Feb14

Auf Spitzbergen zwischen dem 76. und 81. Breitengrad liegt ein berühmtes Geotop. Es liegt nördlicher als Alaska und als die meisten kanadischen Nordpolarinseln und wäre nicht der milde Golfstrom, wäre das Gebiet permanent unter Eis.

Die Südküste des Isfjords zwischen Kapp Linné und dem Grønfjord ist geologisch sehr interessant und unter der Bezeichnung “Festningen-Profil” bekannt. Auf einer Strecke von weniger als 10 km steht eine vom Grundgebirge bis ins Alttertiär reichende Schichtfolge an. Die Sedimentschichten wurden während der alpidischen Phase im Alttertiär hochgestellt, so dass sie hier mehr oder weniger senkrecht stehen, was einen Spaziergang durch 300 Millionen Jahre Erdgeschichte in wenigen Stunden möglich macht.

Kapp Linné selbst befindet sich im Bereich des metamorphen Grundgebirges, mit Phylliten und Quarziten. Weiter östlich überschreitet man dann die Grenze Grund- Deckengebirge und kommt in die karbonischen Konglomerate. Auffällig ist ein N-S verlaufender Gebirgszug weiter östlich, der aus steilstehenden, sehr harten permischen Karbonaten besteht. Diese bilden das Kapp Starostin, eine in den Isfjord hineinlaufende Landspitze. Die Karbonate sind sehr fossilreich. Östlich des Kapps Starostin beginnt das Mesozoikum. Die Gesteinsformationen decken fast lückenlos einen Sedimentationszeitraum von der Kreide bis in die Neuzeit ab, die Ablagerungen stammen aus ehemaligen Fluss- und Delta Landschaften, ähnlich dem Mississippi-Delta. So sind sie denn fossilienreich und konservierten auch Dinosaurier Abdrücke, die unterdessen wieder durch Erosion im Meer verschwunden sind. Den Geologen dient diese fast lückenlose Gesteinsabfolge als Referenzprofil. Bemerkenswert ist der Festningen-Sandstein, eine senkrecht stehende Schicht, die der Küste als kleine, langezogene Insel vorgelagert ist. Nicht umsonst wird diese Insel Festningen oder die Festung genannt (siehe Foto).

Festningen: steilgestellte Schichten aus quarzitischen Sandsteinen Die steilgestellten Mesozoischen Schichten ziehen vom Festland auf die Insel

Die Festningen Klippe: sie besteht aus einer Sequenz harten Quarzsandsteins

Karte des Spitzbergen Archipels
Der Spitzbergen Archipel, ein Mekka für Geologen.

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Sep20

Die Erforschung der Erde und ihrer Lebewesen enthüllte und dokumentierte die Geschichte des Lebens über lange Zeiträume gekoppelt an eine sich geologisch verändernde Erde. Die Geschichte des Lebens zeigt uns kein Bild eines gemächlich vorwärtsschreitenden Evolutionsgeschehens. Es ist eine Geschichte von Aufstieg, Entfaltung und Verschwinden ganzer Organismen-Gruppen.

Geologische Vorgänge als Randbedingung für die Evolutionsgeschichte

 

Einer der wichtigsten Vorgänge für die biologische Evolution ist die Verschiebung und Formung von Kontinenten durch die Plattentektonik. Die Plattentektonik erklärt auch die Verbreitung geologisch aktiver Zonen auf der Erde, z.B. Vulkanismus oder Gebirgsbildung und solche geologische Ereignisse beeinflussen die Evolution, weil z.B. geographische Barrieren entstehen, die zu Artbildung führen können.

Skizze Plattentektonik

Das Prinzip der Plattentektonik © Creative Commons

Die “kambrische Explosion”

Eine wichtige Zeit in der Geschichte des Lebens ist das Kambrium vor 505 bis 570 Millionen Jahre. In dieser Zeit entstand eine Fülle neuer Formen. Auffällig sind die vielen komplexen und grossen Formen.

