EarthCaches sind besondere Caches, die uns die Vielfalt der Geologie näherbringen und erklären wollen.
„Ich mag Gesteine und die Geschichten, die sie uns erzählen. Ihr Erscheinen und ihre strukturellen Merkmale können uns einen Einblick geben, wie sie vor Jahrmillionen entstanden sind. Doch deren Merkmale zu deuten, ist oft eine vertrackte Angelegenheit. Es ist selten, dass man von einer neuen Hypothese einfach sagen kann, sie sei richtig oder falsch. Das gilt besonders in der Geologie. Die in den Gesteinen verborgenen Botschaften zu deuten ist eine Kunst, und vielen Forschenden fällt hierbei etwas anders auf. Es ist daher selten möglich, geologische Hypothesen kurzerhand zu bejahen oder zu verwerfen. Oft müssen auch diejenigen, die sich im Großen und Ganzen als richtig erweisen, nochmals überdacht und modifiziert werden, und man sollte ihnen zunächst zugestehen, dass sie möglicherweise richtig sind. Und so stehen nicht nur viele Forschende, sondern auch Geocacherinnen und Geocacher zunächst vor einer Felswand und fragen sich - Was ist das?“
Abbildung 1: Spurenfossilien im Elbsandstein
Zeugnisse biologischer Aktivität am Meeresgrund
Marine Sedimentgesteine bilden sich durch den Transport und die Ablagerung von Sedimenten durch Wasser. Fossile Lebensspuren (= Ichnofossilien) sind Strukturen, die von lebenden Organismen (nicht die tatsächlichen Überreste) im Sediment am Meeresboden hinterlassen wurden. Hierbei kann es sich um Spuren der Fortbewegung, um Ruhespuren, Weide- oder Fressspuren aber auch um Strukturen fossiler Wohnbauten handeln.
Fossile Lebensspuren zeigen im wahrsten Sinne des Wortes „fossiles Verhalten“ und eröffnen uns Einblicke in Geologie, Ökologie und Biologie ehemaliger Ablagerungs- und Lebensräume, die über die von „echten“ Fossilien gegebenen Informationen weit hinausgehen. Lebensspuren stehen in unmittelbarer Wechselwirkung mit den sie umgebenden Umweltfaktoren, wie Sedimentbeschaffenheit, Sauerstoffgehalt, Wassertiefe, Nahrungsangebot, Chemismus von Sediment und Meerwasser, Temperatur und Klima. Ihre Deutung birgt aber auch stets die Gefahr von Spekulation und Irrtum – da wundert es nicht, dass die Lebensspuren der Elbtalkreide auch als fossile Algen, Schwämme, Würmer oder Foraminiferen (= Einzeller, die eine ein- bis vielkammerige Schale bilden) gedeutet wurden.
Anhand der Analogien zu heute gebildeten (rezenten) Lebensspuren mariner Organismen, können wir die in den Sedimentgesteinen vorkommenden Strukturen „fossilem Verhalten“ zuordnen (siehe Abbildung 2 und Abbildung 3).
Spuren der Fortbewegung (beispielsweise Kriech- oder Rollspuren) entstehen, wenn sich Organismen über einen weichen Untergrund bewegen oder in einen festeren Untergrund einsinken. Diese fossilen Spuren liefern uns Informationen über Bewegungsablauf und das Lebendgewicht.
Ruhespuren sind Abdrücke, die entstehen, wenn sich Organismen ausruhen oder sich vor Fressfeinden flach in die Sedimentschicht am Meeresgrund einwühlen.
Oftmals hinterlassen diese fossilen Spuren detaillierte Umrisse des Organismus im Sedimentgestein.
Vor allem marine Organismen, die sich von Algen- und Bakterienmatten ernähren, hinterlassen Weidespuren beim Kriech- und Wühlfressen am Meeresgrund. Da ihre Nahrung sich zwischen den feinen Körnern des marinen Sediments versteckt, fressen die meisten Organismen das Sediment einfach mit und hinterlassen dadurch eine etwa maulbreite Abtragungsspur am Meeresgrund.
