Sie sind die Zeitzeugen unserer Vergangenheit: Fossilien erlauben eine wissenschaftliche Zeitreise in die Äonen der Erdgeschichte, lange bevor es den Menschen gab. Sie sind damit nicht nur das wichtigste Forschungsgebiet der Paläontologie, sondern verhelfen als konservierte Zeugnisse der Evolution auch Biologen zu immer neuen Erkenntnissen.
Fossilien
Nummuliten
Nummuliten sind Einzeller mit meist kreisrunder oder elliptischer Form und werden aufgrund dessen umgangssprachlich oft auch als „Münzsteine“ bezeichnet. Sie gehören zur Familie der Foraminiferen, auch „Kammerlinge“ genannt, welche im Süßwasser, meist in seichten Küstengewässern, aber auch in der Tiefsee zu finden sind. Ihr Gehäuse hat in der Regel einen Durchmesser von 1 – 2 cm, die größte dokumentierte Art erreichte einen Gehäusedurchmesser von 13 cm. Anhand der Funde von fossilen Nummuliten lässt sich diese Art der frühen Kreidezeit zuordnen, die zahlreichsten Populationen brachte das frühe Tertiär hervor. Fossile Nummuliten dienen jedoch nicht nur als zeitgeschichtliche Manifeste für die biologische Forschung, sondern erlangten – vor allem im Alten Ägypten – einen unverkennbaren Stellenwert in der Architektur. Da im Laufe der Zeit eine ungewöhnlich große Zahl von Nummuliten fossilierte, führten die zahlreichen Anhäufungen der kalkhaltigen Schalen dieser Art zur Gesteinsbildung. Die Entstehung des sogenannten Nummulitenkalks wird auf das Alttertiär datiert; etwa 60 Prozent der Pyramiden von Gizeh wurden aus diesem prähistorischen Kalkstein erbaut.
Brachiopode
Brachiopode werden auch als Armfüßer bezeichnet und weisen eine optische Ähnlichkeit mit verschiedenen Muschelarten auf. Jedoch besitzen die Armfüßer statt einer linken und einer rechten Schale eine obere und eine untere Klappe und sind an beiden Seiten des Mundes mit den namensgebenden Tentakeln ausgestattet. Mit diesen filtern sie ihre Nahrung, hauptsächlich Kieselalgen, aus dem vorbeiströmenden Wasser. Armfüßer weisen meist eine Schalenbreite von 7 – 30 cm auf. Die ersten fossilen Brachiopoden sind aus dem frühen Kambrium vor ca. 230 Millionen Jahren erhalten; ihre damalige ökologische Divergenz, welche heute auf etwa 30.000 verschiedene Arten geschätzt wird, nahm mit dem Massenaussterben im Perm vor 251 Millionen Jahren ein jähes Ende.
Trilobiten
Trilobiten waren im Meer lebende Gliederfüßer, welche erstmals im Kambrium auftraten und etwa 300 Millionen Jahre später im Perm vollständig ausstarben. Trilobiten werden auch „Dreilappenkrebse“ genannt; der Name leitet sich von ihrer anatomischen Struktur aus drei Loben, sogenannten „Lappen“, her. Der Panzer eines Trilobits besteht aus Exoskeletten (Außenskelette), welche mit Calciumcarbonat verstärkt sind, aufgrund dessen heute zahlreiche fossile Trilobiten erhalten sind. Der größte dokumentierte Trilobit ist 70 cm lang; heute sind über 15.000 Arten bekannt. Trilobiten hatten den Meeresboden als Lebensraum für sich erschlossen, lebten somit meist in Küstennähe, und ernährten sich als Räuber oder Aasfresser.
Ammoniten
Ammoniten gehören zur Familie der Kopffüßer, welche vom Emsium vor 407,6 Millionen Jahren bis zur Oberkreide vor 66 Millionen Jahren die Meere bevölkerte. Mittlerweile sind zwischen 30.000 und 40.000 Arten bekannt, womit die Ammoniten nicht nur eine enorme wissenschaftliche Bedeutung für die Paläontologie haben, sondern auch aufgrund ihrer Vielfalt ein beliebtes Sammelobjekt für Fossilienliebhaber sind. Die Größe der Schale eines Ammonits variiert zwischen 1 und 30 cm, sie werden daher nicht selten zur Schmuckherstellung verwendet, aus ihren fossilen Überresten wird beispielsweise auch der als Ammonit bekannte Edelstein hergestellt.
