Kreidezeit
Die Kreide ist das jüngste der drei Zeitalter des Erdmittelalters (Mesozoikum). Sie begann vor etwa 145 Millionen Jahren mit einem sanften Übergang aus dem Jura und endete mit dem Massenaussterben an der Kreide-Tertiär-Grenze vor 65,5 Millionen Jahren, welches mit dem Einschlag des Chicxulub-Meteoriten auf der Yucatán-Halbinsel und Megavulkanismus auf dem indischen Subkontinent korrelliert.
Die Untergrenze der Kreide markiert das erste Auftreten von Berriasella jacobi, einer Ammoniten-Art. Ihre Obergrenze markiert die Iridium-Anomalie. Im Bereich der K-T-Grenze enthält das Gestein einen ungewöhnlich hohen Anteil Iridium, ein Element, das auf der Erde sonst sehr selten ist und kaum natürlich vorkommt. Als Quelle dieser großen Mengen an Iridium kommen der Chicxulub-Meteorit, sowie begleitende Meteoriten in Frage.
Bedeutende Leitfossilien für die Kreidezeit sind Scaphites hippocrepis, ein heteromorpher Ammonit, und Inoceramus labiatus, eine Muschel-Art.
Wichtige Ereignisse:
- Alpidische Orogenese
- Turonischer Meeresspiegelhochstand
- Chixculub-Impakt (Iridium-Anomalie; K-T-Krise)
- Dekkan-Trapp
Unterteilung
Die Kreidezeit wird global in Unter- und Oberkreide eingeteilt. Eine veraltete Stufenbezeichnung nennt des Weiteren (in chronologischer Folge) Neokom, Gault, Emscher und Senonium. Populärer ist die präzisere Unterteilung in die 12 Stufen der Kreide. Diese heißen (in chronologischer Folge) Berriasium, Valanginium, Hauterivium, Barremium, Aptium, Albium, Cenomanium, Turonium, Coniacium, Santonium, Campanium und Maastrichtium.
Namensherkunft
Die Kreidezeit erhielt ihren Namen vom weißen Kreidegestein, einer hochreinen Kalziumkarbonat-Variante, die in diesem Zeitalter aus den Überresten bedeutender Kalkfäller entstand. Hauptproduzenten der Kreide waren Einzellige Algen der Familie Coccolithophorida, aber auch Dinoflagellaten und amorpher Kalkschlamm machen einen Großteil des Kreidegesteins aus. Lokal trugen auch Korallen, Krebstieren, Schnecken, Muscheln und andere Einzeller zur Bildung der Kreide bei.
Fundstellen
In Süddeutschland finden sich abseits der Bodenwöhr-Störung und dem Umland von Regensburg nur wenige kreidezeitliche Ablagerungen. Nach Norden hin, bei Hannover, nördlich des Harzes, im Teutoburger Wald oder in der Westfälischen Bucht sind sie hingegen häufiger. Die bekannteste Fundstelle für kreidezeitliche Sedimente in Deutschland sind die Kreidefelsen im Jasmund-Nationalpark auf Rügen.
Global wichtige Fundstellen für Fossilien der Kreide wären zum Beispiel die Jehol-Gruppe in China und der Mongolei, die Huincul-Formation in Argentinien, die Aravis-Formation in Frankreich und die Lowell-Formation in Arizona, USA.
Geologie
Plattentektonik
Im Laufe der Kreidezeit trennten sich die beiden großen Kontinente der Jura, Laurasia und Gondwana, weiter auf. Laurasia zerbrach hier entlang des Mittelatlantischen Rückens in die Untereinheiten Nordamerika, Grönland und Eurasien, wobei Europa nach wie vor größtenteils unter dem Tethys-Meer lag. Gondwana zerfiel in vier Teile. Südamerika und die Antarktis blieben verbunden, von ihnen spalteten sich Afrika, Australien und Indien ab. Das Südpolarmeer, das sich zwischen der Antarktis, Afrika, Indien und Australien öffnete, drängte die südlichen Kontinente nordwärts in Richtung des Thetysmeers, das dadurch zunehmend subduziert wurde. Einige Quellen sprechen schon ab der Oberkreide nicht mehr vom Thetys-Ozean, sondern unterscheiden bereits in Mittelmeer und Indischen Ozean. Obwohl sich in der Oberkreide bereits eine erste Kollision zwischen Afrika und Europa ereignete, was den Beginn der alpidischen Orogenese markiert, werden diese Begriffe offiziell erst ab dem Beginn des Miozäns vor 23,03 Millionen Jahren verwendet.
