II. Die Ursache der Eiszeit und die Veränderungen des Klimas.
Alles spricht dafür, daß merkwürdige Veränderungen und Wechsel in Bezug auf das Klima in verschiedenen Gegenden unserer Erde vor sich gegangen sind und wahrscheinlich auch in Zukunft noch stattfinden werden.
Um eine Erklärung hierfür zu finden, sind viele und verschiedene Theorien aufgestellt worden, aber kaum eine davon ist wirklich überzeugend, weswegen es sich bei dem beschränkten Raum nicht verlohnt, hier weiter darauf einzugehen.
Um aber einen Begriff davon zu geben, auf was für verschiedenen Gebieten man seine Gründe gesucht hat, will ich einige der bekanntesten Theorien erwähnen, besonders diejenigen, welche zu erklären suchen, weshalb die Eisperioden eintreten und wie man sich die Entstehung des Inlandseises denkt.
Es würde das Natürlichste und Vernünftigste sein, wenn man, indem man die Verhältnisse und Kräfte gruppirt, die jetzt auf der Erde in Wirksamkeit sind, auf andere Weise die nothwendigen Bedingungen hervorbringen könnte. Es sind auch verschiedene, bisher freilich vergebliche Versuche in dieser Richtung gemacht worden.
Man hat gemeint, daß eine andere Vertheilung von Land und Wasser auf der nördlichen Halbkugel Eisperioden hervorbringen könnte. Man hat die Sahara oder auch Rußland, Finnland und große Theile von Deutschland unter Wasser gesetzt und damit die Bedingungen für eine europäische Eisperiode erfüllt zu haben geglaubt. Durch die Landenge von Panama und Mittel-Amerika grub man einen gewaltigen Kanal und leitete durch denselben den Golfstrom in den Stillen Ocean, in der Meinung, dadurch die Bedingungen für eine Eisperiode in Amerika zu erfüllen. Mit anderen Worten, man nahm an, daß eine größere Ausdehnung des Wassers und eine Beschränkung des Landes genügen würde, um auf gewissen Theilen der nördlichen Halbkugel eine Eisperiode hervorzubringen. In diesem Falle müßte indessen die südliche Halbkugel augenblicklich günstigere Bedingungen bieten, das Klima ist dort ja auch freilich kälter als auf der nördlichen, aber weder in Patagonien noch auf Neuseeland hat man Eisperioden, obwohl solche dort einmal gewesen sind. In der Nähe des Poles auf dem antarktischen Kontinent scheint sich allerdings ein Inlandseis zu befinden, dasselbe erreicht aber keine niedrigeren Breitengrade als den südlichen Polarkreis, während wir es doppelt so weit von dem Pol oder bis auf den 40° Südl. Br. verlegen müßten, um eine der Ausdehnung des amerikanischen Inlandseises entsprechende Fläche zu haben. Hiergegen könnte freilich der Einwand erhoben werden, daß das antarktische Inlandseis sich möglicherweise weiter nach Norden hin ausbreiten würde, wenn nur das Land, worauf es ruht, vergrößert würde. Aber selbst wenn dieser Fall eintrete, würde eine solche Ausdehnung, wie oben angedeutet, kaum denkbar sein, da die jährliche Durchschnittstemperatur in dem südlichen Himmelsstrichen nicht niedriger zu sein scheint als in den entsprechenden nördlichen.
Andere haben den ganz entgegengesetzten Weg eingeschlagen und gemeint, daß man, indem man eine Ausdehnung des Landes auf der nördlichen Halbkugel vornehme — indem man durch eine Landbrücke Europa mit den Faröern und Island, ja sogar mit Grönland verbände und den Golfstrom in seinem Laufe hemmte — die Bedingungen für eine Eisperiode zu schaffen vermöge. Aber selbst wenn dies in Bezug auf Europa möglich wäre, was keineswegs der Fall ist, so läßt sich dadurch doch immer die amerikanische Eisperiode nicht erklären. Außerdem darf man nicht außer acht lassen, daß für eine Bildung von Inlandeis starke Niederschläge oder eine große Feuchtigkeit in der Luft erforderlich sind, welches beides vom Meere herkommen muß, weshalb man sich hüten sollte, allzuviel Land in die arktischen Gewässer hinauf zu legen, da dies auf die Dauer keinen fördernden Einfluß auf die Gletscherbildung haben kann.
