Fossil

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Dieser Artikel behandelt versteinerte Körper, Körperteile und andere Zeugnisse von toten Lebewesen. Zum Vorgang der Versteinerung siehe Fossilisation. Siehe auch Fossil (Begriffsklärung).
Stromatolithe gehören zu den ältesten bekannten Fossilien. Hier der polierte Anschnitt eines Exemplars aus dem Maastrichtium (Oberkreide, etwa 70 Ma alt) der bolivianischen Anden mit deutlich feinlagigem Aufbau.
Fossile Bewegungspur aus den Ediacarium
Cruziana, die Grab- und Bewegungsspur eines Trilobiten, hier ein Exemplar aus dem Kambrium
Abdruck der Rinde des Schuppenbaums Lepidodendron aculeatum aus dem Karbon
Fossiles Skelett eines Ichthyosauriers aus dem Posidonienschiefer Südwestdeutschlands
Abdruck einer Libelle in Kalkstein (Oberjura)
Pyritischer Steinkern eines Ammoniten, entstanden in stark reduzierendem Ablagerungsmilieu, Breite: elf Millimeter
Priscacara liops, ein eozäner Barschartiger aus der Green-River-Formation, Wyoming, USA. Fische sind die häufigsten fossil überlieferten Wirbeltiere.
Otodus obliquus, Tertiär. Unter den Fischfossilien gehören fossile Haizähne zu den häufigsten Funden
Verkieselte, d. h. in Siliziumdioxid („Quarz“) umgewandelte, ursprünglich kalzitische Gehäuse von wirbellosen Tieren (u. a. Armfüßer) aus dem Perm

Ein Fossil (lateinisch fossilis „ausgegraben“)[1] ist jedes Zeugnis vergangenen Lebens der Erdgeschichte, das älter als 10.000 Jahre ist und sich somit einem geologischen Zeitalter vor dem Beginn des Holozäns zuordnen lässt.[2] Derartige erdgeschichtliche Dokumente können sowohl körperliche Überreste von Lebewesen (Körperfossilien) sein als auch Zeugnisse ihrer Aktivität (Spurenfossilien). Zum Beispiel werden auch Abdrücke und versteinerte Exkremente (Koprolithe) zu den Fossilien gezählt. Die Erforschung der Fossilien erfolgt in erster Linie durch die Paläontologie.

Der Begriff Versteinerung oder veraltet Petrefakt (lateinisch petra Stein, factum „gemacht“)[3] ist nicht gleichbedeutend, denn nicht jedes Fossil ist mineralisiert und liegt somit als eine Versteinerung vor.

Die Entstehung von Fossilien nennt man Fossilisation. Aufgrund besonderer Umstände zerfällt der Körper mancher Lebewesen nach ihrem Tod nicht vollständig, sondern Bestandteile, Form oder Struktur bleiben erhalten.

Wissenschaftler gehen von etwa einer Milliarde Tier- und Pflanzenarten aus, die seit dem Beginn des Phanerozoikums vor 541 Millionen Jahren entstanden sind, manche rechnen sogar mit 1,6 Milliarden. Weit unter ein Prozent dieses Artenreichtums ist fossil erhalten geblieben, denn günstige Bedingungen für eine Fossilwerdung herrschen generell selten und viele Fossilien sind im Laufe der Jahrmillionen zudem durch Erosion oder Gesteinsmetamorphose zerstört worden. Forscher haben bis 1993 rund 130.000 fossile Arten wissenschaftlich beschrieben.[4]

Begriffe[Bearbeiten]

Die Auffindung von Steinformen mariner Lebewesen auf dem Festland erregte bereits im Altertum von China bis Europa Aufmerksamkeit und sie wurden mehrfach richtig als Meereshinterlassenschaften gedeutet.[5] Die Bezeichnung „Fossil“ wurde erstmals 1546 von Georgius Agricola in seinem Standardwerk De natura fossilium verwendet. Gängige Bezeichnungen für Fossilien waren auch „Petrefakt“ und „Versteinerung“, jedoch fälschlicherweise, da sie nur den häufigsten Erhaltungszustand eines Fossils umschreiben.

