Forschung an Fossilien

Forschungsschwerpunkt Geowissenschaften

Wir erforschen die Pflanzenwelt und ihre ökologischen und klimatischen Lebensbedingungen in der Vergangenheit, um für die Zukunft zu lernen. Die dabei untersuchten fossilen Pflanzen sind nicht nur zellgenau überliefert, so vielfältig und aussagekräftig sowie unmittelbar an ihrem Wuchsort sind Pflanzen aus dem Perm nur in Chemnitz mineralisch konserviert.

Environmentanalyse "Versteinerter Wald"

Der Versteinerte Wald von Chemnitz ist eine 291 ± 1,5 Millionen Jahre alte Fossillagerstätte (sog. T0-Ablagerung), bei der durch einen explosiven Vulkanausbruch ein gesamtes Wald-Ökosystem aus Pflanzen und Tieren und deren vielfältigen Interaktionen an Ort und Stelle konserviert wurde. Dieses weltweit einzigartige „Pompeji des Perms“ birgt ein riesiges Potenzial, die Beziehungen zwischen Organismen und ihren Lebensräumen in Zeiten drastischer Umweltveränderungen zu untersuchen. Die Grabungsfunde seit 2008 ermöglichen nun erstmals ein breites Studium der sowohl der Lebewesen als auch der Lebensbedingungen.

Arthropoden (insbesondere Arachniden) im Perm-Ökosystem von Chemnitz

Arthropoden sind bedeutende Ökosystem-Bildner im terrestrischen Bereich und leisten einen grundlegenden Beitrag für das Recycling organischer Substanzen im Boden. Die gegenwärtige Bedeutung der Arthropoden in Bezug auf Biodiversität und Funktion von Ökosystemen ist das Resultat einer geologischen Zeitspanne von mindestens 525 Millionen Jahren. Arachniden (Spinnentiere) gehören zu den ältesten, die Festländer der Erde besiedelnden Tiere. Die Häufigkeit fossiler Funde im Laufe der Erdzeitalter ist jedoch sehr unterschiedlich, das Perm ist dabei eine besonders spannende Zeit. Für einige Gruppen ist es noch immer ein „weißer Fleck“, andere starben im Perm aus. Jedes Zeitalter liefert für Verständnis und Rekonstruktion der Evolution einen spezifischen Beitrag und jeder Fund ist daher für die Wissenschaft ein Erfolg. Bislang konnten aus dem Versteinerten Wald Chemnitz mehrere Aufsehen erregende Funde gemacht werden, so der weltweit jüngste Vertreter der Ordnung Trigonotarbida, Permotarbus schuberti Dunlop & Rößler 2013, die ersten kompletten Skorpione aus dem Perm oder der weltweit jüngste Nachweis von Arthropleura, dem größten jemals an Land lebenden Gliederfüßer. Letztlich besitzen die Arthropodenfunde auch für die Analyse der Nahrungsnetze im Versteinerten Wald eine besondere Bedeutung.

Wirbeltiere im Versteinerten Wald Chemnitz

Unter den Vertebraten finden wir die am höchsten entwickelten Tiere des Perms. Daher sind ihre Überreste, Knochen, Abdrücke oder Fährten besonders gesuchte Fossilien. Aus der Grabung Chemnitz-Hilbersdorf liegen 5 nahezu vollständig überlieferte Reptilien-Skelette sowie 2 Amphibien-Skelette vor. Nach ersten Untersuchungen handelt es sich bei den Reptilien um baumbewohnende, eidechsenähnliche Tiere. Besonders spannend wäre es, diese ökologische Habitatbindung auch anatomisch nachzuweisen. Die Chemnitzer Funde zeigen nicht nur originale Hauterhaltung, sondern werden zusammen eine vollständige Osteologie einer neuen Art erlauben.

Die Pflanzenwelt des Northern Tocantins Fossil Forest

Im Nordosten Brasiliens gibt es in einer malerischen tropischen Savannenlandschaft einen versteinerten Wald, der hinsichtlich seiner Flora mit dem Chemnitzer Permwald zahlreiche Parallelen aufweist. Unter ähnlichen klimatischen Bedingungen belegen insbesondere die Holz bildenden Bäume ein streng saisonales Klima mit einem Wechsel von Feucht- und Trockenzeiten. Nach den Farnen werden derzeit die neu entdeckten Calamitenarten publiziert, die im Vergleich zu ihren Verwandten auf der Nordhalbkugel anatomische Gemeinsamkeiten, aber auch Unterschiede zeigen. Sie waren neben verschiedenen Baumfarnen vor allem Besiedler der sandigen Flussufer.

Wie wird ein Wald zu Stein? Silifizierung in der Erdgeschichte

Es gehört wohl zu den am besten gehüteten Geheimnissen der Fossilisation, wie aus Holz Stein wird, und zwar ohne das mikroskopische Detail der Zellgewebe zu zerstören. Obwohl die meisten versteinerten Hölzer durch Kieselsäure zu Quarz werden, spielt in Chemnitz auch blauvioletter Fluorit eine Rolle. So wie das erste Objekt unter dem 1665 erfundenen Mikroskop ein Kieselholz war, dringen wir heute mit hoch auflösenden Elektronenmikroskopen in den Nanobereich vor. Details des physikochemisch vielseitigen Versteinerungsprozesses stehen bis heute im Fokus der Forschung und sind nur in interdisziplinärer Kooperation zu erhellen.

Geologie und Stratigraphie der Region Chemnitz

Obwohl man meinen sollte, in der Geburtsregion geologischer Kartierung sei jeder Stein schon dreimal umgedreht, gibt es immer wieder Überraschungen, wenn Bauaufschlüsse kurzzeitig Einblick in den geologischen Untergrund gewähren. Die Region um Chemnitz ist geologisch besonders abwechslungsreich, angefangen von den gefalteten Metamorphiten des Erzgebirges im Süden und des Granulitmassivs im Norden. Dazwischen liegen die Kilometer mächtigen Sedimente und Vulkanite einzelner Ablagerungsbecken, die vom Unterkarbon bis zum Perm angelegt und gefüllt wurden. Der Vulkanismus hat während dieser Zeit immer eine Rolle gespielt und Einfluss genommen auf eine besonders aussagekräftige Fossilerhaltung. So ist die Arbeit im Gelände stets die Basis für Sammlung und Forschung gleichermaßen. 


Forschungsnachrichten aus dem Bereich Geowissenschaften

von T. Zierold

Fossile Jahresringe und Blitznarbe als Klimaarchiv

Foto: Isabelle Ehle
Im Untergrund von Chemnitz verbirgt sich ein edler Schatz, denn hier liegt der Versteinerte Wald begraben. Ein Vulkanausbruch vor 291 Millionen Jahren konservierte ein gesamtes Ökosystem, deren fossile Hölzer Auskunft über das Klima geben. So konnten Wissenschaftler Jahresringe nachweisen, die den jahreszeitlichen Trocken- und Regenzeiten entsprechen, wobei die Abstände der Jahresringe alle elf Jahre etwas schmaler sind. Diese Periode weist auf eine erhöhte Sonnenaktivität hin, die mit regelmäßigem Aufflackern der Sonnenflecken in Verbindung steht. Die Analyse der fossilen Hölzer aus Chemnitz ist somit ein Nachweis, dass der Sonnenfleckenzyklus seit mindestens 300 Millionen Jahren konstant ist.
 
Wissenswert...
Wenn ein Blitz in einen Baum einschlägt, hinterlässt er eine Blitznarbe, welche Chemnitzer Wissenschaftler im versteinerten Holz entdeckten.
 
Erforscht hat dies Dr. Ludwig Luthardt im Forschungsvorhaben "UNTERSUCHUNG EINES VULKANISCH IN SITU ERHALTENEN WALD-ÖKOSYSTEMS DES UNTEREN PERMS" gefördert durch die DFG (RO1273/3-1).

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Museum für Naturkunde Chemnitz | Moritzstraße 20, 09111Chemnitz
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