Einige haben gemeint, daß es früher Zeiten gegeben hat, in denen die Erdatmosphäre viel feuchter war als jetzt, und daß dies hinreichend gewesen ist, um Eisperioden zu bilden; auf der einen Seite sind aber keine positiven Gründe nachgewiesen worden, die eine so allgemeine Zunahme der Feuchtigkeit verursachen könnten, und auf der anderen Seite müßte in diesem Falle diese Feuchtigkeit als Schnee herabfallen. So lange die Erde die gleiche eigene Wärme gehabt und die gleiche Sonnenwärme wie jetzt empfangen hat, scheint sich dies indessen schwer erklären zu lassen.
Endlich giebt es Leute, welche meinen, daß die mit Eis bedeckten Länder vor der Eiszeit bedeutend höher gelegen haben als jetzt, wodurch die Bedingungen zur Ansammlung von Gletschern günstiger gewesen sind. Man hat auch an einzelnen Stellen Senkungen nach der präglacialen Zeit nachweisen zu können vermeint und geglaubt, daß diese möglicherweise auf die Eisschicht selber zurückzuführen seien, indem diese im Wachsen mit ihrem Gewicht die Unterlage herabdrückte. Aber auch dies ist kaum ein befriedigender Grund, denn für die Bildung eines so mächtigen und südlich gelegenen Inlandseises wie das amerikanische und das europäische, ist eine nicht geringe Hebung des ganzen nördlichen Theils dieser Kontinente erforderlich, und eine solche ist keineswegs nachgewiesen. Aber selbst wenn dies der Fall wäre, müßte man mindestens zwei Hebungen und zwei Senkungen voraussetzen, um die beiden mit Bestimmtheit bekannten Eisperioden erklären zu können. Und ehe eine solche Erklärung anerkannt werden könnte, müßte die Ursache zu so großen Niveau-Veränderungen oder das wirkliche Stattfinden derselben erst nachgewiesen werden.
Wenn sich nun also durch diese verschiedenen Theorien die Eisperioden wirklich erklären ließen, so haben wir dadurch immer noch keine Erklärung für die wärmeren Klimate, die, wie oben nachgewiesen wurde, u. a. einmal in Grönland geherrscht haben müssen. Mit Zuhülfenahme aller günstigen Bedingungen, die aufgebracht werden können, ist und bleibt es unter den jetzigen Verhältnissen doch unmöglich, üppige Wälder auf Grinnell-Land (unter dem 82° Nördl. Br.) hervorzubringen, oder Palmen in dem eisbedeckten Boden Grönlands und Spitzbergens keimen zu lassen. Hierzu müssen andere Bedingungen, als wir sie jetzt kennen, vorhanden gewesen sein.
Das Naheliegendste — falls man annimmt, daß die Erde einst glühend gewesen ist — muß ja die Annahme sein, daß die Erde seit jener glühenden Periode infolge der Wärmeausstrahlung in steter Abkühlung begriffen war, und daß diese warmen Klimate der nördlichen Zonen in eine Zeit gefallen sind, wo die Erdkruste so viel wärmer war, wie jene Klimate vermuthlich wärmer gewesen sind als das jetzige; das würde also — für Nordgrönland — einen Unterschied von 20–30° C. ausmachen. Dies könnte möglicherweise das warme Klima jener Zeiten erklären, falls man annehmen könnte, daß eine so reiche Vegetation, wie sie zu jener Zeit z. B. auf Grinnell-Land stattgefunden hat, unter den dortigen Lichtverhältnissen mit den monatelangen Winternächten und den ebenso langen Sommertagen gedeihen könnte. Bedenkt man indessen, daß zwischen diesen warmen Klimaten wahrscheinlich Eisperioden stattgefunden haben, so verliert diese Annahme jeglichen Halt, und selbst abgesehen hiervon ist sie garnicht danach angethan, eine Erklärung dafür zu geben, weshalb jedenfalls nach jener letzten warmen Zeit Eisperioden mit einem älteren Klima wie das jetzige eingetreten sind.
