Fossilien

Gliederung

1. Einleitung
2. Entstehung von Fossilien
3. Altersbestimmung von Fossilien
4. Arten von Fossilien
5. Brückenformen und lebende Fossilien
6. Die ersten Menschen
7. Schluss

1 Einleitung
Woher weiß man eigentlich, dass die Erde einmal von Dinosauriern bevölkert war? Oder dass in Europa vor 12 000 Jahren riesige, wollhaarige Elefanten, die Mammuts, lebten? Die Antwort darauf geben Fossilienfunde. Fossilien sind Überreste von Tieren und Pflanzen, die sich über mehrere tausend oder Millionen Jahre, meist in Gesteinen, erhalten haben. Es sind Reste von Lebewesen, z. B. Knochen, Schalen oder Fußabdrücke!

2 Entstehung von Fossilien
Nachdem ein Tier gestorben ist, verrotten die weichen Teile. Werden jedoch Knochen oder Schale in kurzer Zeit von Schlamm bedeckt, können sie im Laufe der Zeit versteinern, wodurch schließlich ein Fossil entsteht. Fossilien dokumentieren eindrucksvoll die Geschichte des Lebens. Durch Fossilien erfahren wir, wann die ersten Lebewesen vom Meer aufs Land zogen, wie Dinosaurier aussahen und vieles mehr. Die meisten Fossilien bestehen entweder aus Schalen oder einzelnen Knochen. Komplette Skelette sind sehr selten. Dennoch können Paläontologen aus wenigen Knochen Nachbildungen der ganzen Tiere herstellen. Durch Fossilien weiß man auch, dass die Tierarten ausmachen, die jemals auf der Erde lebten. Im Laufe der zeit haben sich viele Millionen Arten entwickelt und sind wieder ausgestorben, nur Fossilien zeugen noch von ihrer Existenz.

Aus dem Gestein, in dem die Fossilien gefunden werden, kann man ihr Alter erkennen. Wissenschaftler wissen, wie alt die Gesteine sind, da sie in Schichten übereinanderlagern, wobei die unterste Schicht auch die älteste ist. Da Dinosaurier-Fossilien nur in Gesteinsschichten gefunden wurden, die vor 60-220 Millionen Jahren entstanden sind, wissen wir, wann die Dinosaurier lebten.

Das Bild, das Fossilien abgeben können, ist sehr unscharf. Nur ein winziger Teil der Arten die jemals auf der Erde lebten, sind als Fossilien erhalten. Die meisten Fossilien stammen von Schalentieren, die in seichten Meeren lebten. Tiere mit weichen Körpern, wie Würmer oder Tiere, die an Land lebten, findet man nur sehr selten als Fossilien. Ein anderes Problem ist, dass wir nur die harten Teile der Tiere kennen. Alles, was ihre Farbe, ihr Fell oder die Größe der Ohren angeht, können wir nur erraten.

3 Altersbestimmungen von Fossilien
Für die Einordnung von Fossilien in das natürliche System der Arten ist eine Altersbestimmung erforderlich. Hierzu bedient man sich verschiedener Datierungsmethoden, die entweder eine relative oder eine genaue Zeitbestimmung erlauben:

• Relative Zeitbestimmungen: Leitfossilien oder Aminosäure-Uhr (bis ca. 100 000 Jahre)
• Genaue Zeitbestimmungen: Radiokarbonmethode (bis 50 000 Jahre), Kalium-Argon-Methode (bis 100 000 Jahre) oder Uran-Blei-Methode (bis 4,5 Mill. Jahre)

Relative Zeitbestimmungen:
Nach der Einbettung werden Fossilien zu einem Bestandteil des Gesteins und nehmen an allen geologischen Verformungen teil. Die Kenntnis von Gesteinsbildungsprozessen und des Materials, in das das Fossil eingebettet wurde, erlauben daher Rückschlüsse auf die Umstände und den ungefähren Zeitpunkt der Fossilisation. Um 1800 erkannte man, dass bestimme Fossilien in bestimmten Gesteinsschichten vorkommen und sich von den Fossilien der darüber liegenden und der darunter liegenden Schichten unterscheiden. Fossilien, die für bestimmte Gesteinsschichten charakteristisch sind, werden als Leitfossilien bezeichnet und erlauben die Erstellung einer Erdgeschichte. Es gibt jedoch nicht für alle Epochen charakteristische Leitfossilien. Zudem lassen sich die Fundschichten, in die die Leitfossilien eingebetet wurden, nicht mehr exakt definieren.

