Climate and vegetation dynamics of Central Europe during the Eocene greenhouse: Palynological investigations of lacustrine sediments from the Sprendlinger Horst (Hesse, Southwest Germany)

Palynomorph assemblages of four small Eocene lakes at Messel, Prinz von Hessen, Offenthal and Groß Zimmern on the Spendlinger Horst in Southwest Germany were studied for understanding the evolution of the vegetation in Southwest Germany during Paleogene greenhouse conditions with respect to regional tectonic and volcanic influence. Except for Prinz von Hessen, which is most probably a small pull-apart basin, the other basins are maar lakes and formed as a consequence of phreathomagmatic eruptions. Based on revised 40Ar/39Ar dates the eruptions at Offenthal (47.71/47.87 ± 0.3 Ma) and Messel (48.11/48.27 ± 0.22 Ma) are nearly of the same age around the lower/middle Eocene boundary. Palynostratigraphic analyses indicate a lower Eocene age for the studied part of Prinz von Hessen and a Middle Eocene age for Groß Zimmern. Our quantitative palynological studies revealed different pollen and spore assemblages in each basin, but similar general trends in the evolution of the vegetation. The plant succession at the maar lakes started with the progressive recolonization of the area in the vicinity of the craters by pioneering elements such as ferns or Restionaceae and continued into a paratropical rainforest and, finally, a climax vegetation with a dominance of juglandaceous and fagaceous plants. Nevertheless, each basin has its unique story to tell. In Messel the following undisturbed record of about 600.000 years reveals the influence of orbital forcing on the climate and the composition as well as on the diversity of the climax vegetation during the early middle Eocene. A climax vegetation comparable to Messel is not documented at Offenthal mainly due to a significant shorter time period reflected in the respective succession of lake sediments. At Lakes Prinz von Hessen and Groß Zimmern regional tectonic activity had a much higher influence on the paleoenvironment than orbitally controlled climate change.

Palynomorphen-Ansammlungen von vier kleinen eozänen Seen bei Messel, Prinz von Hessen, Offenthal und Groß Zimmern am Spendlinger Horst in Südwestdeutschland wurden untersucht, um die Evolution der Vegetation in Südwestdeutschland unter paläogenen Gewächshausbedingungen in Bezug auf regionale tektonische und vulkanische Einflüsse zu verstehen. Mit Ausnahme von Prinz von Hessen, bei dem es sich höchstwahrscheinlich um ein kleines Auseinanderziehbecken handelt, sind die anderen Becken Maarseen und entstanden als Folge von phreathomagmatischen Eruptionen. Basierend auf revidierten 40Ar/39Ar-Daten sind die Eruptionen bei Offenthal (47,71/47,87 ± 0,3 Ma) und Messel (48,11/48,27 ± 0,22 Ma) an der unteren/mittleren Eozän-Grenze nahezu gleich alt. Palynostratigraphische Analysen weisen für den untersuchten Teil von Prinz von Hessen auf ein niedrigeres Eozän und für Groß Zimmern auf ein mittleres Eozän hin. Unsere quantitativen palynologischen Studien zeigten unterschiedliche Pollen- und Sporenansammlungen in jedem Becken, aber ähnliche allgemeine Trends in der Evolution der Vegetation. Die Pflanzensukzession an den Maarseen begann mit der fortschreitenden Wiederbesiedlung des kraternahen Gebietes durch bahnbrechende Elemente wie Farne oder Restionaceae und setzte sich fort in einen paratropischen Regenwald und schließlich in eine Höhepunktvegetation mit einer Dominanz von Jugland- und Fagasengewächsen . Dennoch hat jedes Becken seine einzigartige Geschichte zu erzählen. In Messel zeigt die folgende ungestörte Aufzeichnung von etwa 600.000 Jahren den Einfluss des Orbitalantriebs auf das Klima und die Zusammensetzung sowie auf die Vielfalt der Höhepunktvegetation während des frühen mittleren Eozäns. Eine mit Messel vergleichbare Höhepunktvegetation ist bei Offenthal vor allem aufgrund eines deutlich kürzeren Zeitraums, der sich in der jeweiligen Abfolge der Seesedimente widerspiegelt, nicht dokumentiert. An den Seen Prinz von Hessen und Groß Zimmern hatte die regionale tektonische Aktivität einen viel größeren Einfluss auf die Paläoumwelt als der orbital kontrollierte Klimawandel.