Fossilien im Kalk (CHT 4. Quartal) EarthCache

DEU: 

Was sind Fossilien?

Obwohl Fossilien schon lange bekannt waren, blieb bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts unklar, was sie eigentlich darstellen. Bereits um 1500 entstand unter Gelehrten ein heftiger Streit darüber, wie Fossilien entstanden seien. Während die eine Gruppe darin bloße Naturlaunen oder sogar Werke des Bösen sah, vertrat die andere bereits damals die heute gültige Auffassung, dass Fossilien Überreste prähistorischer Pflanzen und Tiere sind. Durchsetzen konnte sich diese Meinung jedoch erst im 19. Jahrhundert. Viele Menschen glaubten noch im 18. Jahrhundert, Fossilien stammten von der biblischen Sintflut.

Was versteht man nun unter einem Fossil? Fossilien sind erhaltene Spuren oder Reste früherer Pflanzen und Tiere aus längst vergangenen geologischen Zeitaltern. Durch sie lässt sich die Entwicklungsgeschichte (Evolution) der Lebewesen – von ausgestorbenen Formen bis zu heutigen Arten – nachvollziehen. Zu besonders bekannten Fossilien zählen der Urvogel Archaeopteryx und das Urpferdchen. Der Archaeopteryx bildet ein Übergangsglied zwischen Reptilien und Vögeln und belegt ihre Verwandtschaft. Als möglicherweise älteste indirekte Hinweise auf frühes Leben gelten 3,5 Milliarden Jahre alte Stromatolithen aus Westaustralien.

Wie sind Fossilien entstanden?

Unser Wissen über diese Tiere verdanken wir einem faszinierenden Prozess: der Fossilisation. Wenn die Tiere starben, sanken ihre Körper auf den Meeresboden. Das organische Material wurde entweder von anderen Meeresbewohnern gefressen oder von Bakterien zersetzt. Was übrig blieb, wurde nach und nach im Sediment eingeschlossen, wobei die Hohlräume teilweise mit feinkörnigem Schlamm aufgefüllt wurden. Im Laufe von Millionen Jahren bildeten sich immer neue Schichten aus Kalkschlamm. Diese Schichten wurden durch den Druck der darüber liegenden Sedimente zusammengepresst, wodurch der Kalkstein entstand, den wir heute kennen. Die Fossilien blieben in diesen Schichten eingeschlossen. In manchen Fällen sind sogar Spuren von Grab- oder Fressverhalten sowie Bewegungsabläufe – sogenannte Spurenfossilien – erhalten. Fossilien sind jedoch nicht nur im Meer zu finden; auch in See-Sedimenten sind sie außergewöhnlich gut erhalten. Auf diese Weise haben wir auch Erkenntnisse über das Leben der damaligen Landtiere.

Was sind Leitfossilien?

Leitfossilien sind fossile Arten von Tieren und Pflanzen, die einem kurzen Zeitraum der Erdgeschichte zugeordnet werden können. Damit ein Fossil als Leitfossil gilt, muss es bestimmte Kriterien erfüllen:

• Es sollte sich deutlich von anderen Arten abgrenzen lassen.
• Es muss eine weite geografische Verbreitung haben, damit auch weit voneinander entfernte Gesteinsschichten als gleich alt erkannt werden können.
• Es sollte in verschiedenen Sedimentgesteinen vorkommen, was darauf hinweist, dass die entsprechenden Organismenarten in unterschiedlichen Umweltbedingungen überleben konnten.
• Die Existenz des Leitfossils auf der Erde ist auf einen kurzen Zeitraum beschränkt, was eine präzise zeitliche Zuordnung von Gesteinsformationen ermöglicht.

Die wichtigsten Leitfossilien sind:

• Trilobiten für Kambrium bis Silur. Die Trilobiten sind eine ausgestorbene Gruppe der Gliederfüßer (Arthropoda). Sie besaßen einen chitinhaltigen Panzer, der in drei Teile gegliedert war. Dieser Tatsache haben sie ihren deutschen Namen „Dreilappenkrebs“ zu verdanken.
• Graptolithen für das Ordovizium und Silur. Graptolithen sind bereits ausgestorbene, ehemals im Meer lebende Tiere. Sie lebten in Kolonien und bildeten ein chitinartiges Außenskelett. 
• Ammoniten für das Mesozoikum, besonders für Trias und Jura. Die Ammoniten sind eine Gruppe der Kopffüßer (Cephalopoda) und wie die Trilobiten und die Graptolithen ausgestorben. Sie lebten in einem meist spiral gedrehten Kalkgehäuse, dessen Größe von einigen Zentimetern bis zu fünf Metern reichte. Eine den Ammoniten ähnelnde und noch heute lebende Art ist der Nautilus (Perlboot).
• Schnecken und Muscheln für Tertiär und Quartär.

Quelle: https://www.lernhelfer.de/sites/default/files/styles/lightbox/public/lexicon/image/BWS-BIO1-0215-01.gif?itok=tPa6q4z9

Fossilien, die ihr entdecken könnt:

• Ammoniten (A): Diese Tiere lebten vom Unterdevon bis zum Ende der Kreidezeit und besaßen eine spiralförmige Schale, die mit acht bis zehn Armen und einem Kopf ausgestattet war. Ihre Länge reichte von 1 bis 30 cm.
• Belemniten (B): Belemniten waren ausgestorbene, tintenfischähnliche Meeresbewohner, die ein inneres Kalkskelett besaßen. Häufig findet man ihren fossilen „Donnerkeil“, der das Skelett widerspiegelt.
• Brachiopoden (C): Mit Gehäusen, die Muscheln ähneln, jedoch eher wurmähnlich sind, sind Brachiopoden weltweit verbreitet. Sie variieren in der Größe von wenigen Millimetern bis zu 8 cm und sind mit einem Stiel im Boden verankert.
• Gastropoden (D): Als Vorfahren der heutigen Schnecken gehören sie zu den Weichtieren (Mollusca). Ihre Gehäuselänge reicht von 0,1 bis 60 cm, und es gibt eine große Artenvielfalt.
• Korallen (E): Korallen existieren seit Millionen von Jahren und bilden Kolonien, da sie an einem festen Platz im Wasser sitzen. Sie gehören zu den Nesseltieren, und es gibt eine beeindruckende Vielfalt an Arten.
• Nautilus (F): Der Nautilus ist ein lebendes Fossil, dessen Vorfahren bereits vor über 400 Millionen Jahren existierten. Er hat ein spiralig gewundenes, gekammertes Gehäuse, das ihm Auftrieb verleiht.
• Seelilien (G): Diese Tiere gehören zu den Stachelhäutern und sind trotz ihres pflanzenartigen Namens keine Pflanzen, sondern Tiere.
• Trilobiten (H): Die ersten Trilobiten wurden vor etwa 570 Millionen Jahren im frühen Kambrium gefunden. Sie sind vollständig ausgestorben, hatten eine Länge von 3 bis 8 cm und waren immer in drei Sagittallappen unterteilt.

Vergleich Ammonit und Nautilus:

Äußere Ähnlichkeiten:

• Beide Tiere weisen eine auffallend ähnliche Gehäuseform auf. Ihr Gehäuse ist eine spiralförmig aufgerollte Röhre, die im Zentrum beginnt. Mit dem Wachstum des Tieres vergrößert sich die Spirale und die Röhre wird nach außen hin breiter.
• Sowohl der Ammonit als auch der Nautilus lebten ausschließlich in der Wohnkammer am Ende der Röhre. Der hintere Teil ihres Gehäuses besteht aus luftgefüllten Kammern. Diese Kammern ermöglichten es den Tieren, im Wasser zu sinken oder aufzusteigen, abhängig davon, wie viel Luft sie in den Kammern hatten.
• Die luftgefüllten Kammern beider Tiere sind über einen sogenannten Sipho miteinander verbunden, einen 'Schlauch'. Allerdings unterscheiden sich die Anordnung und Struktur dieser Kammern zwischen Ammonit und Nautilus. Dies lässt darauf schließen, dass beide Tiere eine ähnliche Schwimmposition eingenommen haben könnten.
• Frisch gefundene Exemplare, die noch mit Ablagerungen bedeckt sind, sehen sich in Form und Farbe oft sehr ähnlich. Bei schlechten Erhaltungsbedingungen, wie Abdrücken oder Bruchstücken, können Lobenlinien, Rippen und andere Merkmale manchmal kaum voneinander unterschieden werden.
• Auch ähnliche Größen und Durchmesser reichen normalerweise nicht aus, um eindeutig auf eine der beiden Gruppen zu schließen. Interessanterweise können beide Tiere im gleichen Erdzeitalter und in denselben Schichten vorkommen.
• Beide Gehäusearten bestanden ursprünglich aus dem Mineral Aragonit. Im Laufe der Zeit kristallisierten sich diese mineralischen Bestandteile jedoch um und wurden in ähnliche, neue Mineralien umgewandelt.

