Jues (10°20.70' E, 51°39.30' N, 241 m a.s.l.), located at the SW margin of the Harz Mountains, central Germany, were studied for sediment characteristics, pollen, diatoms and coccal green algae. An age model is based on 21 calibrated AMS radiocarbon dates from terrestrial plants. The sedimentary record covers the entire Holocene period. Trophic status and circulation/stagnation patterns of the lake were inferred from algal assemblages, the subannual structure of varves and the physico-chemical properties of the sediment. During the Holocene, mixing conditions alternated between di-, oligo- and meromictic depending on length and variability of spring and fall periods, and the stability of winter and summer weather. The trophic state was controlled by nutrient input, circulation patterns and the temperature-dependent rates of organic production and mineralization. Climate shifts, mainly in phase with those recorded from other European regions, are inferred from changing limnological conditions and terrestrial vegetation. Significant changes occurred at 11,600 cal. yr. BP (Preboreal warming), between 10,600 and 10,100 cal. yr. BP (Boreal cooling), and between 8,400 and 4,550 cal. yr. BP (warm and dry interval of the Atlantic). Since 4,550 cal. yr. BP the climate became gradually cooler, wetter and more oceanic. This trend was interrupted by warmer and dryer phases between 3,440 and 2,850 cal. yr. BP and, likely, between 2,500 and 2,250 cal. yr. BP.