Man unterscheidet Weidespuren von Fressspuren dadurch, dass erstere schichtparallel liegen und sich meist mäandrierend über eine Sedimentschicht am Meeresgrund bewegen.
Fressspuren werden ebenfalls von Sedimentfressern erzeugt, allerdings von solchen, die sich senkrecht in den Meeresgrund hineinfressen. Diese senkrechten Röhren sind breit genug, dass der gesamte Organismus hineinpasst. In vielen Fällen sind diese Fressspuren identisch mit den Wohnbauten der Organismen. Die meisten Sedimentfresser scheiden die unverdaulichen Mineralanteile ihrer Nahrung später wieder aus.
Würmer, Seeigel, Brachiopoden und kleine Krebse leben häufig eingegraben in der oberen, sauerstoffreichen und lockeren oder halbverfestigen Sedimentschicht am Meeresgrund. In vielen Fällen sind diese Wohnbauten identisch mit den Fressspuren der Organismen.
Spongites saxonicus - vom Schwamm zum Spurenfossil
Ein bekanntes Problem in der Erforschung der Gesteine der Sächsischen Schweiz, abgelagert vor etwa 90 bis 80 Millionen Jahren, waren die heute unter Thalassinoides saxonicus bekannten fossilen Strukturen.
Die zur Kreidezeit unweit der Küste eines flachen Meeres gebildeten Röhrensysteme, wurden bereits im 19. Jahrhundert als Spongites saxonicus beschrieben. Von Anfang an bestand bei den Forschenden Unklarheit über die Deutung der mitunter sehr unterschiedlichen, in marinen Sedimenten vorkommenden Strukturen. Die einen ordneten sie den Schwämmen zu, während andere die Vermutung äußerten, dass es sich um Algen handeln könnte. Die Analogien zu den heute gebildeten (rezenten) Wurmröhren, veranlasste einige Forschende, die Strukturen als Grabgänge oder Wohnbauten zu deuten. Andere interpretierten die Strukturen letztlich als den Foraminiferen zugehörig.
Auffällig bei den heute als Thalassinoides saxonicus bekannten Spuren, ist das Vorhandensein (mitunter) weit verzweigter Röhrensysteme und Kammern mit Durchmessern von bis zu mehreren Zentimetern. Verdickungen an den Grabgänge oder Wohnbauten, werden als Wendekammern gedeutet.
Das Fehlen jeglicher Schwammnadeln innerhalb der fossilen Strukturen spricht gegen die Theorie „echter“ Fossilien. Das sehr poröse Gewebe der einstigen Schwämme im Erdzeitalter der Kreide erklärt es, dass der Körper während des Absterbens und der späteren Sedimentauflast nicht zusammengedrückt wurde, da der sandige Schlamm sofort das ganze Gewebe durchdringen konnte.
Dort wo die Wohnbauten oder Fressspuren offen in Richtung Oberfläche des Meeresgrunds waren, wurden sie bald während einer Sturmflut mit sandigem Schlamm verfüllt. Die Verdickungen darin werden als Wendekammer, die Verästelung als Abzweigung gedeutet.
Manche Forschende nehmen allerdings an, dass es sich bei den genannten fossilen Strukturen um die Spuren kleiner Krebse handeln könnte.
Viele fossile Strukturen im Elbsandstein zeigen zylindrische, mit sandigem Schlamm verfüllte Röhren, die zunächst vertikal oder schräg ins Sediment führen, und dann horizontal umbiegen und enden. Verzweigungen treten nicht auf. Die Durchmesser liegen bei etwa 5 bis 15 mm, selten auch darüber. Die Füllung ist weitgehend strukturlos und unterscheidet sich in Farbe oder Struktur nur gering vom Sedimentgestein. Eine Wandung ist nicht ausgebildet. Strukturen eines intensiven Durchwühlens des sandigen Schlamms am Meeresgrund, deuten auf weitere Lebensspuren von Organismen hin. Diese fossilen Strukturen sind Hinweise auf Spuren von Sedimentfressern, möglicherweise aber auch auf Wohnbauten wurmartiger Organismen. Vereinzelt finden sich in den Sedimentgesteinen auch Schalenbruchstücke von Chlamys sp. (Muschel) – ein „echtes“ Fossil.