Wo kann man Fossilien kaufen?
Sowohl im Internet als auch im lokalen Fachhandel floriert ein internationaler Fossilienhandel, welcher den An- und Verkauf unterschiedlichster Fossilien anbietet. Online wie auch vor Ort kann der Sammler von fossilen Amphibien, über Haie, Reptilien, Dinosaurier, Pflanzen, Ammoniten, Säugetiere etc. nahezu alles erstehen, was die Evolution hervorgebracht hat. Fossilien kann man also sowohl lokal als auch online suchen. Preislich ist von 50, 00 Euro bis in den Millionenbereich nahezu alles möglich.
Wie entstehen Fossilien?
Die Entstehung von Fossilien, die sogenannte Fossilisation, ist ein komplexer und mehrstufiger Prozess, welcher sich in Zeitspannen von mehreren zehntausend Jahren vollzieht. Generell lässt sich der Vorgang der Fossilisation in die folgenden fünf Phasen unterteilen: Tod, Zersetzung, Einbettung, Entgasung und Diagenese bzw. Metamorphose des Organismus.
Wenn ein Organismus, ein Tier oder eine Pflanze, abstirbt, wird dieser nicht automatisch zum Fossil, da für das Einsetzen der Fossilisation bestimmte Voraussetzungen notwendig sind; ein durch Umwelteinflüsse wie Feuer völlig zerstörter oder von anderen Tieren gänzlich ausgeweideter bzw. zerfleischter Kadaver verrottet, bevor er versteinern kann. Ausschließlich bei von Fressfeinden unentdeckten und durch die Art ihres Todes gut erhaltenen (etwa durch Ertrinken oder Krankheit) Organismen kann eine Fossilisation einsetzen. Da dies im Allgemeinen eher selten der Fall ist, ist anzunehmen, dass sich heute eine unüberschaubare Zahl ausgestorbener Arten, von welchen keine versteinerten Zeugnisse existieren, der Kenntnis der gegenwärtigen Biologie entzieht und wir lediglich eine fragmentarischen Vorstellung des Artenreichtums, den die Evolution hervorgebracht hat, haben.
Nach dem Tod eines Lebewesens setzt unter idealen Bedingungen die nächste Phase der Fossilisation, die Zersetzung, ein. Diese kann mehrere Erscheinungsformen haben – ein Kadaver kann verwesen, verfaulen oder mumifizieren. Die Verwesung ist die gängigste Form der Zersetzung; hier werden unter Zugabe von Sauerstoff körpereigene Stoffe abgebaut und diese in chemische Verbindungen umgewandelt. Dies geschieht unter Beteiligung von Mikroorganismen, den sogenannten Destruenten, welche einzelne Körperteile zersetzen bzw. ausweiden. Der Prozess der Verwesung ist stark von den klimatischen Bedingungen der Umgebung abhängig und tritt vorzugsweise in einem feuchten Milieu mit hoher Umgebungstemperatur auf.
Sind diese Bedingungen nicht gegeben und der Kadaver gerät in ein sauerstoffarmes (anoxisches) Milieu, kann keine Verwesung eintreten – in diesem Fall wird der Prozess der Zersetzung als Fäulnis bezeichnet. Hierbei wird der Körper ohne Zugabe von Sauerstoff und dementsprechend auch von anaeroben Organismen zersetzt. Dies kann beispielsweise eintreten, wenn der Kadaver in eine der tieferen Schichten eines Gewässers, ins sogenannte Hypolimnion, absinkt.
Eine weitere Form der Zersetzung ist die Mumifikation. Diese kann eintreten, wenn sich der abgestorbene Organismus in einem Milieu befindet, welches von Lufttrockenheit und niedrigen Umgebungstemperaturen geprägt ist. In diesem Fall können Mumien entstehen, welche sich zu Fossilen mit weiterhin erhaltenen Weichteilen entwickeln. Mumien sind im Allgemeinen sehr temperaturempfindlich und bleiben somit nur selten über längere Zeiträume erhalten: Ändern sich die klimatischen Verhältnisse, zerfallen die mumifizierten Körper. Lediglich Mumien, die über die Jahrtausende hinweg konstanten Umgebungsbedingungen ausgesetzt waren, sind noch heute in ihrem ursprünglichen Zustand erhalten – dies ist beispielsweise bei einigen wenigen Eismumien der Fall.