Anomalocaris im KambriumEchinodermen Bauplan aus dem KambriumHallucigenia eine besonders raetselhafte Form aus dem Kambrium

Formen aus dem Kambrium. v.l.n.r.: Anomalocaris, ein grosser, 2 m langer Räuber. Die Beute wurde mit den grossen Kopfanhängen gefasst. Stachelhäuter, deren Bauplan keine Beziehungen zu jüngeren Formen dieser Gruppe haben. Hallucigenia, eine besonders rätselhafte Form.

Einige dieser Lebewesen sind nicht leicht in die heute bekannte Vielfalt einzuordnen. Sie repräsentieren vermutlich andere, heute nicht mehr vorhandene Baupläne, die sich in der Folge nicht bewährt haben.

Das späte Paläozoikum

Die Erde während des Perm vor 245 bis 286 Millionen Jahre ist charakterisiert durch den Superkontinent Pangaea und relativ warme Temperaturen.

superkontinent_perm

Der Superkontinent im Perm

Die Arealgrösse ist ein wichtiger Faktor für die Dynamik der ökologischen und evolutiven Prozesse. Pangaea wird danach auseinanderbrechen und neue Bedingungen für die weitere Evolution im nachfolgenden Erdmittelalter schaffen.

Während des Paläozoikums haben sich vor allem die Vertebraten und Insekten auf dem Lande entfaltet und in grosser Diversität etabliert. Die Epoche wird beendet durch eine Abkühlung und Vergletscherung und dem bisher grössten bekannten Massensterben, welches sich in zwei Schüben ereignete. Eine Rolle scheint dabei auch die Reduktion des Sauerstoffgehalts in den tieferen Meeresschichten gespielt zu haben, was vermutlich das Resultat der sich ändernden Strömungen in den Ozeanen war.

Die Geschichte des späten Paläozoikums ist ein Beispiel für die Entfaltung von Formen unter Einfluss geologischer und klimatischer Veränderungen.

Das Eozän

Bei einer Zeitreise ins Eozän vor 34 bis 55 Millionen Jahre wären wir schon relativ gut vertraut mit der damaligen Erde. Nicht nur haben die Kontinente praktisch die heutigen Ausmasse und Positionen eingenommen, das Eozän ist auch eine Welt der Säugetiere.

Erde im mittleren Eozän

Verteilung der Kontinente im mittleren Eozän

Die grossen Reptilien, z.B. die Dinosaurier sind schon lange verschwunden und die Säugetiere haben sehr viele Nischen besetzt und sich stark diversifiziert. Praktisch sämtliche heutigen Gruppen sind bereits präsent, dazu gibt es einige Familien, welche wieder ausstarben, z.B. die Dinocerata, Tillodonta, Multituberculata und andere.

Das Eozän war auch eine sehr warme Epoche, speziell in höheren Breitengraden. Die Jahres- Durchschnittstemperatur der Oberflächenwasser der antarktischen Ozeane betrug in jener Epoche rund 15   ̊C. Eine anschliessende, starke Abkühlung mit der damit verbundenen Trockenheit am Ende des Eozäns – vor allem über dem Nordamerikanischen Kontinent – führte wiederum zum Aussterben vieler Pflanzen und vermutlich als Folge davon, vieler Tierarten.

Zeittafel der Erdentwicklung

Zeittafel der Erdentwicklung

Das Eozän ist damit ein Beispiel für eine Erde mit sehr warmem Klima, grosser Vielfalt von Säugetieren und es ist auch die Zeit der Entwicklung der frühen Primaten.

Evolution passiert auch heute

Evolution ist nicht etwas, was nur den Dinosauriern geschah. Sie findet immer statt und die Frage, wie die Geschichte weitergeschrieben wird ist stets aktuell!

Vielleicht gibt es aus der Leserschaft einige Vorstellungen, die wir gerne erfahren?

Eine fantasievolle und schöne Woche!