Vulkanismus
Im Weltpazifik traten während der frühen Oberkreide ca. 40 Millionen Jahre lang Superplumes durch die Erdkruste aus. Da diese vulkanische Aktivität im Meer stattfand, kam es zu keinem so verheerenden Massenaussterben wie nach der kontinentalen Superplum-Aktivität an der Perm-Trias-Grenze. Dennoch trugen diese Plumes zu einer Klimaerwärmung und einer Veränderung der Ozeanflora, -fauna und -chemismus bei. So bedingte die vulkanische Aktivität hier mehrere ozeanische Anoxia. Ozeanische Anoxia sind globale Ereignisse, bei denen weltweit der Sauerstoffgehalt in den tieferen Ozeanschichten rapide abnimmt. Anoxische Ereignisse dieser Art führen meist zu einem Aussterben der Tiefseefaunen.
Am Ende der Kreidezeit entstand auf dem Indischen Subkontinent das Dekkan-Trapp, ein über 500.000 km^2 großes Flußbasaltfeld, das hier die Landschaft prägt. Die vulkanische Aktivität in diesem Bereich wird als Mitauslöser für das Artensterben am Ende der Kreidezeit betrachtet.
Sedimente
Europa bestand in der Kreidezeit aus einem flachen Meer mit einigen größeren Inseln, die sich durch ein individuelles Mikroklima, sowie durch abgegrenzte Faunen auszeichneten. Zu Beginn der Kreide stieg der Meeresspiegel stark an und überflutete die flacheren Inseln, im Lauf der Kreidezeit zog sich das Meer jedoch teilweise aus Europa zurück, auch bedingt durch die einsetzende Gebirgsbildung in Südeuropa und der damit verbundenen Hebung Süddeutschlands.
Im Berriasium finden sich in Deutschland vor allem flachmarin abgelagerte Mergel und die kohlehaltigen Sandsteine der sogenannten Wealden-Fazies. In den darüber liegenden fünf Stufen, Valanginium, Hauterivium, Barremium und Aptium, finden sich vor allem Sandsteine, was auf einen tieferen Ozean in dieser Zeit schließen lässt. Ein Salzgitter wurden ab dem Hauterivium bis ins frühe Aptium hinein Trümmererze gefunden. Ab Mitte des darüber liegenden Albiums treten wieder Mergelgesteine neben dem Grünsand auf, erste Anzeichen einer Hebung.
Am Übergang von der Unter- zur Oberkreide, die mit dem Cenomanium beginnt, treffen wir auf Kalkstein. In Norddeutschland wird für den Rest der Epoche Schreibkreide abgelagert. In Niedersachsen und Westfalen finden sich Plänerkalke und Mergel. Vereinzelt treten im Cenomanium und dem darauffolgenden Turonium noch Grünsandablagerungen bei Essen, Soest und Bochum auf.
Ab dem Coniacium werden in Westfalen ausschließlich Mergel gefunden, immer wieder unterbrochen von Sandsteinschichten, während in Niedersachsen der Kalkstein bis ins späte Campanium dominiert. Aus der letzten Stufe der Kreidezeit, dem Maastrichtium finden wir in Westfalen und Niedersachsen keine Gesteine mehr. Abgesehen von den Kreidefelsen in Norddeutschland ist das Ende der Kreidezeit nirgendwo in Deutschland geologisch vermerkt. Entsprechend ist die Iridium-Anomalie hierzulande nirgends aufgeschlossen.
Im Alpenraum finden sich zwei bedeutende Sedimentarten aus der Unterkreide: Das von Kalk und Mergel dominierte Helvetikum, das auf den Karbonatschelfen am Südrand der Europäischen Platte abgelagert wurde, und der rhenodanubische Flysch, dessen Sedimente unterhalb des Kontinentalhangs abgelagert wurden und aus dem Sand und den Klasten der Suspensionsströme von besagtem Kontinentalhang bestehen.