Belegte man zunächst unterschiedslos alle „beim Ausgraben“ gefundene Kuriositäten mit dem Begriff „Fossil“, darunter auch Minerale, Artefakte, seltsam geformte Wurzeln oder Konkretionen, fand erst im Laufe der Zeit eine Bedeutungsverengung auf solche Objekte statt, die von der Existenz früheren Lebens zeugten. Der dänische Gelehrte Nicolaus Steno wies 1667 als Erster nach, dass es sich bei Fossilien nicht um Launen der Natur (Lusus naturae), sondern um Lebewesen aus früherer Zeit handelt.

Der Grenzbereich zwischen fossil und rezent wird als subfossil oder subrezent bezeichnet. Zeugnisse können subfossil sein, wenn sie aus den letzten 10.000 Jahren stammen. In der Paläobotanik kann sich subfossil aber auch auf eine unvollständige Fossilisation beziehen, also einen bestimmten Erhaltungszustand; in diesem Sinne können selbst Floren aus dem Paläogen als subfossil gelten.

Einige heteromorphe Ammoniten und andere Fossilien, die eine ungewöhnliche Wuchsform aufweisen, werden als „aberrante Formen“ bezeichnet. Ein Beispiel ist der zu den Nautiloidea zählende Bischofsstab (Lituites).

Es gibt auch den Begriff der fossilen Arten. In der Biologie und der Paläontologie werden Arten, die bis zur Wende Pleistozän/Holozän ausstarben, als fossil bezeichnet. Sie stehen den rezenten Arten gegenüber, die heute noch leben oder erst im Laufe des Holozäns ausstarben. Mit den sogenannten lebenden Fossilien sind ebenfalls Arten gemeint, nicht einzelne Organismen.

Einteilung[Bearbeiten]

Fossilien werden unterteilt in:

  • Körperfossilien: Als solche bezeichnet man vollständig erhaltene Körper von Lebewesen, sowie auch deren teilweise erhaltenen Hartteile bzw. seltener auch Weichteile.
  • Steinkerne: Diese entstehen, wenn Lebewesen einen Hohlraum im Sediment hinterlassen, der später ganz oder teilweise mit Sediment verfüllt wird. Die Schale löst sich auf und es bleibt ein Innenabdruck.
  • Spurenfossilien: Sie enthalten alle Hinweise auf Leben, die nicht das Lebewesen selbst betreffen. Beispielsweise Fußabdrücke, Bewegungs- und Grabspuren (Bioturbation), Ernährungsspuren (Fraß oder Kot (Koprolithen)), Fortpflanzungs- und Wohnspuren (Eier, Nest).
  • Inkohlungen: Unter Luftabschluss (im Wasser) werden organische Stoffe zu Kohlenstoff zersetzt.
  • Einschlüsse (Inklusen) in Bernstein: Ein Lebewesen oder Teile davon werden in Baumharz eingeschlossen, das sich mit der Zeit in Bernstein umwandelt.

Körperfossilien werden nach ihrer Größe weiter differenziert (die Grenzen sind fließend):

Bedeutung der Fossilien für die Evolutionstheorie[Bearbeiten]

Dokumente der Lebensgeschichte[Bearbeiten]

Die gefundenen Fossilien sind in ihrer Vielfalt eines der wichtigsten Argumente für die Evolutionstheorie. Sie zeigen uns, dass im Laufe der Geschichte des Lebens unzählige Organismenarten auf der Erde entstanden und verschwunden sind. Diese ehemalige Vielfalt ist allein aus der Kenntnis heutiger Formen heraus nicht zu beschreiben. In den Fossilien lernen wir nicht nur die Ahnen vieler in der Gegenwart lebender Organismen kennen, sondern auch einst blühende, aber nachkommenslos erloschene Tier- und Pflanzengruppen.

Zeugen vergangener Lebensräume[Bearbeiten]

Fossilien dienen als Hinweise auf ehemalige geographische und ökologische Verhältnisse, also der ehemaligen Umwelt oder Paläoumwelt, mit der sich die Paläoökologie beschäftigt, denn jedes Lebewesen ist an einen bestimmten Lebensbereich gebunden und gibt uns als Fossil außerdem Auskunft über die besonderen Umstände, die zu seiner Erhaltung geführt haben.
Die Reste der verschiedenen Pflanzen- und Tiergruppen treten nacheinander in der Abfolge der Gesteine auf. Ältere Gesteinsschichten enthalten Fossilien einfacher gebauter Lebewesen, in jüngeren Schichten findet man Reste höherentwickelter Lebewesen. Dadurch kann man bestimmen zu welcher Zeit Tiere oder Pflanzen gelebt haben. Trotzdem ist die Überlieferung nur lückenhaft, weil nur wenige Organismen fossil werden und wenn, dann auch nur die Hartteile. So gibt es fast keine Überlieferungen von hartteillosen Organismen.

Methoden zur Altersbestimmung von Fossilien[Bearbeiten]

Um den Ablauf der Evolution zu klären, muss man das Alter der Fossilien bestimmen. Es gibt verschiedene Methoden der Altersbestimmung: durch Messung der Radioaktivität (radiometrisch), anhand der Schichtenabfolge im Gestein (stratigraphisch) und mit Hilfe von Leitfossilien.

Radiometrische Methoden[Bearbeiten]

Die Entdeckung der Radioaktivität (1896) eröffnete die Möglichkeit der radiometrischen Altersbestimmung, die anders als die anderen Verfahren absolute Zeitangaben liefert und somit das Wissen über die Evolution entscheidend beeinflusste.

Grundlegende Theorie: Die Atome radioaktiver Isotope, beispielsweise von Uran (U) und Thorium (Th), zerfallen gesetzmäßig zu nichtradioaktiven Isotopen. Im einfachsten Fall wird bei der radiometrischen Altersbestimmung das Mengenverhältnis aus Mutter- zu Tochterisotop in einem Gestein oder Mineral festgestellt, woraus das Alter berechnet werden kann. In der Praxis werden jedoch meist standardmäßig kompliziertere Methoden, wie etwa die Isochronenmethode, angewendet, mit welchen die Zuverlässigkeit eines gemessenen Alters sichergestellt werden kann. Das Ergebnis bedarf sorgfältiger geologischer Interpretationen, so muss das datierte Ereignis nicht unbedingt der Bildung des Gesteins entsprechen, es kann z. B. auch späteren Ereignissen wie etwa Gesteinmetamorphosen entsprechen, welche in der Lage sind, die radiometrische Uhr „zurückzustellen“.

Kohlenstoff-14-Methode (Radiokohlenstoffmethode): Durch Stoffwechselprozesse bleibt das Niveau von Kohlenstoff 14 in einem lebenden Organismus in konstantem Gleichgewicht mit dem Niveau der Atmosphäre oder des Meeres. Mit dem Tod des Organismus beginnt Kohlenstoff 14 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu zerfallen; der Kohlenstoff wird dann nicht mehr durch das Kohlendioxid in der Atmosphäre ersetzt. Der relativ schnelle Zerfall von Kohlenstoff 14 (Halbwertszeit 5730 Jahre) begrenzt im Allgemeinen den Datierungszeitraum auf ungefähr 50.000 Jahre, in manchen Fällen kann er bis 70.000 Jahre erweitert werden. Die Unsicherheit bei der Messung erhöht sich mit dem Alter der Probe, da über lange Zeit durch Diffusion Kohlenstoff aus dem umgebenden Gestein aufgenommen werden kann und sich so der Wert verfälscht.

