Paläontologie

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Die Paläontologie (gr. παλαιός palaiós „alt“; ōn, Genitiv óntos, „Seiendes“; -logie) ist die Wissenschaft von den Lebewesen vergangener Erdzeitalter (z. B. Kreidezeit). Gegenstand paläontologischer Forschung sind Fossilien (lat. fossilis „ausgegraben“), das heißt in Sedimentgesteinen vorkommende Organismenreste und sonstige Hinweise auf vorzeitliche Lebewesen.

Der französische Zoologe und Anatom Henri de Blainville führte 1825 den Begriff Paläontologie ein, der allmählich die älteren Bezeichnungen Oryktologie (gr. ορυκτός oryktós „ausgegraben“) und Petrefaktenkunde (lat. petrefactum „versteinert“) ersetzte.

Geschichte[Bearbeiten]

Baron Georges Cuvier gilt als Begründer der Paläontologie

Als Begründer der modernen, nach wissenschaftlichen Kriterien arbeitenden Paläontologie gilt der französische Naturforscher Georges Cuvier (1769–1832). Seine Ansicht, dass Katastrophen das Leben auf der Erde jeweils komplett auslöschten und der Mensch erst nach der letzten Eiszeit erschaffen wurde, widerlegte bereits der britische Geologe Charles Lyell (1797–1875), der die Eiszeittheorie beisteuerte. Parallel dazu erkannte der französische Amateurarchäologe Jacques Boucher de Perthes (1788–1868) als erster in den Steinartefakten menschliche Schöpfungen.

Der Franzose Marcellin Boule (1881–1942) schuf mit seinem Eolithen-Experiment von 1905 die Möglichkeit, menschliche Werkzeuge von natürlich entstandenen Formen zu unterscheiden. Der Schweizer Arzt Otto Hauser (1874–1932) machte in Frankreich (Le Moustier) den professionellen Einstieg in die Höhlen- und Abriforschung. Er stieß dort auf den Widerstand der einheimischen Forschung.

Der erste deutsche Paläontologe, der Darwins Abstammungslehre vertrat, war Ernst Haeckel (1834–1919). Er war Zoologe und brachte die Entwicklung zum Menschen über die Hominiden in die Forschung ein. Er hatte Rudolf Virchow zum Gegner, der ihn den „Affenprofessor“ nannte. Haeckels Anregungen wurden von dem niederländischen Anatom, Geologen und Militärarzt Eugène Dubois (1858–1940) und dem deutschen Paläontologen Gustav Heinrich Ralph von Koenigswald (1902–1982) aufgenommen.

Seit 1997 wurden in Deutschland 21 Professuren aufgegeben. Acht von 27 Standorten wurden ganz gestrichen.[1]

Teilgebiete[Bearbeiten]

Analog zur Biologie rezenter Lebewesen, der Neonatologie („Lehre vom neuen Seienden“), kann die Paläontologie folgendermaßen aufgegliedert werden:

Hinzu kommt die Palichnologie, die fossile Lebensspuren verschiedener Erzeuger erforscht.

Die Paläontologie der Makrofossilien unterscheidet sich in ihrer Methodik von der Mikropaläontologie, die unter Zuhilfenahme verschiedener Mikroskopie-Techniken Mikrofossilien und die noch kleineren Nannofossilien untersucht. Mikrofossilien können Überreste von Mikroorganismen und mikroskopisch kleine Zeugnisse größerer Lebewesen sein.