Eine weitere, wenn auch ebenfalls ungenaue Methode der Altersbestimmung ist die Datierung nach der sogenannten Aminosäure-Uhr. Im lebenden Organismus sind alle Aminosäuren optisch linksdrehende Isomere. Nach dem Tode wandeln sich die linksdrehenden Formen in rechtsdrehende Formen um. Diese Umwandlung erfolgt mit einer definierten Geschwindigkeit. Über den Prozentsatz an rechtsdrehenden Aminosäuren können daher Rückschlüsse auf das Alter des Fundes gezogen werden. Diese Methode ist jedoch nur für Funde möglich, die nicht älter als 100 000 Jahre sind.

Genaue Zeitbestimmungen:
Genaue Datierungsmethoden beruhen auf der Messung des radioaktiven Zerfalls von Isotopen. Je nach Alter der Fossilien werden verschiedene Isotope zur Altersbestimmung verwendet. Die Radiokarbonmethode benutzt den Zerfall von 14-C-haltigen organischen Verbindungen. 14C kommt in der Erdatmosphäre vor und wird vom lebenden Organismus im Körper aufgenommen. Nach dem Tode zerfällt 14C mit einer Halbwertszeit (= die Zeit, in der die Hälfte des Ausgangsmaterials zerfallen ist) von ca. 5760 Jahren zu 14N unter Abgabe von Elektronen (beta-Strahlung). Da das Verhältnis von 14C- zu 12C-Atomen im Körper 1:10 ² beträgt 12C nach dem Tode nicht zerfällt, kann die Veränderung des Verhältnisses von 14C und 12C als Maß für das Alter des Fossils verwendet werden. Die Altersbestimmung wird jedoch nach Ablauf der Halbwertszeit immer ungenauer. Die Radiokarbonmethode ist daher nur verlässlich für Funde, die nicht älter als 50 000 Jahre sind. Für ältere Funde nutzt man Isotope mit längeren Halbwertszeiten. Bei Funden mit einem Alter von bis zu 100 000 Jahren verwendet man die Kalium-Argon-Methode. Die Halbwertszeit von 10K beträgt 1,3 Mrd. Jahre. 40K zerfällt zu 40 Ar. Über die Anzahl der Argonatomen im Gestein kann man die Menge an zerfallenem Kalium berechnen. Schließlich lassen sich mit der Uran-Blei-Methode Funde bis auf ein Alter von 4,5 Mill. Jahre datieren. Die Halbwertszeit von 238U beträgt 4,51 * 10 Jahre 238U zerfällt herbei zu 206 Pb. Die Altersbestimmung kann nur über den Gehalt von Blei im Gestein ermittelt werden, da beide Isotope für den Organismus keine Rolle spielen.

3 Arten von Fossilien
Fossilien finden sich nur in Sedimentgesteinen, meist am Grund von Meeren und Seen. Als Fossilien werden alle Reste von Organismen bezeichnet, von der Kriechspur eines Wurmes im Sand bis zum vollständig erhaltenen Körper. Man unterscheidet entsprechend der Art des Fossils

• Versteinerungen
• Steinkerne
• Abdrücke
• Einschlüsse
• Inkohlung
• Mumifikation