Nach der Zersetzung des Kadavers, welche somit in unterschiedlichster Form erfolgen kann, schließt sich die Einbettung des zersetzten Organismus als dritte Phase der Fossilisation an. Hierbei wird in der Regel zwischen der primären und der sekundären Einbettung unterschieden, wobei die sekundäre nicht obligatorisch auftritt. Unter der primären Einbettung versteht sich die erste und oftmals auch endgültige Einbettung des Organismus in ein bestimmtes Milieu: Ein Kadaver kann beispielsweise von Wüstensand zugeweht, im Schlamm begraben oder im Eis eingefroren werden. Doch auch Baumharz, Erdöl-Seen (Bitumen) oder Salz kommen als Einbettungssubstrat in Frage. In manchen Fällen verbleibt der eingebettete Organismus nicht in seinem ursprünglichen Milieu, sondern wird sozusagen „umgebettet“, hierbei spricht man von der sekundären Einbettung. Diese tritt vor allem bei in Wüstensand eingebetteten Kadavern auf, da diese durch die ständige Bewegung des Sandes gelegentlich „verweht“ und an anderer Stelle neu eingebettet werden können. Auch relativ häufig ist eine sekundäre Einbettung bei Eisleichen, welche durch Temperaturveränderungen auftauen und durch das Schmelzwasser an einen anderen Ort transportiert und dort neu eingebettet werden.
Nach der primären oder sekundären Einbettung folgt die Entgasung des Organismus. Bei diesem anaeroben Prozess werden Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff, Ammoniak und Schwefelwasserstoff gebildet, unter deren Zuhilfenahme die letzten verwertbaren organischen Bestandteile des Kadavers von Destruenten abgebaut werden. Hierbei verliert der Körper seine restliche Weichteilsubstanz und hinterlässt dabei Spuren in dem ihm umgebenden Sediment. Die entstehenden Gase können durch das Einbettungssubstrat an die Oberfläche gelangen.
Der letzte Schritt der Fossilisation betrifft nunmehr nicht nur den zersetzten, eingebetteten und entgasten Kadaver, sondern auch das ihn umgebende Sediment. Durch immer mehr Ablagerungen an der Oberfläche, steigt in den tieferen Schichten die Temperatur und die unteren Sedimentschichten verfestigen sich. Aus Sedimenten werden Sedimentgesteine. Da der Kadaver denselben Bedingungen unterliegt, denen auch sein Einbettungssubstrat ausgesetzt ist, verfestigen sich auch die Strukturen des Organismus – der eingelagerte Kadaver wird zum Fossil.
Fossilien – Definition
Als Fossilien werden konservierte Überreste vergangenen Lebens, welche nach geologischer Zeitrechnung älter als 10.000 Jahre sind, bezeichnet. Somit lassen sich Fossilien bzw. deren Entstehung vor dem Zeitalter des Holozäns einordnen. Generell lassen sich Fossilien in Körper- und Spurenfossilen unterscheiden. Unter dem Begriff der Körperfossilien lassen sich alle organischen Überreste von abgestorbenen Lebewesen (Tiere oder Pflanzen) subsummieren. Spurenfossilien bezeichnen die versteinerten anorganischen Überreste von Lebewesen wie etwa ihre Spuren oder Exkremente. Der Prozess der Entstehung dieser Fossilien wird als Fossilisation bezeichnet; die dadurch entstandenen Zeugnisse vergangenen Lebens repräsentieren jedoch nur einen Bruchteil der Artenvielfalt, welche im Zuge der verschiedenen Erdzeitalter entstanden ist. Eine besondere Gruppe ist die der lebenden Fossilien, darunter verstehen sich Arten, welche sich im Laufe der Evolution kaum verändert haben. Ein Beispiel wäre der seit über 400 Millionen Jahren existierende Quastenflosser.