Klima
Das Klima erwärmte sich ab dem Valangium deutlich, was in einem ansteigenden Meeresspiegel resultierte. Diese Klimaerwärmung wurde durch die westpazifischen Superplumes weiter verstärkt, sodass die Durchschnittstemperatur und der Meeresspiegel auf ein Rekord-Hoch stiegen. Mit durchschnittlich 23°C Bodentemperatur lag die Kreidezeit 8,5°C über dem heutigen Jahresmittel. Mit circa 30% Atmosphärenanteil stieg auch der Sauerstoffgehalt der Luft auf ein Niveau, das seit dem Karbonzeitalter nicht mehr erreicht worden war. Gleichzeitig sank der CO2-Gehalt der Luft um ein Fünftel, auf nur noch das Vierfache unseres heutigen Werts.
Die Polkappen blieben vermutlich für die gesamte Dauer der Kreidezeit eisfrei. Der Temperaturhöhepunkt der Erwärmung wurde im Turonium erreicht, danach folgte eine langsame Abkühlung.
Insgesamt war das Klima in der Kreidezeit sehr stabil. Erwärmungen und Abkühlungen fanden über lange Zeiträume statt und es ist anzunehmen, dass es keine starken Temperaturschwankungen im Sinne von Warm- oder Kaltzeiten gab.
Flora und Fauna
Die Kreide war die letzte Blütezeit der Dinosaurier. Sie dominierten auf allen Kontinenten und passten sich dabei an die verschiedenen Lebensräume an.
Aus der Linie der Allosauroidea gingen mit Beginn der Kreide zwei wichtige Gruppen hervor: Spinosaurier und Carcharodontosaurier. Erstere halten bis zum heutigen Tag den Rekord für die größten Landraubtiere aller Zeiten, da ein Exemplar der Spezies Spinosaurus aegyptiacus auf eine Körperlänge von 18 m rekonstruiert wurde. Diese Dinosaurier lebten vermutlich semi-aquatisch in Fluss- und Deltasystemen, wo sie sich auf die Fischjagd spezialisierten. Spinosaurier gab es in Südamerika, Afrika, Europa und Asien. Durch ihre starke Spezialisierung auf Süßwasserfeuchtgebiete führte der ansteigende Meeresspiegel ab Mitte der Unterkreide zu ihrem Aussterben.
Ihre kleineren Verwandten, die Carcharodontosaurier (zu Deutsch „Haizahnechsen“) dominierten die Kontinente, die aus dem ehemaligen Gondwana hervorgegangen waren. Mit bis zu 13 Meter Körperlänge standen sie an der Spitze der Nahrungskette und überragten auch noch die späten Tyrannosaurier der Nordhalbkugel. Ihre Zähne verfügten über eine geriffelte Schnittkante, wodurch mit ihnen verursachte Bissverletzungen stärker bluteten und schlechter heilten als gewöhnliche Bisswunden. In Rudeln von 6 bis 7 Tieren machten diese Raubsaurier sogar Jagd auf die großen Sauropoden ihrer Epoche. Carcharodontosaurier gab es in Südamerika und Afrika, kleinere Gattungen erreichten sogar Spanien, Nordamerika und die Mongolei.
Im ehemaligen Laurasia dominierten ab der Oberkreide die Tyrannosaurier. Diese durch Popkultur bekannt gewordene Familie stammte von Proceratosauriern ab, einer nur etwa hüfthohen Raubsaurierfamilie aus Nordasien. Im Lauf der Oberkreide entwickelten sie sich jedoch zu immer größeren und formoptimierten Räubern weiter. Die späteren Tyrannosaurier waren sehr kopflastig, verfügten über kräftige Kiefer und schlagbolzenförmige Zähne ohne Schneide, die zum Zertrümmern von Knochen geeignet waren. Durch das enorme Gewicht und die damit vergleichbar schwach ausgeprägten Beinmuskulatur waren die späten Tyrannosaurier wohl keine aktiven Hetzjäger mehr. Noch immer herrscht eine Debatte unter Fachleuten, die die Tyrannenechsen entweder als aktive, einzelgängerische Jäger, als bedrohliche Aasfresser und Mundräuber schnellerer und effektiverer Räuber oder als Rudeltiere sehen wollen. Obwohl eine Ernährung von Aas nicht ausgeschlossen ist, existieren Funde von teilweise verheilten Bisswunden, verursacht durch Tyrannosaurier. Dass das Beutetier sowohl vor, als auch nach dem Biss am Leben war, lässt vermuten, dass die Tyrannenechsen auch lebende Beute erlegten. Als Jagdmethode wird inzwischen eine Attacke aus dem Hinterhalt in Kombination mit Rudeljagd, vermutlich unter Einsatz der agileren Jungtiere vermutet. Tyrannosaurier gab es in Nordamerika und Asien.