Charakteristische, äußere und innere Unterschiede:

Ammonit
Körperlich erhaltene Ammonitengehäuse sind in großer Artenvielfalt (besonders in der Jura- und Kreidezeit) in flachen oder aufgeblähten sowie eng- und weitnabeligen Formen anzutreffen. Nebst glatten Oberflächen, weisen sie oft skulptierte Flanken mit Rippen, Spaltrippen, Knoten, Dornen oder Wülsten auf. An diesen Oberflächenmerkmalen orientiert man sich bei der Bestimmung der Arten.

Die Nähte zwischen Gehäusewand und den Kammerscheidewänden (Septen), zeigen sich als komplizierte, stark gewellte oder verästelte Lobenlinien. Diese sind zur Bestimmung der Zugehörigkeit zu speziellen Gruppen von Ammoniten ebenfalls behilflich. Sie sind sehr dekorativ, allerdings werden sie erst nach Abbau der Schale sichtbar. Der Sipho - ein schlauch-ähnliches Röhrchen - ist meist randlich an der Außenkante der Gehäusespirale befestigt und manchmal außen über den Kiel (Venter) erkennbar, sowie im Schalenquerschnitt mitunter sichtbar.

Nautilus

Fossile, körperlich erhaltene Nautilidengehäuse treten im Gegensatz zu den Ammoniten in einfachen, oft engnabeligen Formen auf. Die Schalenoberflächen sind meist glatt, gelegentlich auch spiralgestreift, und ohne Kiel. Einige sind zu Lebzeiten mit „zebraähnlichen“ Streifen zur Tarnung ausgestattet. Farbmuster lassen sich an fossilen Schalen nur selten nachweisen. Die Nähte zwischen der Gehäusewand und den Kammerscheidewände (Septen) sind an den einfach geschwungenen oder gezackten Trennwänden relativ leicht erkennbar. Diese sind nur nach Entfernen der Schale sichtbar. Der Sipho, welcher auch dem Nautilus zum Auftrieb in der Wassersäule dient, ist anders angeordnet als beim Ammoniten. Er verläuft zentral-mittig und spiralförmig im Inneren der Schalen. Dieser ist nur im Querschnitt zu erkennen und am fossilen Gehäuse außen nicht ersichtlich.

Die Forscher gehen davon aus, dass sich diese beiden Spezies unabhängig voneinander entwickelt haben.

Aufgaben:

1. Erkläre mit eigenen Worten, was ein Fossil ist und wie es entstanden ist.

2. a) Auf Bild 1 siehst du ein schönes Exemplar eines Fossils. Entscheide, ob es sich um ein Ammolit oder einen Nautilus handelt und begründe.

    b) Auf Bild 2 siehst du ein zweites besonderes Exemplar eines Fossils. Entscheide, ob es sich um ein Ammolit oder einen Nautilus handelt und begründe.

3. Finde hier oder am WP 2/3 mindestens ein weiteres Fossil und benenne/beschreibe es. Sag auch wo du es gefunden hast. 

4. Vermute, aus welcher Zeit diese Kalkplatten stammen.

5. Mache ein Foto mit dir und einer der Kalkplatten im Hintergrund – dein Kopf muss natürlich nicht zu erkennen sein. Achte bitte darauf, dass du keine Antworten verrätst :)

ENG: 

What are fossils?

Although fossils had been known for a long time, it remained unclear until the beginning of the 19th century what they actually represented. As early as 1500, a fierce dispute arose among scholars about how fossils were formed. While one group saw them as mere whims of nature or even the work of evil, the other already held the view, which is still valid today, that fossils are the remains of prehistoric plants and animals. However, this opinion did not prevail until the 19th century. In the 18th century, many people still believed that fossils originated from the biblical flood.
So what exactly is a fossil? Fossils are preserved traces or remains of plants and animals from long-gone geological eras. They allow us to trace the evolutionary history of living organisms – from extinct forms to today's species. Particularly well-known fossils include the primeval bird Archaeopteryx and the primeval horse. Archaeopteryx forms a transitional link between reptiles and birds and proves their relationship. The 3.5 billion-year-old stromatolites from Western Australia are considered to be possibly the oldest indirect evidence of early life.

How were fossils formed?

Numerous animal species lived in the Jurassic Sea. We owe our knowledge of these animals to a fascinating process: fossilization. When the animals died, their bodies sank to the sea floor. The organic material was either eaten by other sea creatures or decomposed by bacteria. (One exception is the excellently preserved fossils in the Posidonia shale, which are discussed separately in the Lower Jurassic section.) What remained was gradually enclosed in sediment, with the cavities partially filled with fine-grained mud. Over millions of years, new layers of calcareous mud formed. These layers were compressed by the pressure of the sediments above, creating the limestone we know today. The fossils remained enclosed in these layers. In some cases, traces of burrowing or feeding behavior and movement patterns—known as trace fossils—have even been preserved. However, fossils are not only found in the sea; they are also exceptionally well preserved in lake sediments such as those in the Steinheim Basin, Höwenegg, and Randecker Maar. This has also provided us with insights into the lives of land animals at that time.

What are index fossils?

Index fossils are fossilized species of animals and plants that can be assigned to a short period of geological history. For a fossil to be considered an index fossil, it must meet certain criteria:

• It should be clearly distinguishable from other species.
• It must have a wide geographical distribution so that rock layers that are far apart can be recognized as being of the same age.
• It should occur in different sedimentary rocks, indicating that the corresponding organism species were able to survive in different environmental conditions.
• The existence of the index fossil on Earth is limited to a short period of time, which allows for precise temporal classification of rock formations.

The most important index fossils are:

• Trilobites for the Cambrian to Silurian periods. Trilobites are an extinct group of arthropods. They had a chitinous shell that was divided into three parts. This is where they get their German name “Dreilappenkrebs” (three-lobed crab).
• Graptolites for the Ordovician and Silurian periods. Graptolites are extinct animals that once lived in the sea. They lived in colonies and formed a chitin-like exoskeleton.
• Ammonites for the Mesozoic era, especially the Triassic and Jurassic periods. Ammonites are a group of cephalopods (Cephalopoda) and, like trilobites and graptolites, are extinct. They lived in a mostly spiral-shaped calcareous shell, ranging in size from a few centimeters to five meters. A species similar to ammonites and still living today is the nautilus (pearl boat).
• Snails and shells for the Tertiary and Quaternary periods.

source: https://www.lernhelfer.de/sites/default/files/styles/lightbox/public/lexicon/image/BWS-BIO1-0215-01.gif?itok=tPa6q4z9

Fossils you can discover:

• Ammonites (A): These animals lived from the Lower Devonian to the end of the Cretaceous period and had a spiral shell with eight to ten arms and a head. They ranged in length from 1 to 30 cm.
• Belemnites (B): Belemnites were extinct, squid-like sea creatures that had an internal calcareous skeleton. Their fossilized “thunderbolts,” which reflect the skeleton, are often found.
• Brachiopods (C): With shells that resemble clams but are more worm-like, brachiopods are found worldwide. They vary in size from a few millimeters to 8 cm and are anchored to the ground with a stalk.
• Gastropods (D): As ancestors of today's snails, they belong to the mollusks (Mollusca). Their shell length ranges from 0.1 to 60 cm, and there is a wide variety of species.
• Corals (E): Corals have existed for millions of years and form colonies because they sit in a fixed place in the water. They belong to the cnidarians, and there is an impressive variety of species.
• Nautilus (F): The nautilus is a living fossil whose ancestors existed over 400 million years ago. It has a spiral-shaped, chambered shell that gives it buoyancy.
• Sea lilies (G): These animals belong to the echinoderms and, despite their plant-like name, are not plants but animals.
• Trilobites (H): The first trilobites were found around 570 million years ago in the early Cambrian period. They are now completely extinct, were 3 to 8 cm long, and always had three sagittal lobes.

Comparison between ammonites and nautiluses:

External similarities:

• Both animals have a strikingly similar shell shape. Their shell is a spiral-shaped tube that starts in the center. As the animal grows, the spiral enlarges and the tube widens toward the outside.
• Both the ammonite and the nautilus lived exclusively in the living chamber at the end of the tube. The rear part of their shells consists of air-filled chambers. These chambers enabled the animals to sink or rise in the water, depending on how much air they had in the chambers.
• The air-filled chambers of both animals are connected by a so-called siphon, a ‘tube’. However, the arrangement and structure of these chambers differ between ammonites and nautiluses. This suggests that both animals may have had a similar swimming position.
• Freshly found specimens that are still covered with sediment often look very similar in shape and color. In poor preservation conditions, such as impressions or fragments, lobes, ribs, and other features can sometimes be difficult to distinguish from one another.
• Even similar sizes and diameters are usually not enough to clearly identify one of the two groups. Interestingly, both animals can occur in the same geological age and in the same strata.
• Both types of shells were originally composed of the mineral aragonite. Over time, however, these mineral components recrystallized and were transformed into similar new minerals.