Wir ihr seht, ist die Deutung fossiler Strukturen in Sedimentgesteinen nicht immer einfach, da nur selten die Spuren zusammen mit dem fossilen Organismus vorkommen. In den meisten Fällen sind die Verursacher oder Erzeuger dieser Spuren unbekannt - zumal verschiedene Organismen, wenn sie eine ähnliche Lebensweise haben, ähnliche Lebensspuren verursachen können, umgekehrt ein und derselbe Organismus unter verschiedenen Umständen unterschiedliche Lebensspuren erzeugen kann – hier wird eine Deutung und Zuordnung selten möglich sein.
Habt ihr gewusst, …
… dass zur Rekonstruktion eines Ablagerungs- und Lebensraums, „echte“ Fossilen, fossile Lebensspuren als auch Sedimentstrukturen herangezogen werden?
Die Bruchstücke mariner Organismen wie auch die versteinerten Wohnbauten oder Fressspuren geben einen eindeutigen Hinweis auf marine Ablagerungsbedingungen.
Abbildung 4: Modell zur Entstehung der zur Kreidezeit unweit der Küste eines flachen Meeres gebildeten Röhrensysteme (Wohnbauten) und deren Verfüllung während einer Sturmflut
Eure Aufgaben …
Am Beispiel der Strukturen in den Sandsteinen am Elbkai von Bad Schandau, handelt es sich tatsächlich um fossile Lebensspuren. Die dort verbauten Sandsteinblöcke entstammen aus einem der nahen und in Betrieb befindlichen Sandsteinbrüche der sächsischen Sandsteinwerke bei Neundorf, Reinhardtsdorf-Schöna, Lohmen oder Wehlen. Die darin vorkommenden fossilen Strukturen zu deuten – das ist nun eure Aufgabe!
(1) Schaut euch die Sandsteinmauer einmal genauer an. Könnt ihr darin fossile Strukturen erkennen?
Bitte beschreibt mit eigenen Worten kurz eure Beobachtungen.
(2) Könnt ihr sie denen im Listing genannte fossilen Spuren zuordnen? Vergleicht sie mit der Abbildung 2 und Abbildung 3.
Begründet eure Annahme.
(3) Wenn ihr dies mit den Informationen aus dem Listing vergleicht, welche Rückschlüsse könnt ihr, bezogen auf den damaligen Ablagerungs- und Lebensraum Abbildung 4, daraus ziehen?
(optional) Falls ihr möchtet, so könnt ihr euch mit den örtlichen Gegebenheiten an fossilen Strukturen noch intensiver auseinanderzusetzen, in dem ihr eine Skizze anfertigt (es muss ja kein Meisterwerk sein) und diese zusammen mit eurem Log hochladet.
(optional) Falls ihr möchtet, könnt ihr noch ein Bild von euch selbst und/oder eurem GPS mit der Kaimauer im Hintergrund machen und es zusammen mit dem Log hochladen.
Bitte sendet eure Antworten per E-Mail an uns und logged diesen EarthCache. Falls es ein Problem mit euren Antworten geben sollte, so melden wir uns, um es zu lösen. Wenn es kein Problem gibt, dann waren eure Antworten in Ordnung.
Quellen und weiterführende Literatur:
J.-C. Gall, Sedimentationsräume und Lebensbereiche der Erdgeschichte, Eine Einführung in die Paläoökologie, Springer Verlag,1982
Birgit Niebuhr und Markus Wilmsen, „Ichnofossilien“, in: Geologica Saxonica, Journal of Central European Geology 62: 181 – 238, 29.12.2016, Senckenberg/Gesellschaft für Naturforschung (2016)
sowie eigene Beobachtungen und Deutung der fossilen Strukturen