Paläontologen untersuchen Fossilien und Organismengruppen unterschiedlicher Größen unter einer Vielzahl von Gesichtspunkten und Fragestellungen. Eine Einteilung in geologisch und biologisch orientierte Teilgebiete wird vorgenommen:

Geologische Teilgebiete[Bearbeiten]

  • Den Weg vom Absterben eines Individuums bis zum fertigen Fossil beschreibt die Fossilisationslehre (Taphonomie). Sie erklärt ebenfalls die Bildung von so genannten Fossillagerstätten, in denen Reste fossiler Lebewesen besonders zahlreich (Konzentratlagerstätten) oder besonders vollständig erhalten sind (Konservatlagerstätten).
  • Die zeitliche Einordnung und Beziehung von Sedimentgesteinen anhand des Fossilinhalts ist der Gegenstand der Biostratigraphie. Leitfossilien sind im Vergleich zu anderen Fossiliengruppen sehr häufig, hatten eine große geographische Verbreitung und lebten während eines relativ kurzen Zeitraums. Sie sind daher für die Biostratigraphie besonders geeignet.
  • Die Biofaziesanalyse versucht den Bildungsraum eines Sedimentgesteins anhand seiner fossilen Lebewesen und Lebensspuren zu charakterisieren.

Biologische Teilgebiete[Bearbeiten]

Verwandte Forschungszweige[Bearbeiten]

Methoden[Bearbeiten]

Geologische Kartierung[Bearbeiten]

Skelett des Dinosauriers Seitaad ruessi in Fundlage (B). Die weißen Knochen waren an der Oberfläche sichtbar. (Quelle: Sertich u. Loewen, 2010)[2]

Der gezielten Suche nach Fossilien in einer paläontologischen Grabung geht die geologische Kartierung der (mutmaßlich) fossilführenden Sedimentgesteine voraus. Ziel ist es, neue Fundpunkte zu finden, die Lage der bereits bekannten Fundhorizonte zu benachbarten Schichten und Gesteinseinheiten aufzuklären und den Ablagerungsraum sedimentologisch näher zu charakterisieren, zum Beispiel ob Sedimente in einem See oder in einem Meer gebildet wurden. Eine derartige Übersichtskartierung entfällt, falls das Alter, die stratigraphische Einordnung und die Lithologie der fossilführenden Gesteine bereits hinreichend bekannt sind.

Paläontologische Grabung[Bearbeiten]

Eine systematische paläontologische Grabung erfolgt Schicht für Schicht vom Hangenden, das heißt beginnend mit der oben aufliegenden jüngsten Schicht, zum Liegenden, das heißt in Richtung der darunter liegenden älteren Schichten. Begleitend zur Fossiliensuche ist die Geologie der abgetragenen Schichten genau zu beschreiben. Die Horizonte werden durchnummeriert. Die Nummerierung wird auf die Fossilfundstücke übertragen, so dass sie exakt den Horizonten zugeordnet werden können.

Falls größere Organismenreste (wie beispielsweise Dinosaurier-Skelette) Ziel der Grabung sind, ist die Lage einzelner Knochen und Skelettteile innerhalb einer Schicht mit Hilfe eines darüber gelegten Rasters exakt zu dokumentieren. Das ist wichtig, um z. B. Sterbehaltungen oder Ablagerungs- und Transportprozesse zu rekonstruieren und Knochen unterschiedlicher Individuen auseinanderzuhalten.

Für die Gewinnung von Mikrofossilien werden Gesteinsproben der einzelnen Horizonte genommen und später im Labor aufbereitet.

Präparation und Aufbereitung[Bearbeiten]

Präparationslabor im Field Museum of Natural History in Chicago, USA

Noch vor Ort werden bröcklige Fossilreste geklebt bzw. mit alkohollöslichen Chemikalien für die spätere Präparation fixiert. Zum Schutz von Knochenfunden kann auch die Ummantelung mit Gips erforderlich sein. Falls Fossilien auf mehrere Gesteinsplatten verteilt sind, werden diese oft an der Bruchstelle wieder zusammengeklebt.

Die spätere Präparation der Fossilien im Labor erfolgt meistens mechanisch, das heißt mit Skalpell und Präpariernadeln (Druckluftmeißel/Airtool) unter der Lupe oder unter Verwendung eines Stereomikroskops. Mit Hilfe von Röntgenstrahlung können vom Gestein verdeckte Fossilienteile lokalisiert werden. Schädigungen bei der Präparation werden auf diese Weise vermieden.