Eine andere Betrachtungsweise muß uns indessen auch gar bald die völlige Unhaltbarkeit dieser Theorie beweisen. Sollte nämlich die Temperatur der Erdkruste in einem so kurzen Zeitraum wie von der Tertiärperiode bis jetzt 21° C. gesunken sein, so brauchen wir wahrlich nicht sehr lange in die geologische Zeit zurückzugreifen, ehe wir auf eine Temperatur stoßen, die jegliches organische Leben unmöglich macht. Gehen wir z. B. doppelt so lange zurück, so erhalten wir schon eine wenigstens 42° höhere Temperatur, gehen wir den vierdoppelten Zeitraum zurück, so steigt die Hitze auf 84° C., und damit wäre die Grenze für das jetzige organische Leben bereits erreicht, während der Zeitraum, den man damit erreicht hätte, z. B. im Verhältniß zu dem ungeheuren Alter der Silurformationen, nur ein sehr geringer ist. Indessen herrschte bereits damals ein bedeutendes organisches Leben, was darauf schließen läßt, daß die Abnahme der Wärme infolge von Ausstrahlung nach jener Zeit nicht sehr beträchtlich gewesen sein kann.
Am leichtesten würde es sein, die Eiszeit, ebenso wie die wärmeren Klimate der verschiedenen Himmelsstriche zu erklären, wenn man nur ein wenig an der geographischen Lage der Erdachse rütteln könnte. Könnte man z. B. den Nordpol zwischen den 60° und 65° auf Grönlands Westküste oder in die Nähe davon versetzen, so könnte man sehr leicht eine Eisperiode in Europa wie in Amerika hervorbringen. Der Umstand, daß bisher weder im östlichen Rußland noch in ganz Nordasien[98] eine Eisperiode hat nachgewiesen werden können, scheint diese Annahme zu stützen. Auch in Alaska scheinen die Beweise für eine Eisperiode zweifelhaft zu sein. Hiernach hat sich die Eisperiode scheinbar strichweise mit dem angegebenen Punkt als Centrum verbreitet. Man hat auch die Ursachen zu einer etwaigen Verschiebung der Erdachse nachweisen zu können geglaubt. Als solche hat man z. B. die Veränderung und Versetzung der Stoffe theils durch Flüsse, theils durch Gletscher und dergleichen angeführt. Es ist ganz sicher, daß solche Umwälzungen ebenso wie große Ansammlungen von Eis den Schwerpunkt verrücken und dadurch die Achse ein wenig verschieben können, aber man hat doch nicht die Möglichkeit so gewaltsamer Umwälzungen oder Veränderungen nachweisen können, die erforderlich wären, um die Erdachse 20–30° zu verschieben.
Daß sie wirklich verschoben werden kann, scheint daraus hervorzugehen, daß die Beobachtungen auf mehreren deutschen Observatorien (Berlin, Potsdam, Prag und Straßburg) auf merkwürdige Weise darin übereinstimmen, eine Pol-Verschiebung von mehr als einer halben Sekunde im Laufe eines halben Jahres zu konstatiren;[99] außerdem scheinen zuverlässige Observationen, die in Greenwich, Washington, Mailand, Neapel, Pulkova und an anderen Orten gemacht sind, ebenfalls auf eine Veränderung der Polarhöhe[100] hinzudeuten. Sollte es sich wirklich so verhalten, daß sich der Pol z. B. ungefähr eine Sekunde im Laufe eines Jahres bewegen kann, da bedarf es, von geologischem Standpunkt gesehen, keines langen Zeitraums, um die Lage des Pols bedeutende Strecken zu verändern, — im Laufe von 3600 Jahren kann er sich einen ganzen Grad bewegen, und zu den 20–30 Graden nach der Eisperiode bedurfte es nicht mehr als 72000–108000 Jahre.
Wie es sich auch mit diesen Observationen einer Veränderung der Polhöhe verhalten mag, so steht jedenfalls die Thatsache fest, daß die Astronomen eine solche Möglichkeit nicht ableugnen können.
