Pollen, Datierung von Kalt- und Warmzeiten
Im darauffolgenden Quartär (2,6 Millionen - 11600 Jahre) gab es tiefgreifende Veränderungen der europäischen Flora und Vegetation. In den etwa 17 Kaltzeiten wurde die Waldflora mehr oder weniger nach Süden und Südosten abgedrängt, während sich baumlose Tundren und Steppen in den nicht unter Eis begrabenen Gebieten ausbreiteten. Die Verdrängung war in den extrem kalten Glazialen des Mittel- und Oberpleistozäns so weitreichend, dass in Europa wohl nirgends mehr größere Waldflächen existierten; sie überdauerten vielmehr in kleinen isolierten Gehölzpopulationen. In den Warmzeiten drangen Wälder wieder bis in den Norden Europas vor.
Die Saale-Eiszeit ist mit drei Eisvorstößen nachgewiesen. Zwischen den einzelnen Phasen der Vereisung hat es sicherlich klimatische Verbesserungen gegeben - die Temperaturen stiegen - deren Ausmaß ist jedoch umstritten. Der vegetationsgeschichtliche Nachweis eines vollentwickelten Interglazials zwischen den einzelnen Eisvorstößen innerhalb der Saale-Eiszeit steht für den nordwesteuropäischen Raum noch aus.
Die Pflanzengeschichte der nachfolgenden Eem-Warmzeit (vor 128000-117000 Jahren = 11000 Jahre Dauer) ist für Niedersachsen jedoch sehr gut erforscht. Untersuchungen an Kieselgurvorkommen in der Lüneburger Heide leisteten hier einen guten Beitrag. Über die Pollenanalyse wurde eine klimatologische Gliederung des Quartärs möglich.
An die Inlandeiskappe grenzt Polarwüste mit spärlicher Vegetation an. So wird die sich anschließende Steppentundra von tiefem Dauerfrostboden gekennzeichnet, der während der Sommerzeiten nur oberflächlich kurz auftaut. Erst weiter im Süden werden Strauchtundren und Birkenwälder mit Kiefern angenommen. Danach breiten sich rasch Ulmen, Eichen, Eschen und zuletzt die Linden aus, die zusammen mit der Hasel die Eichenmischwald-Haselzeit charakterisieren. Während dieser Zeit gesellen sich auch die Eiben hinzu. Als eine Folge der während des Interglazials reifer gewordenen Böden, schließt sich nun die stabile, längste Waldzeit, die sogenannte Schattholzphase an. Die Hainbuche ist ihr charakteristisches Gehölz. Auch die Fichte ist zu diesem Zeitpunkt im Eem-Interglazial stärker vertreten. Neben diesen Bäumen sind als wärmeliebende Pflanzen Stechpalme, Efeu und Mistel vertreten. Es fehlen Buche, Flügelnuss und der Wasserfarn. Die starke Tannenausbreitung und die Zunahme der Kiefer sowie der Rückgang von Hainbuche, Erle und Eiche zeigen in den eemzeitlichen Wäldern das Ende der Warmzeit an.
Die häufigsten Pflanzenreste in quartären Ablagerungen stellen die mit dem bloßen Auge einzeln nicht sichtbaren Pollenkörner der Blütenpflanzen und Sporen der Farnpflanzen und Moose dar. Dank der morphologischen Mannigfaltigkeit, der mikroskopischen, meist nur Hundertstel bis ein Zehntel Millimeter (10-100 Mikrometer) großen Pflanzenteile können Familien, Gattungen und teilweise auch Arten identifiziert werden. Die Pollenkörner und Sporen der Gefäßpflanzen werden vielfach in großen Mengen produziert, durch die Luft transportiert und dabei auch in Sedimente und Torfe eingeschlossen, wo sie unter Luftabschluss extrem gut erhalten bleiben. Dadurch ermöglicht ihre Untersuchung nicht nur qualitative Aussagen über das Vorkommen, sondern auch quantitative über die Häufigkeit der betreffenden Pflanzensippen. Damit sind Rückschlüsse auf ehemalige Vegetationsverhältnisse möglich.
Pollenkörner sind von innen nach außen aus drei Substanzen aufgebaut:
Das Zellinnere ist von lebendem Zytoplasma erfüllt, das bei der Fossilierung rasch zugrunde geht. Von der Zellwand ist die innere, als Intine bezeichnete Wandschicht hauptsächlich aus Zellulose und Pektin aufgebaut; auch sie wird bei der Fossilierung schnell abgebaut. Die äußere, Exine genannte Wandschicht, besteht aus Sporopollenin, einer stickstofffreien, zu den Terpenen gehörenden polymeren Substanz. Das chemisch ungesättigte Sporopollenin wird von Sauerstoff angegriffen, aber nicht von starken Laugen und organischen Säuren. Es gehört zu den widerstandsfähigsten Stoffen im Pflanzenbereich. Die hier montierten Pollen der Eiche sollen die Warmzeiten und die der Kiefer die Kaltzeiten darstellen.