Oftmals lassen sich Mikrofossilien mit Hilfe von Säureätzung oder anderen nasschemischen Verfahren aus dem Gestein herauslösen (siehe Mikropaläontologie).

Dokumentation/ Beschreibung/Klassifikation[Bearbeiten]

Wichtig für die weitere Analyse der Fossilien ist die Darstellung mit verschiedenen Methoden, d. h. zeichnerisch, fotografisch und gegebenenfalls zur Sichtbarmachung filigraner Strukturen mit dem Rasterelektronenmikroskop.

Die fotografische und/oder zeichnerische Dokumentation bildet die Grundlage für eine Beschreibung des Fossilfunds und die darauf beruhende systematische Einordnung.

Rekonstruktion[Bearbeiten]

Aus der Fossilzeichnung können unter Berücksichtigung bereits bekannter Exemplare und/oder Vertreter verwandter Gruppen der ursprüngliche Skelettzusammenhang (bei Tieren) oder Organzusammenhang (z. B. bei Pflanzen) rekonstruiert werden. Eine Rekonstruktion des Lebensbildes kann im Anschluss erfolgen. Dabei fließen Interpretationen zur Funktion, Lebens- und Fortbewegungsweise des fossilen Lebewesens mit ein. Gegebenenfalls wird auch der Todesvorgang des Tieres rekonstruiert.

Palökologische Auswertung der Geländedaten[Bearbeiten]

Da die Fossilinhalte aller Fundschichten genau dokumentiert sind, kann in dem Fall, dass die jeweiligen Organismenreste nicht von verschiedenen Ursprungsorten antransportiert wurden, sondern aus demselben Ökosystem stammen, eine Analyse der Faunen- und Florenzusammensetzung und im Anschluss ein Rekonstruktion des Nahrungsnetzes erfolgen. Die sedimentologische Beschreibung liefert ergänzende Hinweise zu Transport- und Ablagerungsprozessen, die zur Bildung des fossilführenden Gesteins führten.

Umgekehrt liefern Fossilien den Geologen Aussagen zur Natur des Sedimentationsraums, zum Beispiel, wenn die vorherrschenden Fossiliengruppen nur unter ganz bestimmten Umweltbedingungen (z. B. am Meeresboden in ungetrübtem Wasser bei Temperaturen zwischen 18 und 20 °C und einer Salinität < 2,5 %) vorkamen.

Der vertikalen Abfolge von Horizonten entspricht eine zeitliche: Durch den Vergleich der Lebensgemeinschaften verschiedener Horizonte kann auf die Entwicklungsgeschichte eines vorzeitlichen Ökosystems geschlossen werden.

Statistische Methoden[Bearbeiten]

Falls die Stichproben groß genug sind, das heißt von einer Art genügend Individuen in einem Horizont gefunden und dokumentiert wurden, können diese als Äquivalent zu einer natürlichen Population in Hinsicht auf die Variabilität von Körpermerkmalen untersucht werden. Auch die Zusammensetzung des Ökosystems kann gegebenenfalls quantitativ erfasst werden (z. B. Räuber-Beute-Zahlenverhältnisse).

Geochemische Analysen[Bearbeiten]

Der Chemismus von Gewässern kann Einfluss auf die Zusammensetzung von Skeletten und Gehäusen haben. Oftmals sind in akkretionär wachsenden Hartteilen jahres- und tageszeitliche Schwankungen der chemischen und Isotopen-Zusammensetzung zu verzeichnen. Diese lassen sich zum Teil klimatisch interpretieren (siehe auch Paläoklimatologie).

Die chemische Zusammensetzung von Skeletten lässt sich z. B. mit Hilfe von Mikrosondenanalysen aufklären. Die Analyse der Isotopenzusammensetzung erfordert massenspektroskopische Verfahren.