Characteristic external and internal differences:

Ammonite

Physically preserved ammonite shells are found in a wide variety of species (especially from the Jurassic and Cretaceous periods) in flat or inflated forms, as well as narrow and wide-nosed forms. In addition to smooth surfaces, they often have sculpted flanks with ribs, fissure ribs, knots, thorns, or bulges. These surface features are used to determine the species.

The seams between the shell wall and the chamber partitions (septs) appear as complex, strongly undulating or branched lobes. These are also helpful in determining the affiliation to specific groups of ammonites. They are very decorative, but only become visible after the shell has been broken down. The siphon – a tube-like structure – is usually attached to the outer edge of the shell spiral and is sometimes visible on the outside above the keel (venter), as well as in the shell cross-section.

Nautilus

Unlike ammonites, fossilized, physically preserved nautilus shells appear in simple, often narrow-naveled forms. The shell surfaces are usually smooth, occasionally spirally striped, and without a keel. Some are equipped with “zebra-like” stripes for camouflage during their lifetime. Color patterns are rarely found on fossil shells. The seams between the shell wall and the chamber partitions (septums) are relatively easy to recognize on the simply curved or jagged partitions. These are only visible after the shell has been removed. The siphon, which also serves to buoy the nautilus in the water column, is arranged differently than in ammonites. It runs centrally and spirally inside the shells. This can only be seen in cross-section and is not visible on the outside of the fossilized shell.

Researchers assume that these two species developed independently of each other.

Tasks:

1. Explain in your own words what a fossil is and how it was formed.

2. a) In picture 1, you can see a beautiful specimen of a fossil. Decide whether it is an ammolite or a nautilus and explain your reasoning.

    b) In picture 2, you can see a second special specimen of a fossil. Decide whether it is an ammolite or a nautilus and explain your reasoning.

3. Find here or at WP 2/3 at least one other fossil and name/describe it. Say where you found it. 

4. Guess what period these limestone slabs date from.

5. Take a photo of yourself with one of the limestone slabs in the background—your head does not have to be visible, of course. Please make sure you don't reveal any answers :)

(Translated with DeepL)

Quellen/ sources:

• https://www.steinkern.de/steinkern-fossilien-zeitschrift.htmlsteinkern-fuer-kids/997-fossilien-im-alltag.html
• https://www.steinkern.de/steinkern-fuer-kids/996-steinkern-de-fuer-kinder-ammonit-und-nautilus-aehnlich-und-doch-nicht-gleich.html
• https://de.wikipedia.org/wiki/Belemniten
• https://de.wikipedia.org/wiki/Goniatiten
• https://de.wikipedia.org/wiki/Armf%C3%BC%C3%9Fer
• https://de.wikipedia.org/wiki/Kalkstein
• https://de.wikipedia.org/wiki/Perlboote
• https://www.lernhelfer.de/schuelerlexion/biologie/artikel/naturwerksteine
• https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie-abitur/artikel/fossilien-naturwerksteinen
• https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie/artikel/leitfossilien
• https://www.geopark-alb.de/geopark-verstehen/geologie-erklaert/detail/wie-entstehen-fossilien/

• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Index_fossils.gif
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lyme_Regis_ammonite_MRD.jpg
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Unidentified_fossil.JPG
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MPEP24-05.jpg
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fossiliferous_limestone_(Columbus_Limestone,_Middle_Devonian;_Taylor_%26_Bell_Quarry,_near_Marble_Cliff,_Ohio,_USA)_5_(40306434560).jpg
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hexagonaria_percarinata_(fossil_coral)_(Petoskey_Stone)_(Traverse_Group,_Middle_Devonian;_Michigan,_USA)_4.jpg
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nautilus_pl_ilicha.jpg
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crinoidea_Natural_History_Museum_University_of_Pisa_I-17137.jpg
• https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Triarthrus_(trilobite,_cast_of_underside)_at_G%C3%B6teborgs_Naturhistoriska_Museum_8930.jpg

PS: Dieser EC ist der Cache des 4. Quartals 2025 der Reihe "Cache Hiding Themes", passend zum Thema "zurück in die Vergangenheit" 😀