Wir können auch auf ein anderes Verhältniß hinweisen, dessen Ursache wir ebensowenig kennen, über dessen Vorgang wir jedoch keinen Augenblick im Zweifel sind, nämlich auf die Wanderungen des magnetischen Pols. Es muß wohl als wahrscheinlich angesehen werden, daß diese ihren Ursprung irgend welchen Veränderungen in der Erde selbst verdanken, welcher Art diese Veränderungen aber sind, haben wir bisher nicht erforschen können. Dies alles bildet eine große Lücke in unserem Wissen, aber a priori kann man kaum sagen, daß das Eine unwahrscheinlicher ist als das Andere.
Das Schwierige bei dieser Theorie ist indessen außer dem Mangel an genügenden Gründen für die Bewegung der Achse auch der Umstand, daß viele solche Veränderungen stattgefunden haben müssen. Um eine hinreichende Erklärung für die warmen Klimate auf Grönland, Spitzbergen und Nowaja Semlja zu geben, muß der Nordpol fast ganz nach der Beringsstraße oder nach einem noch südlicheren Ort verlegt werden. Hier geräth man jedoch in Zwiespalt mit der tertiären Flora in Alaska und an anderen Orten. Daß er in der Tertiärperiode 20° weiter nach der Küste von Sibirien zu oder ungefähr auf dem 70° Nördl. Br. und dem 120° Oestl. L. gelegen haben soll, meint Professor Nathorst daraus erkennen zu können, das Japans tertiäre Flora auf ein bedeutend kälteres Klima schließen läßt, als wie es ungefähr um dieselbe Zeit z. B. in Grönland geherrscht hat. Was außerdem dafür sprechen könnte, ist der Umstand daß u. a. auch Spitzbergen und Grinnell-Land damals ein kälteres Klima gehabt haben, als die nordgrönländische Westküste. Das Einzige, was nach Professor Nathorsts Ansicht gegen eine solche Lage des Poles in der Tertiärzeit sprechen könnte, sind die letzten auf den neusibirischen Inseln gemachten Funde, die aus tertiären Pflanzenversteinerungen bestehen, die möglicherweise auf ein wärmeres Klima schließen lassen, als es sich in der Nähe des Poles denken läßt. Diese Versteinerungen sind indessen so schlecht erhalten, und die ganze Sache ist so wenig untersucht worden, daß sich augenblicklich mit Sicherheit nicht viel darüber sagen läßt.
Es läßt sich bei einer solchen Lage des Poles auch nicht recht erklären, daß man die Fundstätten für tertiäre Pflanzenversteinerungen an der Lena bei Tsjirimyi-Kaja[101] auf dem 85° Nördl. Br., auf Kamschatka auf dem 68–69° Nördl. Br., auf Sachalin auf dem 67°, auf Spitzbergen zwischen dem 64° und 65° Nördl. Br. etc. haben würde.
Man ersieht hieraus also, daß die tertiäre Flora die Fähigkeit besessen haben muß, sich weit höher nach dem Pol hinauf zu verbreiten, als es die entsprechenden Pflanzen unter unseren jetzigen klimatischen Verhältnissen zu thun vermögen. Daß sich aber die Pflanzen im Laufe der Zeit so entwickelt haben sollten, daß sie jetzt in geringerem Maße als früher ein arktisches Klima und die nördlichen Lichtverhältnisse zu ertragen vermögen, widerstreitet allen biologischen Gesetzen; infolge dieser Gesetze muß man im Gegentheil annehmen, daß sie mehr und mehr die Fähigkeit erlangen sollten, sich über die Erde zu verbreiten. Wir werden hierdurch zu der Annahme gezwungen, daß auf der ganzen Erde eine wärmere Temperatur geherrscht haben muß, und erhalten keine Erklärung dafür.