Histologische Untersuchungen[Bearbeiten]

Die mikroskopische Analyse von Dünnschliffen, die von Knochen oder Gehäusen angefertigt wurden, liefert Aussagen zum Wachstum und zur früheren Gewebebeschaffenheit der jeweiligen Hartteile. Sie enthalten mitunter wichtige Anhaltspunkte zur Physiologie und Ontogenese des Hartteilbildners.

Biomechanische Modelle[Bearbeiten]

Bei vollständiger Erhaltung von Skeletten können Bewegungsabläufe fossiler Tiere in Form von Computermodellen simuliert werden. Auf diese Weise ist es möglich, bestimmte Verhaltens- und Lebensweisen auszuschließen oder als wahrscheinlich anzunehmen.

Phylogenetische Analysen[Bearbeiten]

Verwandtschaftsverhältnisse und Stammbäume fossiler Organismengruppen werden heute im Wesentlichen durch Methoden der rechnergestützten Kladistik ermittelt. Dabei werden Merkmalskombinationen der zu untersuchenden fossilen Arten miteinander verglichen und Stammbäume in Form von Verzweigungsschemata (Kladogrammen) nach dem Prinzip der Sparsamkeit errechnet. Dem entsprechend repräsentieren die Ergebnisse dieser Analysen den mutmaßlichen Verlauf der Evolution unter der Annahme möglichst weniger Evolutionsschritte.

Stratigraphische Beziehung (Korrelation)[Bearbeiten]

Alle fossilen Arten, die eine Fundstätte hervorbringt, kommen in einem bestimmten relativ engen geologischen Zeitraum vor. Falls diese Arten auch von anderen Fundorten bekannt sind, folgt daraus ein möglicher gemeinsamer Bildungszeitraum der verschiedenen Fundschichten.

Der Vergleich mehrerer Sedimentgesteinsabfolgen, die bestimmte Fossilien sowie durch geochronologische Methoden datierbare Vulkanite (wie z. B. Tuffe) enthalten, ermöglicht die Zuweisung genauerer Alter (das heißt solcher mit geringeren Fehlerspannen).

Besonders gut entwickelt ist die biostratigraphische Untergliederung von überwiegend terrestrischen Sedimenten des Känozoikums in Europa mit Hilfe von Landsäugetierresten.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Michael J. Benton: Paläontologie der Wirbeltiere, Verlag Dr. Friedrich Pfeil. München, 2007 ISBN 978-3-89937-072-0
  • Michael J. Benton, David A. T. Harper: Basic Palaeontology. Pearson, Harlow 1997, ISBN 0-582-22857-3
  • Patrick J. Brenchley, David A. T. Harper: Palaeoecology. Ecosystems, environments and evolution. Chapman & Hall, London 1998, ISBN 0-412-43450-4
  • Arno Hermann Müller: Lehrbuch der Paläozoologie. Bd. 1: Allgemeine Grundlagen. 5. Auflage. Fischer, Jena 1992, ISBN 3-334-60378-4
  • Hans D.Pflug: Die Spur des Lebens - Paläontologie chemisch betrachtet. Springer, Berlin 1984 . ISBN 0-387-13465-4
  • Derek Turner: Paleontology: A Philosophical Introduction, Cambridge University Press 2011, ISBN 9780521133326. Alan C. Love: Review, Notre Dame Philosophical Reviews (NDPR) 18. Dezember 2011.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Zeit:Wo gibt’s denn so was?
  2. Sertich JJW, Loewen MA (2010) A New Basal Sauropodomorph Dinosaur from the Lower Jurassic Navajo Sandstone of Southern Utah. PLoS ONE 5(3): e9789. doi:10.1371/journal.pone.0009789

Weblinks[Bearbeiten]

 Wikisource: Paläontologie – Quellen und Volltexte
 Commons: Paläontologie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien