Museum für Naturkunde
Chemnitz

Period of time:
Start: 01.10.2014 | Period: 3 Years

Funding:
Finances: 355,000 Euro | Employees: PhD student + Technical staff + student assistant

Project Description:
A recently (2008-11) excavated locality in the Chemnitz Petrified Forest of early Permian age (290.6 ± 1.8 Ma) occurring within the Leukersdorf Formation of the Chemnitz Basin, Germany, provides evidence for an outstanding fossil assemblage buried instantaneously by pyroclastics.This autochthonous fossil deposit preserves the most complete Permian forest ecosystem known to date. Fifty-three trunk bases, still standing upright in their place of growth and rooting in the underlying palaeosol, characterise this fossil Lagerstätte as a unique window into the past that gives insights into a lowland environment sheltering a dense hygrophilous vegetation as well as a diverse fauna of vertebrates, arthropods and gastropods, several of them recognised for the first time from the Permian. The comprehensive data-set of 3D coordinates gathered for every fossil find resulted in a special database and a 3D model applied as research tool to attain fundamental information not only on the specific volcanic taphonomy with complex diagenetic and fossilisation processes, but also permits the reconstruction of this ancient ecosystem. The habitat cyclicity documented in growth rings of arboreal woody plants provides for the first time the opportunity to implement the 4th dimension within this in-situ ecosystem. This approach will enhance our understanding of a diverse vegetation on non-peat-forming mineral stands, will shed light on their spatial heterogeneity, density, and canopy structure and will considerably add to our view on ecological relationships, food chains and evolutionary dynamics within the early Permian.

Abschnitt

[...]

Projektzeitraum:
Beginn: 2010 | Dauer: 2 Jahre + 1 Jahr Verlängerung

Projektbeschreibung:
Mit der ersten wissenschaftlichen Grabung nach dem Versteinerten Wald wurde ein fossiler Regenwald aus dem Perm freigelegt und geborgen. Die hier vorgefundene Taphozönose, eine weltweit einzigartige in-situ-Konserve des Lebens vor über 290 Millionen Jahren, entstand im Zuge des Ausbruchs des Zeisigwald-Vulkans.

2008-2010 protokollierte das Grabungsteam 550 Funde permineralisierter Pflanzen, 48 davon noch aufrecht in Wuchsposition stehend, 1000 Abdruckfossilien und eine Vielzahl detaillierter Beobachtungen und Messungen am Fossil- und Gesteinskomplex. Erstmalig wurden die Fossilien im Kontext genauer Lagedaten und Beobachtungen dokumentiert und entnommen, welche Rückschlüsse auf ökologische Verflechtungen im ehemaligen Biotop erwarten lassen.

Der Erfolg des Forschungsvorhabens wird neben der Auswertung der Funde selbst maßgeblich von der Entwicklung einer praktikablen Datenablagestruktur bestimmt werden, welche sicherstellt, dass sämtliche gewonnenen Informationen (Einbettung/Taphonomie, Morphologie/Anatomie, Synökologie im Lebensraum) im Komplex bearbeitet und interpretiert werden können. Das für das Forschungsvorhaben mit Hilfe der Kooperationspartner zu erstellende Datenmanagement-System wird die Visualisierung der Fundsituation im 3D-Modell vorbereiten, die Rekonstruktion einer vor 290 Millionen Jahren entstandenen Taphozönose ermöglichen und so mehr und mehr selbst zum Erkenntniswerkzeug moderner Paläobotanik werden.

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, die Funde und Daten umfassend zu erschließen, für Forschung, Bildung und Vermittlung nutzbar zu machen und so einen nachhaltigen Impuls für das Verständnis einschneidender Naturereignisse und ihrer Rolle bei der Überlieferung fossiler Sachzeugen der Erd- und Lebensgeschichte zu geben.

Methodik. Das Forschungsvorhaben basiert auf einer erstmals zusammenhängend am Wuchsort ausgegrabenen Lebensgemeinschaft mit sehr gut erhaltenen tierischen und pflanzlichen Fossilien. Bereits jetzt lassen sich bislang unbekannte Wuchsformen bei permischen Calamiten, Cordaiten und Medullosen ableiten. Da wegen der erstmals in größerem Ausmaß nachgewiesenen räumlichen Verzweigung, Beblätterung und Bewurzelung mehrfach wissenschaftliches Neuland betreten wird, sind einige Pflanzengruppen im Zuge der Bearbeitung umfassend zu revidieren. Pflanze-Tier- bzw. Pflanze-Pflanze-Interaktionen, wie z.B. Pilzbefall oder Fraßspuren, aber auch die erstmals nachgewiesenen Wirbeltierreste (2 nahezu komplette Reptilienskelette sowie weitere disartikulierte Knochenfunde) und Landschnecken werden sich darüber hinaus auf die ökologische Analyse der Lebensgemeinschaft und der Nahrungsbeziehungen im Lebensraum auswirken.

Im Zuge der Grabung am klassischen Fundort Chemnitz-Hilbersdorf konnten erstmals Beobachtungen gemacht werden, mit Hilfe derer sowohl der Mechanismus als die physikochemische Seite der Zerstörung und Einhüllung der Biozönose in Pyroklastika Aufklärung versprechen. Dazu gehören beispielsweise Bleichungssäume unterschiedlicher Charakteristik, Entgasungskanäle und Strömungsschatteneffekte um die fossilen Pflanzenachsen. Diese taphonomischen Informationen werden im Datenmodell der Fundsituation erfasst und in Kooperation mit der TU Bergakademie Freiberg und beiderseitig betreuten Qualifikationsarbeiten thematisiert.

Die 3D-Lagekoordinaten der Fossilfunde wurden im Zuge der Ausgrabungen erfasst und in speziellen Fundprotokollen dokumentiert. Etwa 20000 Fotos und Skizzen unterstützen die verbalen Beschreibungen der Fundsituation. Zeitgemäßes Datenmanagement soll neben der Möglichkeit der Visualisierung der Fundsituation und der einzelnen Ablagerungsereignissen zugeordneten Fossilreste auch Erkenntnisse zur Biomechanik, Ökologie und Ablagerungsdynamik erlauben.

Selbsteinschätzung zu den ursprünglichen Zielen und Planungen

Das für die Arbeit im Projekt essenzielle Datenablagesystem wurde im Laufe des Forschungsvorhabens durch den wissenschaftlichen Volontär des Museums professionalisiert, und damit konnten die Funddaten online verfügbar gemacht werden.
Durch Detailstudien im Rahmen mehrerer universitärer Qualifikationsarbeiten gelangen Lösungsansätze auf dem Gebiet der Mineralisation von Hölzern, der Rekonstruktion permischer Pflanzen, Tiere und Lebensräume und der Bio- und Lithofaziesanalyse permischer Rotsedimente.

Die geologisch-paläontologische Präparation der Funde nahm wesentlich mehr Zeit in Anspruch als ursprünglich veranschlagt. Aus diesem Grund wurde der Bearbeitungsschwerpunkt auf einzelne, besonders aussagekräftige in-situ-Funde, die noch aufrecht an ihren Wuchsorten stehen, gelegt.
Leider war die anatomische Erhaltung einiger Kieselhölzer für eine Identifikation auf Gattungs- und Artniveau nicht ausreichend, so dass nicht alle in Wuchsposition stehenden Stämme identifiziert werden konnten.

Im Projektzeitraum wurden mehrere Publikationen in peer reviewed Journals veröffentlicht. Darüber hinaus sind die Antragsteller zu einem Artikel „Naturwissenschaftliche Forschung – Forschung in Naturmuseen“, veröffentlicht im Metzler-Handbuch Museen, eingeladen worden.
Schließlich sind vom Projektteam und den Kooperationspartnern eine Vielzahl von Artikeln in deutsch- und englischsprachigen Fachzeitschriften, Tagungsbänden sowie zahlreiche populärwissenschaftliche Medienbeiträge veröffentlicht worden.