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Jun21

Das 1958 entdeckte Tullimonstrum gregarium. Nur, was ist das für ein Tier, das vor 300 Millionen Jahren in den Meeren schwamm?

Tullimonstrum, © Sean McMahon/Yale University

Tullimonstrum, © Sean McMahon/Yale University

Es hatte ein Hinterteil wie ein Fisch, auf dem Rücken Stielaugen, vorne einen Rüssel mit bezahnter Kralle und war mit etwa 30 cm sehr klein.

Als der amerikanische Fossiliensammler Francis Tully 1958 als Erster die versteinerten Abdrücke des ausgestorbenen Urzeitwesens in den Schieferablagerungen eines Kohlebergwerks in Illinois entdeckte, hatte er keine Ahnung, was das für ein Tier hätte gewesen sein können. Es passte zu nichts, was der Mensch bisher kannte.

Tullimonstrum, © Paul Mayer/Field Museum of Natural History

Künstlerische Darstellung eines Tullimonstrums, © Paul Mayer/Field Museum of Natural History

1. Wirbelsäule; 2. Chorda dorsalis; 3. Kiementaschen; 4. Stielaugen; 5. Hirn; 6. Rüssel; 7. Zähne 

Mithilfe von Spezialisten des Natural History Museums in Chicago wurden mehr als 1’200 fossile Proben des Tiers mit neuster Röntgentechnik untersucht.

Tullimonstrum gregarium, © Wikimedia, Museo di Storia Naturale di Milano

Fossil Tullimonstrum gregarium, © Wikimedia, Museo di Storia Naturale di Milano

Es wurde klar, dass die sehr feine Linienstruktur, die der Schieferabdruck erkennen lässt, nicht der Darm sondern die Vorstufe einer Wirbelsäule der sogenannten Chorda dorsalis ist. Tullimonstrum ist also ein primitives Wirbeltier und steht an der Basis der Linie, die zu den Neunaugen führt.

>> The Tully Monster

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Mai24

Einst kostete eine Reichsmark ein Gramm Bernstein, heute wird bis zu 60 mal mehr bezahlt. Derzeit begehren reiche Chinesen vor allem den honiggelben Bernstein als Zeichen des Glücks und Wohlstands!

Baltischer Bernstein, Ostseeküste Schonen/Südschweden, © Creative Commons Attribution 3.0, Lämpel

Baltischer Bernstein, © Creative Commons Attribution 3.0, Lämpel

Die ältesten Bernsteine sind über 300 Millionen Jahre alt. Die meisten Fundstätten, z. B. die der Ost- und Nordsee, entstanden vor 50 Millionen Jahren. Damals gab es ausgedehnte Urwälder mit Kiefern, Fichten und anderen Nadelbäumen. Diese stellten Harz her, eine klebrige, flüssige Masse zur Verschliessung von Verletzungen.

Die Bezeichnungen Succinit und Baltischer Bernstein werden oft synonym verwendet, da Succinit (lat. succus, dicke Flüssigkeit, Saft) den grössten Teil des Baltischen Bernsteins ausmacht. Die anderen fossilen Harze im Baltischen Bernstein stammen von unterschiedlichen Pflanzenarten,  so die  Bernsteinarten Gedanit, Glessit, Beckerit und Stantienit. Andere fossile Harze verschiedener botanischer Herkunft bilden Lagerstätten unterschiedlichen geologischen Alters, wie z. B. der Dominikanische-Bernstein und der Libanon-Bernstein. Von der grossen Gruppe der Copale gehören nur die fossilen Vertreter, z. B. der Madagaskar-Copal, zu den Bernsteinen.