Es will mir indessen durchaus nicht als bewiesen erscheinen, daß die tertiären Schichten sich an allen Orten der Erde gleichzeitig abgelagert haben. Das häufige Auftreten einzelner Pflanzen und Thierarten hat wahrscheinlich Veranlassung dazu gegeben; weshalb diese aber gleichzeitig an verschiedenen Orten aufgetreten sein sollen, läßt sich schwerlich nachweisen. Wenn man bedenkt, wie lange sich verschiedene Thierarten oder doch jedenfalls Thierfamilien, während verschiedener geologischer Perioden gehalten haben, wie z. B. einzelne Fische (Ceratodus) sich seit der fernen Kohlenzeit bis zur Gegenwart gehalten haben, wenn auch nicht in derselben Art, wie Viele gemeint haben, so doch jedenfalls in derselben Familie, oder die einzelne Brachiopoden (die Familie terebratula) sich von der allerältesten Versteinerungsschicht bis auf den heutigen Tag gehalten haben, — da kann man sehr wohl zu der Annahme gelangen, daß eine ausgeprägte Fauna ihren Charakter einigermaßen während einer langen Periode aufrecht zu erhalten vermag. Daß die Tertiärzeit wirklich sehr lang gewesen ist, und daß es innerhalb derselben große Zeitabschnitte giebt, scheint ja außerdem nachgewiesen zu sein.
Meiner Ansicht nach spricht nichts dagegen, daß die Erdachse, falls sie sich überhaupt auf größere Verschiebungen eingelassen hat, genügend Zeit hatte um mehrere solche in dem Rahmen der Tertiärperiode vorzunehmen. Die Schichten auf den neusibirischen Inseln, welche tertiäre Versteinerungen enthalten, können in diesem Falle während einer Stellung der Erdachse abgelagert sein, während ähnliche Schichten in Japan und an andern Orten während anderer Achsenstellungen abgelagert wurden.
Es ist einleuchtend, daß die Flora, besonders aber die Fauna sich leicht nach anderen Orten und unter andere Himmelsstriche begeben haben kann, je nachdem der Pol seine Lage wechselte und das Klima sich veränderte; und sie würden infolgedessen den Schichten, die sich an Orten ablagerten, wohin sie jetzt gekommen waren, denselben Charakter verleihen, den sie den an andern Orten früher abgelagerten Schichten verliehen hatten.
Aber selbst wenn man die Möglichkeit einräumt, daß der Pol während der Tertiärperiode verschiedene Lagen gehabt hat, so muß er sich in einer verhältnißmäßig späten Zeit zweimal ganz nach Grönland hinüberbewegt und zweimal wieder zurückbewegt haben, um die bekannten Eisperioden erklären zu können. Das werden ziemlich weitläufige Bewegungen, und befriedigende Ursachen dazu kann man wie bereits erwähnt, nicht nachweisen.
Man hat es deswegen versucht, die Ursachen zu den klimatischen Veränderungen außerhalb der Erde zu suchen. Als das Zunächstliegende hat man an die Möglichkeit gedacht, daß die Ausstrahlung unserer Wärmequelle, der Sonne, Wechseln unterworfen ist oder mit anderen Worten, daß die Sonne ein veränderlicher Stern ist. Einige Gelehrte sind der Ansicht, daß die Wärme der Sonne durch ein ständiges Bombardement von Meteoren aufrecht erhalten wird, das durch seine Geschwindigkeit und die dadurch hervorgebrachte Reibung Wärme erzeugt. Ist dies der Fall, so könnte man wohl annehmen, daß es Zeiten mit größerem und kleinerem Bombardement gäbe, wie wir ja auch bestimmte Zeiträume mit größerem Sternenfall haben, je nachdem wir die verschiedenen Kometenbahnen passiren. Dergleichen Behauptungen sind indessen zu unbegründet, um sich darauf stützen zu können.
Infolge der Kant-Laplaceschen Theorie müssen wir annehmen, daß die Wärmeausstrahlung der Sonne in stetem Sinken begriffen ist, je nachdem sie mehr und mehr erkaltet. Dies ist indessen ebensowenig wie der eigene Wärmeverlust durch Ausstrahlung (siehe oben) geeignet, die vorliegenden Thatsachen zu erklären.
Andere sind der Ansicht, daß die kälteren und wärmeren Klimate ihren Grund darin haben, daß der Raum oder das Universum, durch das unser ganzes Sonnensystem sich bewegt, einen kälteren oder wärmeren Strich hat. Hierauf können wir nur antworten, daß wir, wenn dies auch sehr unwahrscheinlich ist, doch die Unmöglichkeit nicht beweisen können, es ist aber nichts nachgewiesen, was diese Annahme stützen könnte, folglich bleibt sie einstweilen nur ein unterhaltendes Gedankenexperiment.