Neben den Tyrannosauriern gabe es auf der Nordhalbkugel Raubsaurier aus der Gruppe der Maniraptora (Behändete Räuber). Diese von meist unter zwei, teilweise aber auch bis zu über 7 Meter langen Raubtiere waren schneller und wendiger als die großen Tyrannenechsen und jagten vermutlich im Rudel. Ein prominentes Beispiel ist der etwa 80 Zentimeter hohe, aus der Mongolei stammende Velociraptor mongolensis und der ca 2 m hohe Deinonychus antirrhopus, der in den Vereinigten Staaten entdeckt wurde.
Die großen Sauropoden verloren auf der Nordhalbkugel während der Unterkreide weitestgehend an Bedeutung. Die Veränderungen der Flora, vor allem die Entstehung der Blütenpflanzen, nahmen ihnen hier ihre Nahrungsgrundlage, die für das Überleben großer Pflanzenfresser essenziell ist. Eine nennenswerte Ausnahme bildet die Gattung Magyarosaurus, deren Vertreter mit 6 m Körperlänge und nur ca 2 m Höhe außergewöhnlich kleine Sauropoden waren, die im Mikroklima der Insel Hatzeg im heutigen Rumänien bis ins späte Maastrichtium überlebten. Auf der Südhalbkugel brachten die Sauropoden jedoch mit Gattungen wie Amargasaurus stärker geschützte und mit Gattungen wie Argentinosaurus und Patagotitan sogar noch größere Vertreter hervor. Letzterer hält den Rekord für das längste Tier auf Erden, mit einer Körperlänge von bis zu 40 m, obwohl dieser Rekord nicht ganz unumstritten ist (vgl. Seismosaurus).
Innerhalb der Vogelbeckendinosaurier (Ornithischia) entwickelten sich die Hadrosaurier zum weltweit weiter und erreichten Körperlängen von bis zu 12 m. Vertreter wie Parasaurolophus und Edmontosaurus entwickelten Fortsätze ihrer Schädelknochen, die als schallverstärkende Organe ähnlich einem Klangkörper, gedeutet werden. Damit wären ihre Rufe weithin hörbar gewesen. Diese Entwicklung hing vermutlich mit einer sozialen Entwicklung zur Herdenbildung zusammen und könnte einerseits dem Imponierverhalten, andererseits der Warnung vor Gefahren gedient haben.
Aus den Panzerechsen (Eurypoda) ging die Ankylosauria hervor, langsame Pflanzenfresser, deren Verteidigung aus mehreren Reihen an Knochenplatten im Bereich des Kopfes, Rückens und Schwanzes bestand. Einige Vertreter entwickelten am Schwanzende keulen- oder hammerförmige Knochenauswüchse, die vermutlich zur Verteidigung gegen Angreifer geschwungen werden und Knochen zertrümmern konnten.
Neuankömmling in der Kreidezeit war das Taxon Marginocephalia (= “Kantenköpfe”), das einerseits die kleinen, agilen Pachycephalosauria hervorbrachte, deren verstärkter Kopfschutz in Kombination mit Hörnern bei einigen Arten wohl eine effektive Stoßwaffe bildete; andererseits gingen daraus auch die Ceratopsia hervor, größere, schwerfällige Pflanzenfresser, deren erweiterter Hinterkopf in ein schildartiges Gebilde auswuchs, das den Nackenbereich vor Angreifern schützen sollte. Je nach Untergruppe entwickelte die Ceratopsia darüber hinaus lange Hörner, die entweder auf der Schnauzenspitze (Centrosaurinae) oder über den Augen (Chasmosaurinae) saßen.