Entscheidend für die Entstehung von Fossilien (Fossilisation) ist die schnelle Einbettung von pflanzlichen oder tierischen Überresten im Sediment (Schlamm, Sand o.ä.), bevor eine vollständige Zersetzung durch Verwesung oder Fäulnis erfolgt ist. Im Normalfall bleiben nur die Hartteile (Schuppen, Knochen, Zähne, Schalen und Gehäuse) von Leichen erhalten, da sie dem zersetzungsproßez länger widerstehen als die Weichteile. Versteinerungen sind durch die Einbettung von Hartteilen entstanden, wobei die ursprüngliche Substanz der Schalen und Gehäuse eine Umkristallisierung zu Calciumkarbonat, Kieselsäure oder Schwefelkies erfahren hat (z.B. Ammoniten). Wenn nach der Zersetzung von Weichteilen Hohlräume zurückgeblieben sind, die mit Sand und Kalkschlamm ausgefüllt wurden, sind sogenannte Steinkerne entstanden, die den inneren Abdruck der Hartteile wiedergeben (z.B. Muschelschalen). Abdrücke von Weichteilen sind durch das Eindringen von Mineralsalzlösungen in Hohlräume entstanden, die nach Auflösung der Weichteile zurückgeblieben sind. Nach Verdunstung des Wassers füllten die ausgefallenen Mineralsalze die Hohlräume aus. Inkohlung sind durch den sauerstoffarmen Abbau von pflanzlichen Stoffen (z.B. Zellulose) entstanden, bei dem es zu einer Anreicherung von Kohlenstoff kam. Vor allem im Torf und in Steinkohleflözen findet man daher noch gut erhaltene Überreste von Farnen aus dem Oberkarbon sowie von Schachtelhalmen und Bärlappgewächsen. Von besonderen Wert für die Paläontologie sind Funde von ganzen Körpern, die entweder durch Einschluss in fossilem Baumharz (z.B. Insekten in Bernstein) oder durch Mumifikation im Eis (Mammutleichen in Sibirien) oder in saurem Moorwasser (Moorleichen) entstanden sind.

4 Brückenformen und lebende Fossilien
Als Beweis für die Abstammungslehre sind fossile Brückenformen, die den Übergang von einer Tier- bzw. Pflanzengruppe zur nächsten darstellen, von großer Bedeutung. Die Anhänger der Theorie von der Artkonstanz (Linné und Cuvier) haben ihre lehre auf das Fehlen solcher Zwischenformen begründet. Zu den bekanntesten Brückenformen gehören:

• Archaeopteryx (Bindeglied zwischen Reptilien und Vögeln)
• Ichthyostega (Bindeglied zwischen Fisch und Amphibien)
• Cynognathus (Bindeglied zwischen Reptilien und Säuger)

Der erste Abdruck eines Archaepteryx (Urvogel) wurde 1861 bei Solnhofen gefunden. Zu den typischen Reptilienmerkmalen gehören die Zähne und eine aus 21 Wirbeln bestehende Schwanzwirbelsäule. Die charakteristischen Vogelkennzeichen sind der Vogelkopf, die Federn und die Flügel. Man nimmt an, dass die Archaeoteryx nur zum Gleitflug fähig war. Auf jeden Fall scheint er den Vögeln nähergestanden zu haben als den Reptielien. Weitere Funde von Archaeopteryxabdrucken stammen alle aus dem fränkischen Jura. Der Archaeopteryx muss demnach vor ca. 190 Mill. Jahren gelebt haben. Der Ichthyostega (Fischschändellursch) stellt eine Brückenform zwischen Fischen und Amphibien dar. Er wurde im Devongestein Grönlands gefunden (Alter ca. 350 Mill. Jahre). Der Cynognathus aus dem Trias (vor ca. 220 Mill. Jahren) zeigt das typische Raubtiergebiss der Säuger, besitzt aber vor allem im Bereich des Skeletts typische Reptilienmerkmale. Als lebendes Brückentier zwischen Reptilien und Säugern bezeichnet man das australische Schnabeltier. Das Schnabeltier- wie auch der Ameisenigel- gehört zu den Kloakentieren, die Harn und Kot über einen gemeinsamen Ausführung, die Kloake, abgeben. Weitere Reptilienmerkmale sind das Legen von Eiern, Hornschuppenreste, der Bau von Herzklappen und die mangelnde Fähigkeit zur Wärmeregulation. Zu den Säugermerkmalen gehören vor allem die Milchproduktion, das Fell, die drüsenreiche haut und der Bau der Ohren.