Kalium-Argon-Methode: Mit dem Zerfall von radioaktivem Kalium 40 zu Argon 40 und Calcium 40 können Gesteine mit einem Alter größer als 100.000 Jahren bestimmt werden; bei jüngeren Gesteinen wird das radiogene Argon von nichtradiogenen Argon verdeckt. Kalium 40 kommt in gesteinsbildenden Mineralien wie Glimmern, Feldspäten und Hornblenden vor. Problematisch ist das Entweichen von Argon, wenn das Gestein Temperaturen über 125 °C ausgesetzt war, denn dadurch kann das Messergebnis verfälscht werden. Um das Problem mit dem nichtradiogenen Argon zu umgehen und eine Verfälschung durch hohe Temperaturen auszuschließen, wurde die Argon-Argon-Technik entwickelt. Damit können auch jüngere Gesteine datiert werden; beispielsweise wurde mit dieser Technik für die Zerstörung Pompejis durch den Ausbruch des Vesuvs ein Alter ermittelt, welches mit historischen Aufzeichnungen sehr gut übereinstimmt.

Rubidium-Strontium-Methode: Mit dieser sehr genauen und zuverlässigen Methode können die ältesten Gesteine datiert werden. Sie basiert auf dem Zerfall von Rubidium 87 zu Strontium 87 und wird häufig auch dafür eingesetzt, um Kalium-Argon-Datierungen zu überprüfen, da sich Strontium bei geringer Erwärmung nicht verflüchtigt, wie es beim Argon der Fall ist.

Methoden mit Blei: Das Blei-Alpha-Alter wird bestimmt, indem man den Gesamtbleigehalt und die Alphateilchenaktivität (Uran-Thorium-Gehalt) von Zirkon-, Monazit- oder Xenotimkonzentraten spektrometrisch bestimmt. Die Uran-Blei-Methode basiert auf dem radioaktiven Zerfall von Uran 238 in Blei 206 und von Uran 235 in Blei 207. Mit den Zerfallsgeschwindigkeiten für Thorium 232 bis Blei 208 kann man drei voneinander unabhängige Altersangaben für die gleiche Probe erhalten. Die ermittelten Blei-206- und Blei-207-Verhältnisse können in das so genannte Blei-Blei-Alter umgewandelt werden. Die Methode wird am häufigsten für Proben aus dem Präkambrium benutzt und liefert die genauesten Alter.

Stratigraphie[Bearbeiten]

Durch die Abfolge der Gesteinsformationen (Stratigraphie) kann man festlegen, welche Schichten älter und welche jünger sind. Da diese Methode keine absoluten Zahlen bringen kann, wird sie als relative 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.

Megataspis sp., ein Trilobit (Ordovizium)

Leitfossilien[Bearbeiten]

Als Leitfossilien bezeichnet man Fossilien, die nur in einem begrenzten Abschnitt der Gesteinsfolgen vorkommen, aber weit verbreitet waren. Schichtungen, die Fossilien derselben Art aufweisen, müssen im selben Zeitabschnitt der Erdgeschichte abgelagert worden sein. Dadurch kann ein Vergleich der chronologischen Abfolge von Schichtungen erreicht werden (Biostratigraphie), weshalb Leitfossilien auch ein unverzichtbares Element der Altersbestimmung in der Paläontologie sind.

Ein gutes Leitfossil sollte folgende Ansprüche erfüllen:

  • weite geographische Verbreitung
  • weitgehende Unabhängigkeit von Gesteinsausbildung (Fazies)
  • leichte Kenntlichkeit
  • häufiges Auftreten

Wichtige Beispiele sind:

Beide Tiergruppen besiedelten einst das Tethysmeer.

Bekannte Fundstätten von Fossilien in Deutschland[Bearbeiten]

Prachtkäfer aus der Grube Messel mit Erhalt der ursprünglichen Strukturfarben

Fossilien befinden sich oft in natürlichen Aufschlüssen (Gestein tritt an die Erdoberfläche) oder künstlichen Aufschlüssen (zum Beispiel Steinbrüche, beim Straßen- oder Tunnelbau).

Berühmte Fossilien[Bearbeiten]

Nachbildung eines Fossils von Archaeopteryx („Berliner Exemplar“)

Nicht nur Dinosaurierfunde professioneller Paläontologen wurden berühmt, bedeutende Funde sind auch Hobbypaläontologen zu verdanken. So zum Beispiel die verschiedenen Exemplare des „Urvogels“ Archaeopteryx aus dem Solnhofener Plattenkalk. Ein weiteres Beispiel ist das ungewöhnlich vollständige Skelett „AL 288-1“ eines weiblichen Australopithecus afarensis, genannt „Lucy“.