Die Crollsche Theorie, welche annimmt, daß die Wechsel in der Excentrizität der Erdbahn die Ursache zu den klimatischen Wechseln sein sollen, hat die meisten Anhänger gefunden. Die Erdbahn ist bekanntlich zu verschiedenen Zeiten mehr oder weniger elliptisch, und nun ist Croll der Ansicht, daß dies erstens für das Klima jeder Halbkugel von großer Bedeutung ist, mag der Winter derselben auf den Theil der Erdbahn fallen, welcher der Sonne zunächst liegt (Perihelion) oder auf den, der ihr am fernsten liegt (Aphelion). In dem letzteren Falle würde nämlich der Winter mit der jetzigen Erdbahn sieben Tage länger werden als der Sommer. Die Wärme der Sonnenstrahlen in dieser Jahreszeit wird infolge des Abstandes vermindert, dies aber wird völlig dadurch aufgewogen, daß die Sonnenstrahlen im Sommer um so viel wärmer sind; dagegen wird der kürzere Sommer kaum die Wärme aufwiegen, welche die Erdoberfläche in den langen Winternächten durch den sieben Tage längeren Winter ausstrahlt. Deswegen würde eine solche Periode bessere Bedingungen für Gletscherbildung gewähren als eine andere; dies ist augenblicklich der Fall mit der südlichen Halbkugel, weshalb deren Temperatur jetzt niedriger ist als die der nördlichen.
Fällt indessen eine solche Periode mit verlängertem Winter mit einer Zeit zusammen, in der die Erdbahn ihre höchste Excentrizität oder die am längsten gestreckte Ellipsenform erreicht hat, so wird der Unterschied zwischen Winter und Sommer derartig erhöht werden, daß der Winter auf der einen Halbkugel 36 Tage oder mehr als einen Monat länger wird als der Sommer, und da, meint nun Croll, müssen alle Bedingungen für das Eintreten einer ausgeprägten Eiszeit vorhanden sein.
Er hat ausgerechnet, daß hiernach die günstigsten Bedingungen für die Bildung von großen Inlandseisen vor 200000 Jahren vorhanden gewesen sein müssen, ferner ist dies der Fall gewesen vor 750000, 850000, 2500000 und 2600000 Jahren. In Zukunft werden solche Eisperioden in 500000, 800000 und 900000 Jahren eintreten. Falls diese Theorie haltbar wäre, ließe sich also auf diese Weise eine Art Haltepunkt für eine geologische Zeitrechnung gewinnen, indem wir von den verschiedenen bekannten Eisperioden ausgehen würden.
Bei dieser Theorie ist jedoch auch der Fehler, daß sie, wenngleich sie auch die eine Art von Klimawechseln erklären könnte, doch für die andere Art keine Erklärung zu geben vermag. Wenn man sich hiernach auch denken kann, daß wir auf diese Weise zu bestimmten Zeiten Eisperioden haben können, so können doch auf diesem Wege nicht genügend günstige Verhältnisse hervorgebracht werden, um ein subtropisches Klima zu erklären, wie es doch einmal z. B. auf Grönland geherrscht hat.
Wir sehen hieraus, daß wir, von welcher Seite wir auch die bekannten Thatsachen betrachten mögen, dennoch nicht im stande sind, einen befriedigenden Grund für sie alle zu finden. Wir müssen das der Zukunft anheimstellen und uns vorläufig mit dem Bewußtsein begnügen, daß es einstmals so gewesen ist, und daß wir doch auch jetzt noch ein Inlandseis besitzen, das sich ganz bis an den 60° N. Br. herab erstreckt bis an denselben Breitengrad, unter dem Kristiania liegt und zwar, obgleich unsere Halbkugel gerade augenblicklich sehr ungünstig für eine Gletscherbildung gestellt ist.
Dies Inlandseis ist auch hinreichend groß genug, um mit guter Ausbeute die verschiedenen mit den Eisperioden verbundenen Verhältnisse studiren zu können, und eine Wanderung durch Grönland bietet daher, wie Nordenskjöld sagt, ein ebenso großes Interesse für den Geologen, wie es die Durchwanderung einer wohlerhaltenen Stadt aus der Pfahlbautenzeit für den Alterthumsforscher bieten würde.