Im Nachgang des im Februar 2012 durchgeführten Expertenworkshops rückten zahlreiche tierische Funde als Erstnachweise für Chemnitz in den Fokus. Im Lauf des Projektes hat sich herausgestellt, dass diese wissenschaftlich von großem Interesse sind, da einige wie z.B. die Skorpione oder der Geißelskorpion Erstnachweise für das Perm überhaupt darstellen. Andere Funde, wie Arthropleura oder die Trigonotarbiden, repräsentieren die jüngsten Belege ihrer Gruppe weltweit.

Erkenntnisgewinn durch interdisziplinäre und internationale Zusammenarbeit und wissenschaftliches Umfeld

Der Kontakt zu internationalen Wissenschaftlern wurde auf Tagungen und Workshops gepflegt und zielgerichtet erweitert. So gelang nicht nur die Einbindung des Projektes in Forschungsvorhaben Dritter (Sino-German Research Group of Palaeozoic Stratigraphy and Palaeobiology), sondern auch eine effiziente Zusammenarbeit bei der Nutzung historischer Museums- und  Universitätssammlungen. Die Kooperationen sind vor allem zur Bearbeitung der diversen Fauna mit Reptilien- und Amphibienskeletten, verschiedenen Arthropoden, Arachniden und Mollusken unabdingbar. Insbesondere profitieren wir von der engen Kooperation mit der TU Bergakademie Freiberg, z.B. den Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Jörg W. Schneider (Inst. f. Geologie) und Prof. Dr. Jens Götze (Inst. f. Mineralogie). Während die Präparation und wissenschaftliche Bearbeitung der Vertebratenfunde durch Kooperationspartner des Naturhistorischen Museums Schleusingen (Dr. Ralf Werneburg, Georg Sommer) übernommen wurden, und die TU Bergakademie Freiberg mit Wissenschaftlern (Prof. J. W. Schneider, Prof. C. Breitkreuz, Prof. J. Götze) sowie Studenten seit Beginn der Grabung an Untersuchungen zur Sedimentologie und Vulkanologie, zur Fossilisation und Klassifikation der Organismen des Versteinerten Waldes und zu ihrer Paläobiologie beteiligt ist, machte gerade die Bearbeitung der Arthropodenfunde eine Ausweitung der Zusammenarbeit und Einwerbung externer Kompetenz erforderlich.

Die während eines Expertentreffens im Februar 2012 gewonnenen Forschungsansätze wurden weiter verfolgt, die Fossilreste wurden präpariert und lichtmikroskopisch studiert. Erste Publikationen erschienen (Dunlop & Rößler 2013), weitere sind in Vorbereitung. Die wissenschaftliche Bearbeitung der Arachniden erfolgte in enger Kooperation mit Dr. Jason Dunlop, Kustos für Chelicerata am Museum für Naturkunde, Leibniz-Institut für Evolutions und Biodiversitätsforschung an der Humboldt-Universität zu Berlin. Die Ergebnisse des Workshops mündeten unmittelbar in eine bewilligte Projektverlängerung, im Rahmen derer vor allem die tierischen Fossilfunde bearbeitet wurden.

Zum Verständnis der ökologischen Gegebenheiten des versteinerten Waldes erfolgte eine Präsentation und Diskussion der bisherigen Resultate im Kreise des Bereiches Bodenzoologie des Senckenberg Museums für Naturkunde Görlitz im Dezember 2013. Die Erschließung der gesamten fossilen Flora und Fauna sowie ihrer Synökologie im Perm-Ökosystem des Versteinerten Waldes von Chemnitz wird auch weiterhin der vielfältigen Kooperation mit internationalen Experten bedürfen und über die Projektlaufzeit hinaus fortgesetzt werden.

Internationaler Taphonomy-Workshop

Der im März 2012 zum 21. Mal durchgeführte „International Workshop on Plant Taphonomy“ fand in Chemnitz eine breite Präsentations- und Diskussionsplattform. Von der traditionell im Zentrum stehenden Pflanzentaphonomie wird der Fokus unter Einbeziehung tierischer Organismen und von Pflanze-Tier-Interaktionen immer stärker auf die Analyse des gesamten Ökosystems verschoben. Eine Schlüsselstellung beim Workshop 2013 in Pilsen nahm die vielfältige Wirkung des Vulkanismus auf Ökosysteme ein.

Internationale Konferenz IPC XIII / IOPC IX 2012

Der Forschungsfortschritt wurde von Dr. Zhuo Feng, Dr. Ronny Rößler und Volker Annacker anlässlich des/der International Palynological Congress / 9th International Organization of Paleobotany Conference (23.-30. August) an der Chuo University in Tokyo, Japan präsentiert und so einem internationalen Fachpublikum zur Diskussion gestellt.

Jahrestagungen der Paläontologischen Gesellschaft

Anlässlich der zum 100jährigen Bestehen der Paläontologischen Gesellschaft am Museum für Naturkunde Berlin organisierten Jubiläumstagung wurde eine Vorexkursion in das Perm von Chemnitz durchgeführt. Hier wurden neben der aktuellen Grabung in Chemnitz-Sonnenberg auch ausgewählte Funde und Forschungsergebnisse des laufenden Projekts einem internationalen Publikum vorgestellt. Prof. Paul Selden, University of Kansas, USA, konnte für die Mitwirkung bei der Bearbeitung der Skorpione gewonnen werden. Auf der anschließenden Tagung in Berlin konnten auf dem von Dr. L. Kunzmann, Prof. M. Krings und Dr. R. Rößler organisierten Symposium „Gymnosperm Evolution: Major Events and Mysteries“ neue Resultate bei der Erforschung der Farnsamergattung Medullosa vorgestellt werden. Das ebenfalls in Berlin präsentierte Poster “Anatomically preserved calamitaleans from the Permian of Tocantins (Parnaíba Basin, NE

Brazil) exhibit growth form diversity” verbindet die permischen Floren von Chemnitz mit jenen im Nordosten Brasiliens. Vergleichende Studien mündeten auch in das am 08.10.2012 abgeschlossene Promotionsprojekt von Rodrigo Neregato, der im November und Dezember 2011 als Gastforscher in Chemnitz weilte. Im September 2013 wurden neben dem eingeladenen Vortrag „The Petrified Forest of Chemnitz – a Permian Pompeii“ insbesondere neue Resultate über die Arthropodenfunde (First

arthropods from an Early Permian forest ecosystem reveal ecological diversity at the Chemnitz Fossil Lagerstätte, Saxony, Germany) und den Paläoboden als  Lebensraum (First Early Permian Palaeosol Ecosystem – The Petrified Forest of Chemnitz, Germany) präsentiert.

Videodokumentation

In unserer Mediathek finden Sie 13 Filme, die im Rahmen dieses Projektes entstanden. Gegenstand sind die Herangehensweise und die Erkentnisse unserer Forschungen.

Galerie

Project duration:
Beginning: 31.01.2013 | Time span: 1 Year

Project description:

The local geological features of the Petrified Forest Chemnitz are in the focus of the current international jewellery art project.

Eleven artists from seven countries met on the 31^st of January to the 2^nd of February 2013 for a joint symposium at the Museum für Naturkunde Chemnitz. During this meeting, there were a lot of important, interesting and exciting moments: the main point was the selection of the stones and another one was the analysis of the materials of Chemnitz and their history. Then, in a joint brainstorming, artists and organizers discussed the further project schedule and planned the first exhibition of the art works for October 2013.

The artists now are developing new unique jewellery pieces made from selected stones of petrified wood back home in their ateliers. This phase will continue until August 2013, when the artists will send their finished works to the Museum für Naturkunde Chemnitz.

Every juwellery artist should be able to create at least three objects using just a piece of the petrified wood from the Petrified Forest of Chemnitz, they do not have any restrictions regarding format and character of the work, their outcomes could be both jewellery or objects.

Exhibition

Leipzig, Grassimesse 25.10.2013 bis 27.10.2013
Chemnitz, Museum für Naturkunde 30.10.2013 bis 19.01.2014
Ljubljana (Slowenien), Rathaus 15.10.2014 bis ...
Hanau, Deutsches Goldschmiedehaus - 01.02.2015 bis 07.05.2015

Videos

http://klimt02.net/exhibitions/index.php?item_id=31723

Gallery