Für seine ungewöhnliche Erhaltung bekannt wurde der im Eis konservierte Körper des SteppenbisonsBlue Babe“. Der weltgrößte Ammonit (Kopffüßer) Parapuzosia seppenradensis mit über 170 Zentimeter Gehäusedurchmesser befindet sich heute im Naturkundemuseum Münster.

Abgrenzung[Bearbeiten]

Dubiofossilien[Bearbeiten]

Dubiofossilien bezeichnet echte Fossilien, deren taxonomische Stellung zweifelhaft ist. Der Begriff wird darüber hinaus auch für Fossilien verwendet, die nach ihrem Erscheinungsbild ein anderes Fossil vortäuschen.[7]

Pseudofossilien[Bearbeiten]

Als Pseudofossilien oder Scheinfossilien werden (natürliche) anorganische Bildungen bezeichnet, die an Organismen erinnern (vgl. Lusus naturae). Zu den bekanntesten Erscheinungen dieser Art gehören die an filigrane Korallenstrukturen erinnernden Mangandendriten, wie sie beispielsweise häufig im Solnhofener Plattenkalk anzutreffen sind oder Faserkalk, der mitunter fossilisiertem Holz ähnelt.

Fossilienfälschungen[Bearbeiten]

In der Geschichte der Paläontologie kam es auch immer wieder zu bekannten Fälschungen von Fossilien. Einer der ältesten Fälle sind die Würzburger Lügensteine aus dem 18. Jahrhundert, bei denen angebliche Fossilienfunde einem gutgläubigen Forscher untergeschoben wurden. Aus jüngerer Zeit stammt der Fall des Archaeoraptor, eines angeblichen Bindeglieds zwischen Dinosauriern und Vögeln.

Lebende Fossilien[Bearbeiten]

Ein sogenanntes lebendes Fossil ist eine heute existierende Tier- oder Pflanzenart, die sich in ihrem grundlegenden Körperbau von ihren Vorfahren nur unwesentlich unterscheidet. Schon aus der Eigenschaft „lebend“ geht hervor, dass es sich nicht um Fossilien im Wortsinn handelt, sondern um bildhaften Sprachgebrauch.

Fossilien als Wappentiere[Bearbeiten]

Gehäuse bzw. Schalen von Trilobiten, Ammoniten und Schnecken kommen in der Heraldik selten als Wappentiere vor; ihre Verwendung deutet auf lokale Fundstätten hin.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: fossil – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Fossilien – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Das Substantiv Fossil ist eine Bildung zum vorausliegenden Adjektiv fossil. Vgl. Duden online: fossil und Fossil.
  2. General Questions: What is a fossil? San Diego Natural History Museum
  3. Vgl. Duden online: Petrefakt
  4. Peter Wellnhofer: Die große Enzyklopädie der Flugsaurier, Mosaik Verlag, München, 1993. S. 13. Aus: E. Kuhn-Schnyder (1977): Die Geschichte des Lebens auf der Erde. Mitteilungen der Naturforschenden Gesellschaft des Kantons Solothurn, 27. Der Beginn des Kambriums wird bei Wellnhofer allerdings mit 590 Millionen Jahren angegeben.
  5. Udo Kindermann: Conchae marinae. Marine Fossilien in der Fachliteratur des frühen Mittelalters. In: Geologische Blätter für Nordost-Bayern und angrenzende Gebiete 31 (1981), S. 515–530.
  6.  Volker Fahlbusch, Renate Liebreich, Freunde der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und historische Geologie München e.V. (Hrsg.): Hasenhirsch und Hundebär: Chronik der tertiären Fossil-Lagerstätte Sandelzhausen bei Mainburg. Verlag Dr. Friedrich Pfeil, 1996, ISBN 978-3-931516-07-9.
  7. Ulrich Lehmann: Paläontologisches Wörterbuch. 2. Aufl., Stuttgart 1977.