Die Evolution der Säugetiere nahm mit der Kreidezeit langsam Fahrt auf. Es fand eine Trennung in Eutheria (“Plazentatiere”), Metatheria (Beuteltiere) und Protheria (Kloakentiere) statt, sprich lebendgebärende Vertreter trennten sich von eierlegenden Säugetieren und solchen mit einem Beutel. Obwohl in ihrer Körpergröße noch immer auf circa 1 m beschränkt, eroberten die Säuger weitere Nischen, manche sogar als Jäger der kleineren Dinosaurierarten. Ein Fossil von Repenomamus giganteus wurde mit Überresten mehrerer Jungtiere einer Marginocephaliden-Art zwischen den Rippen gefunden.
Die Pterosaurier, vor allem das Untertaxon der Kurzschwanzflugsaurier, wuchsen in der Kreide zu beeindruckenden Exemplaren heran. Besonders im europäischen Inselmeer machte sich ihre Lufthoheit bezahlt, da sie im Gegensatz zur bodenlebenden Fauna gefahrlos zwischen den Inseln wechseln und aus einem größeren Nahrungsangebot wählen konnten. In einigen Fällen wurden sie dadurch sogar zu Spitzenjägern ihres Ökosystems, die sich von der häufig zwergenwüchsigen Inselfauna ernährten. So wurden beispielsweise Knochenfragmente von jungen Magyarosauriern im Magen der europäischen Flugsaurierart Hatzegopteryx thambema gefunden, der mit einer Flügelspanne von bis zu 13 Metern zu den größten fliegenden Lebewesen aller Zeiten gehörte. Der amerikanische Quetzalcoatlus northropi erreichte vergleichbare Maße. Die meisten Flugsaurier lebten nach wie vor piscivor und jagten in Symbiose mit oder in Konkurrenz zu den Sauropterygiern über dem Meer.
Auch im Meer brachen die Reptilien neue Größenrekorde. Die Nachkommen einer Waran-Art, die sich ab Mitte der Jura zum vollaquatischen Leben entwickelte und primär ihren langen, verbreiterten Schwanz zur Fortbewegung im Wasser nutzte, waren die Mosasaurier, die in der Oberkreide die Pliosaurier als größte Meeresraubtiere ablösten.
Mosasaurier waren schneller und wendiger als die meisten ihrer Konkurrenten, gehörten jedoch im Gegensatz zu diesen nicht zu den Sauropterygia, sondern waren echte Reptilien aus der Gruppe der Schuppenkriechtiere (Squamata), zu denen u. a. die heutigen Schlangen, Warane und Schleichen gehören. Mit einer Körperlänge von bis zu 19 m war Mosasaurus hoffmanni eines der größten Meeresraubtiere aller Zeiten.
Andere dominierende Raubtiere des Ozeans waren große Raubfische der Ordnung Ichthyodectiformes, Knochenfische mit einer Körperlänge von bis zu 6 m, deren Beute oft im Ganzen verschlungen wurde und alles beinhaltete, das in ihr Körpervolumen hineinpasste. So wurde in einem ausgewachsenen Xiphactinus (6 m) der komplette Überrest eines kleineren Vertreters der Ichthyodectiformes gefunden, ein 4 Meter langer Gillicus.
Die Ammoniten brachten vor ihrem Aussterben an der K-T-Grenze ihre größten Vertreter hervor, wie z. B. die bisher größte bekannte Art Parapuzosia seppenradensis mit einem Spiralendurchmesser von 1,8 m.
Die Pflanzenwelt durchlief in der Kreidezeit einen bedeutenden Wandel. Während in der Unterkreide noch immer Nacktsamer, Bärlappe und Farne dominierten, begleitet von Ginkgoales und Baumfarnen, so wurde diese Flora im Laufe der Unterkreide zunehmend von Blütenpflanzen (Bedecktsamern) ersetzt, die große Sträucher und Bäume ausbildeten. Die ersten Laubbäume der Erdgeschichte stammten aus der Gattung Credneria, ihre dreispitzigen Blätter wurden im Harz (dem Mittelgebirge, nicht dem Pflanzensekret) gefunden. In der Oberkreide koexistierten und konkurrierten bereits eine Vielzahl an Laubbäumen wie Ahorn, Eiche und Walnuss und verdrängten die zuvor existierenden Nadelbäume teilweise aus den temperierten Zonen. Zudem lichteten sich die Wälder und es entstand eine neue Gruppe einkeimblättriger Pflanzen, die diese offenen Flächen besiedelte: Die Gräser.
