Fossilien
Was bedeutet das Wort Fossil?
Das Wort Fossil stammt aus dem lateinischen (fossilis) und bedeutet "(aus)graben". Umgangssprachlich werden Fossilien auch Versteinerungen genannt. Früher bezeichnete man diese als Petrefakten (aus dem Griechischen "Stein"), allerdings ist dieser Begriff heute nicht mehr geläufig. Die Wissenschaft die sich mit Fossilien auseinandersetzt nennt sich Paläontologie.
Was sind Fossilien?
Alle Überreste und Spuren von Organismen, die älter als ca 10.000 Jahre sind werden als Fossilien bezeichnet. Überreste von Tieren und Planzen welche jünger wie 10.000 Jahre sind werden "Sub-fossil" bezeichnet, wohingegen heutige Lebewesen als "rezent" bezeichnet werden.
Welche Arten von Fossilien gibt es?
Spurenfossilien:
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Spurenfossilien sind z.B. Fussabdrücke von Sauriern oder sog. Rollsiegel von Ammoniten. Diese kommen zustande wenn die leere Ammonitenschale über den Grund des Meeres rollt, angetrieben durch die Strömung.
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Abb.1 Trittsiegel eines Dinosauriers in Arizona, USA |
Abdrücke:
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Dies können z.B. Abdrücke von Ammoniten, Schnecken oder Muscheln sein, wo sich die eigentliche Schale im Laufe der Zeit aufgelöst hat, oder aber sich nur das Gehäuseinnere mit Sediment gefüllt hat.
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Abb.2 Innenwindungen einer Schnecke, nicht bestimmt, Toskana, Italien |
Steinkern:
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Als Steinkern bezeichnet man Fossilien, deren Platz, nachdem sich die eigentliche Substanz des toten Lebewesens aufgelöst hat, vom umgebenden Sediment eingenommen wurde.
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Abb.3 Ammonit in Steinkernerhaltung, nicht bestimmt, Fundort unbekannt |
Kristallisierung:
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Dies ist das Fossil im eigentlichen Sinne, wo durch mineralische Umwandlung z.B. Knochenmaterial auskristallisiert und so die organische Substanz eins zu eins ersetzt wurde. Dies trifft aber auch bei der sog. Weichteilerhaltung zu.
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Abb.4 Ammoniten (Dactylioceras athleticum, Schleifhausen, ca. 180 Mio. Jahre) |
Körperfossil:
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Man spricht von einem Körperfossil, wenn das Tier komplett erhalten ist, also mit allen Weichteilen, wie z.B eine gefrorenes Mammut.
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Abb.5 Gefrorenes Mammutbaby |
Welche Vorausetzungen benötigt es damit diese Überreste fossil erhalten bleiben?
Wenn ein Organismus stirbt setzt nach kurzer Zeit die Verwesung ein. Diese ist bedingt durch Bakterien, die zuerst die Weichteile und nach längerer Zeit auch die härteren Bestandteile (Knochen, Zähne..) zersetzen. Damit dieser Prozess gestoppt wird muss der Organismus entweder in einer Umgebung sterben die keinen Sauerstoff enthält oder nach dem Tode dorthin verbracht werden. Dies kann durch rasche Einbettung in Sediment oder Schlamm geschehen, oder auch durch Absinken in sauerstofflose Tiefen eines Gewässers. Auch die komplette Dehydrierung innerhalb kürzester Zeit verhindert die "Arbeit" der Bakterien. (z.B. Mumifizierung)
Manchmal aber sind es aber gerade die Bakterien die uns heute viel über das Aussehen von urzeitlichen Tieren verraten. So z.B. sind die "Hautschatten" der Messel Fossilien durch Bakterien entstanden die langsam (unter sauerstofffreier Umgebung) die Weichteile der Tiere fraßen und mit Ihren Ausscheidungen nun den genauen Umriss des Tieres wiedergeben.
Abb.6 Messel Urpferd |
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Durch den Hautschatten dieses Fossils wird belegt, das die Messelpferde kleine Ohren hatten, und nicht etwa so grosse wie Esel.
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Nach und nach wird solch ein eingebetteter Körper die verbleibende Flüssigkeit abgeben (auch durch den Druck des überlagerndes Sedimentes), und über Jahrmillionen wird das organische Material sich umwandeln, oder durch Kristalle und Salze ersetzt werden. Kieselsäure oder Calciumkarbonat z.B. lagern sich anstatt der originalen Struktur ab, und bilden so eine Eins zu Eins Kopie.
Abb.7 Siegelbaum aus dem Karbon, als Steinkohle erhalten |
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Fossilien von Pflanzen können unter bestimmten sehr warmen Temperaturbedingungen und Luftabschluss in Kohlenstoff umgesetzt werden. Diesen Prozess, der sog. Inkohlung, verdanken wir die Stein und Braunkohlelager.
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Wie kann man das Alter bestimmen?
Heute gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Bestimmungsmethoden. Die wichtigsten sollten hier kurz vorgestellt werden:
Radiometrische Altersbestimmung
Diese Bestimmungsmethode beruht darauf, das Radioaktive Stoffe (Isotopen) in einer genau bestimmten Halbwerszeit zerfallen. Dies bedeutet das nach dieser Zeit nur noch die Hälfte aller Isotopen vorhanden ist. Daraus kann man das Alter einer Probe bestimmen, da seit Einbettung keinerlei Isotope mehr hinzugekommen sind. Dies sind z.B. bei der Kalium(40)-Argon(40) Mehtode 1,25 Milliarden Jahre, und bei der Uran(238)-Blei(206) Methode 4,5 Milliarden Jahre.
Weitere Informationen zur Uran-Blei Methode gibt es im Special Die Uran-Blei-Methode.
Eine weitere Radiometrische Bestimmung ist auch die sogenannte Radiokarbonmethode.
Dabei geht man davon aus das ein Lebewesen während seines Lebens das C(14) Isotop in sich aufnimmt (Futtermittel etc.) und diese Zufuhr mit dem Tode gestoppt wird. Ab diesem Zeitpunkt zerfällt die aufgenommene Menge mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren in N(14). Daraus lässt sich sehr zuverlässig das Alter von Archäologischen Proben zu bestimmen. Diese Bestimmungmethode ist aber nicht auf Fossilien anzuwenden, da diese zu alt sind.
Weitere Informationen zur Radiokarbonmethode gibt es im Special Die Radiokarbonmethode.
Schichtenabfolgen im Gestein (Stratigraphie)
Durch die Abfolge der Ablagerung in Gesteinsformationen kann man festlegen welche Schichten älter und welche jünger sind. Da diese Methode keine absoluten Zahlen bringen kann, wird sie als realtive Zeitskala bezeichnet.
Zusammen mit den radiometrischen Messungen ergibt sich aber ein relativ genaues Bild, wie alt eine Gesteinsschicht ist, und damit auch die darin erhaltenen Fossilien.
Leitfossilien
Dies sind Fossilien, die möglichst nur in einem relativ kleinen Abschnitt (Gesteinsfolgen) vorkommen. Wenn das Alter dieser bestimmt ist, hat man die Möglichkeit dadurch andere Schichten in denen diese Fossilien ebenfalls vorkommen zu bestimmen.
Bildquellen:
- Abb.1 bis 4: Martin Sauter
- Abb.5: Herkunft unbekannt (Internet)
- Abb.6: Messel- Ein Pompeij der Paläontologie
- Abb.7: Martin Sauter
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