Bernstein ist ein Polyester und damit eine Art ≪Naturplastik≫

 

Bernstein mit Trauermücke, ©  Creative Commons, Mirella Liszka

Bernstein mit Trauermücke, © Creative Commons, Mirella Liszka

Baumharz ist nicht nur klebrig, er duftet auch intensiv und kann zu einer tödlichen Falle für angelockte Insekten und andere kleine Tiere werden; manchmal bleiben sie darin kleben, können sich nicht mehr befreien und werden bald von einem nachfliessenden Harztropfen überdeckt. So eingeschlossen bleiben die Tiere, oder auch herabfallende Pflanzenteile, Pilze und Flechten, erhalten. Weil keine Umwandlung und kein Zerfall in den Harzeinschlüssen stattfindet, sind sie so wichtig für die Wissenschaft.

Flüsse trugen das Harz ins Meer, wo es mit den Sedimenten auf den Meeresboden fiel. Durch den Druck der sich anhäufenden Sedimentschichten wurden die Klumpen härter und dichter und so entstand Bernstein. Das Harz wurde dabei nicht durch Mineralien ersetzt, wie dies bei Versteinerungen üblich ist, denn Bernstein ist ein organisches Material und gehört chemisch gesehen zu den Polyestern.

Bernsteinfischer Ostsee, Polen, © Creative Commons, Michal Kosior

Bernsteinfischer Ostsee, Polen, © Creative Commons, Michal Kosior

Bernsteinstücke werden heute meistens an Küsten gefunden, beim Fischen mit einem Netz, beim Tauchen oder auch einfach am Strand. Das weltweit berühmteste und grösste Fundgebiet liegt an der Ost- und Nordsee.

>> Die Bernsteinstrasse 1/2 –  das magische Siegel
>> Die Bernsteinstrasse 2/2 – die dunkle Karawane

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Jan26

Es gab nicht nur Flöhe im Erdmittelalter, sie waren auch bis 10 mal grösser als heute!

Fossile Flöhe © nature

Fossile chinesische Riesenfloh aus dem mittleren Jura © nature

Die bisher ältesten Flohfossilien wurden in China entdeckt. Passend zur Ära der Dinosaurier erreichten die Blutsauger Grössen bis zu 2.1 cm. Heutige Arten bringen es auf 1.5 bis 4.5 mm.

Die abgebildete Floh stammt aus dem mittleren Jura und plagte ihre Wirtstiere vor ca. 165 Millionen Jahren. Aufs Springen war sie noch nicht  ausgelegt, das brachte erst die Evolution.

Die Form ihrer Mundwerkzeuge, das lange und gezackte Saugrohr, deutet nach Ansicht der Forscher auf reptilienartige Wirtstiere hin, während sich heutige Flöhe an Vögeln und vor allem an Säugetieren inklusive Mensch laben.

Die Mega-Flöhe konnte sich also an ihren Opfern festkrallen und ihnen mit gezacktem Rüssel das Blut aussaugen. Die Flöhe erwiesen sich als Erfolgsmodell der Evolution, haben sie doch das Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren überlebt. Sie wandten sich nach den Reptilien den Säugetieren, Vögeln und Menschen zu.

Gott sei dank wurden sie aber mit den Jahrmillionen auch immer kleiner!

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Mai19

Die Verschiebung und Formung von Kontinenten ist eine der wichtigsten Vorgänge für die biologische Evolution. Solche geologische Ereignisse liessen geographische Barrieren entstehen, die zu Artbildung führten. Das Vorkommen der Beuteltiere, Marsupialia, in Australien und Südamerika z.B. weisen auf solche Verschiebungen und Verbreitungen von Organismen hin. Oder als Indien vor ca. 50-40 Mio Jahren aus dem früheren Gondwanaland nordwärts driftete und Eurasien rammte, führte dies zur Auffaltung des Himalaya und zu einer geographischen Barriere für die Lebewesen. Als Konsequenz wurde der weitere Verlauf der biologischen Evolution in diesem Teil der Welt wesentlich verändert.