Massenaussterben
Das Ende der Kreidezeit markiert ein bedeutendes Massenaussterben, vermutlich ausgelöst durch das Zusammenspiel des Chicxulub-Einschlag und der Entstehung des Dekkan-Trapps. Dem Chicxulub-Meteoriten wird deshalb so eine große Bedeutung zugeschrieben, weil es sich um einen außergewöhnlich großen Meteoriten handelte. Der Krater, den er in der mexikanischen Halbinsel Yucatán und dem Golf von Mexiko hinterlassen hat, hat einen Durchmesser von 150 km.
Rekonstruktionen nach müsste der verantwortliche Meteorit einen Durchmesser von 10 bis 15 km gehabt haben. Meteoriten dieser Größenordnung werden als „Global Killer“ bezeichnet, da ihr Einschlag bei durchschnittlich zehnfacher Schallgeschwindigkeit genug (kinetische) Energie in den Planeten bringt, um ihn mit wenigen Ausnahmen komplett zu entvölkern. Die BBC-Serie „Planet Dinosaur“ beschreibt eine Druckwelle durch die Atmosphäre, die den Planeten dreimal umkreiste. „Walking with Dinosaurs“ nennt eine Rauch- und Feuerwalze, die den gesamten amerikanischen Kontinent leergefegt haben soll. Der Paläontologe Steve Brusatte beschreibt in seinem Buch „Aufstieg und Fall der Dinosaurier“ ausführlich die Geschehnisse in den ersten Stunden nach dem Einschlag: Als Folgen nennt er grelle Lichterscheinungen, Erdbeben mit Bodenbewegungen der amerikanischen Platte um mehrere Meter in der Vertikalen wie Horizontalen, Riesentsunamis, spontane Entzündung der Atmosphäre in einem Umkreis von mehreren hunderten Kilometern, gefolgt von Glas- und Impaktitgestein-Regen, die vom Einschlagskrater aus verdampft und aufgeschleudert wurde, in weiten Flugbahnen über den Globus zieht und beim Einschlag aufgrund seiner noch immer hohen Temperatur verheerende Brände auslöst.
Jedoch hätte dieses Impaktereignis in keiner Interpretation alleine ein solches Massenaussterben auslösen können. Alle Quellen sind sich einig, dass in Folge des Einschlags (Meteorit-Kritiker fügen hinzu, dass der Impakt nicht die einzige Verschmutzungsquelle war und verweisen zusätzlich auf den indischen Vulkanismus) die Fein- und Grobstaub-, Ruß- und Asche-Verschmutzung der Luft so stark war, dass die Intensität des Sonnenlichts dadurch erheblich gemindert wurde. Als Resultat sanken die Temperaturen an der Oberfläche rapide ab. Ein solcher Impaktwinter ist bei großen Detonationen immer möglich und wurde bei Atombombentests sogar in kleinem Maßstab von Menschen ausgelöst. Die Folgen waren für das kreidezeitliche Ökosystem fatal: Ein Großteil der Pflanzenwelt, die auf Sonnenlicht und warme Temperaturen angepasst waren, gingen dadurch ein oder produzierten weniger Biomasse, weshalb zunächst vor allem die größeren Pflanzenfresser, gefolgt von den großen Fleisch- und Aasfressern ausstarben. Ein geringer Nahrungsbedarf, zusammen mit einer unspezialisierteren Ernährung und einer entsprechenden Anpassungsfähigkeit machten sich während des Impaktwinters, der je nach Lokalität und wissenschaftlicher Schätzung zwischen einem und einhunderttausend Jahren andauerte, bezahlt.
Die Extinktionsrate an der Kreide-Tertiär-Grenze lag bei 75% der Arten an Land und ca 65-70% der Arten in den Ozeanen. Eine grobe Faustregel definiert, dass an Land kaum ein Tier mit über 10 cm Körperlänge den Impaktwinter überlebte.
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Referenzen
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Weitere Informationen und Literatur
Lehrveranstaltungen
P3 Erdgeschichte
WP23 Evolution und Systematik
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- Leonard von Ehr
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