Neben den ausgestorbenen Tier- und Pflanzengruppen existieren rezente Arten, die sich über lange Zeiträume hinweg aufgrund sich wenig ändernder Umweltbedingungen kaum verändert haben. Man bezeichnet solche Organismen fälschlicherweise als lebenden Fossil. Der Quastenflosser (Latimeria) wurde 1938 im Seegebiet um die Komoren gefangen. Er galt bis dahin als seit der Kreidezeit (vor ca. 135 Mill. Jahren) ausgestorben. Die Verwandten des Tintenfisch (Nautilus), der in der Tiefsee Südostasien vorkommt, sind aus dem Erdmittelalter fossil bekannt. Ähnliches gilt für den Pfeilschwanzkrebs (Limulus), dessen Verwandte sich fossil bis in die Jurazeit zurückverfolgen lassen. Unter den Pflanzen lassen sich die Mammut- und der Ginkobaum als Beispiele anführen.

4 Der erste Mensch
Fossilienbefunde belegen, dass die ersten menschenähnlichen Lebewesen vor sechs Millionen Jahren auftauchten, aber Menschen, die und ähnelten, gab es erst vor 30 000 Jahren.

Australopithecus:
Die ältesten Fossilien von Hominiden (Menschenartigen) sind rund 3,5 Millionen Jahre alt. Man nennt sie Australopithecus , was soviel wie „südlicher Affe“ bedeutet, da man sie zuerst in Südafrika fand.
Einer der ersten Funde war „Lucy“, der in den 70er Jahren bei Hadar in Äthiopien gefunden wurde. Australopithezinen waren kleiner als heutige Menschen ( ca. 1m groß), und ihr Gehirn war nur wenig größer als das eines Affen. Aber sie gingen aufrecht und benutzten Steinwerkzeuge.

Der intelligente Mensch:
Vor rund 2 Mill. Jahren traten die ersten intelligenten Wesen auf. Sie waren größer als Australopithezinen und hatten auch größere Steinwerkzeuge an und errichteten einfache Schutzräume. Der bekannteste ist der Homo habilis („geschickter Mensch“), dessen Fossilien in der Oldoway-Schlucht in Tansania gefunden wurden.

Aufrechte und verständige Menschen:
Vor 1,5 Mill. Jahren entwickelte sich ein Hominid, der Homo erectus, zur Größe eines heutigen Menschen. Er konnte bereits mit Feuer umgehen, Nahrung zubereiten und mit Hilfe von zugespitzten Holzspeeren auf Jagd gehen. Diese Hominiden hatten jedoch noch ein kleineres Gehirn als der moderne Mensch. Der erste Mensch mit einem Gehirnvolumen unserer Größe, der Homos sapiens, erschein vor rund 200 000 Jahren. Einige Wissenschaftler behaupten, dass die Ähnlichkeit der DNA in unserem Körper ein Beweis dafür ist, dass alle heutigen Menschen von einer einzigen Frau mit dem Namen „Eva“ abstammen die vor 200 000 Jahren in Afrika lebte. Andere behaupten, dass dich der Homos sapiens in allen Teilen der Welt entwickelte, da Fossilien des Homo erectus auch in Asien und in Europa gefunden wurden. Der bekannteste Homo Sapiens ist der Neandertaler, der vor rund 100 000 Jahren lebte. Er hatte ein großes Gesicht und einen robusten Körperbau. Sein Gehirnvolumen war deutlich größer als unseres, er trug Kleider und konnte zeichnen. Die ersten uns entsprechenden Menschen, Homo sapiens sapiens, entwickelten sich vor rund 30 000 Jahren.

5 Schluss
Zum Schluss möchte ich nur noch ein paar Fakten darlegen, die vielleicht ganz interessant sind. Die ältesten Fossilien sind die Stromatolithen, fossile Riffe, die vor 3,5 Milliarden Jahren aus Blau- und Grünalgen entstanden sind. Die ältesten Fossilien von mehrzelligen Lebewesen sind über 700 Millionen Jahre alt. Im Burgess-Schiefer aus Britisch- Kolumbien, der rund 550 Millionen Jahre alt ist, findet man Fossilien von 20 – 30 Gliederfüßer-Stämmen. Heute gibt es nur noch vier davon.

Folgende Referate könnten Dich ebenfalls interessieren:

Die nachfolgenden Dokumente passen thematisch zu dem von Dir aufgerufenen Referat:

• Fossilien
• Fossilien
• Schwarze Löcher - Entstehung, Arten und Theorien
• Pfeilschwanzkrebse - lebende Fossilien (Limulidae)
• Pflanzen - Mutationen von Pflanzen