“Wanderrouten” verschiedener Tiergattungen führten quer über den ganzen Planeten, wie wir ihn heute kennen und so wurde auf dieser Basis der fiktive Superkontinent Pangäa (griechisch “All-Erde”) zusammengesteckt. Die Landmassen waren vereint als sich die Arten entwickelten, denn die Wanderrouten können nur zu Land statt gefunden haben. Man spricht deshalb von Superkontinent-Zyklen, von denen fünf oder sechs im Laufe der Erdgeschichte postuliert werden. Allerdings ist nur der letzte mit dem Namen Pangäa (vor ca. 250 Millionen Jahre) bezeichnet.

Verbreitungsgebiete von Cynognathus, Mesosaurus, Glossopteris und Lystrosaurus

In der Grafik sind die paläobiogeographischen Verbreitungsgebiete von CynognathusMesosaurusGlossopteris und Lystrosaurus vereinfacht dargestellt. Bild: Snider-Pellegrini Wegener, Quelle: Internet.

Wie steht es nun mit den Erklärungsversuchen bzw. Theorien? Heute wird mit Hilfe der Kontinentalverschiebung bzw. Plattentektonik geologisch aktive Zonen auf der Erde wie Vulkanismus, Erdbeben, Plattenverschiebung oder Gebirgsbildung erklärt. Es gibt aber noch andere Theorien. Diese Thematik führt uns ins Gebiet der Geotektonik, welcher ich im nächsten Beitrag nachgehen werde. Wir sind also immer noch auf unserer Reise durch weltumspannende Prozesse, Phänomene und Erklärungsmodelle. Ahoi und bis nächste Woche!

>> Youtube Film zur Kontinentaldrift

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Feb10

Die Natur gerät als Folge ungeahnter menschlicher Aktivitäten, eindrücklich sichtbar gemacht in der Abbildung des globalen Lichtermeers allmählich in einen neuen, in der Menschheitsgeschichte unbekannten Zustand, der sich als Wechsel in ein neues Erdzeitalter bemerkbar macht. Vor einer Dekade schlug der Atmosphärenchemiker und Nobelpreisträger Paul Crutzen vor, das Anthropozän, eine neue geologische Epoche einzuführen. Sie ist etwa Mitte des 18 Jh. anzusetzen, zu Beginn der Industrialisierung, und folgt dem Holozän mit seinem milden Globalklima nach – eine Zukunft mit ungewisser Entwicklung.

lichtermeer    verschmutzung golf von dakar

Links: Verteilung künstliches Licht auf der Erde (Satellitenaufnahme: NASA) –  Rechts: Mit Plastikmüll verseuchte Meere und Strände (Foto: Alliance / dpa / EPA / Nic Bothma)

Inzwischen ist dieser Abdruck so stark, dass Wissenschaft, Politik und Gesellschaft diskutieren, ob sich die vom Menschen initiierten Veränderungen in geologischer Form niederschlagen und so langfristig sind, dass wir bereits in einem neuen Erdzeitalter leben.

Vertreter der Anthropozän-Idee gibt es in der Wissenschaft wie in der Kulturszene. Entschieden wird die Frage von der internationalen Kommission für Stratigraphie. Eine Arbeitsgruppe prüft seit einigen Jahren die Datenlage.

Eines steht fest, der Mensch mit seinen Aktivitäten und Produkten wird  sich als stratigraphischer Horizont manifestieren. Ob er zum Leitfossil wird oder nicht ändert nichts an der Tatsache, dass seine Spuren global und unübersehbar sind. Wie werden dereinst Plastikartikel unter Druck und Temperatur im Gestein erscheinen? Was wird aus unseren Deponien, aus dem Plastikmüll im Meer oder aus der Luftverschmutzung? Solche Fragestellungen führen uns natürlich auch ins Gebiet der Kunst und Zukunftsforschung, einem Gebiet mit vielen Möglichkeiten. Was denkt Ihr?

Empfehlenswert zu diesem Thema ist die Sonderausstellung “Willkommen im Anthropozän” im Deutschen Museum in München. Sie findet vom 5. Dezember 2014 bis 31. Januar 2016 statt und befasst sich mit dem menschengemachten Fingerabdruck auf der Erde.

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