Biologiekurs Evolution

Übersicht über typische Formen der Fossilisation

Erhaltung von Hartteilen	Skelette, schalen und Gehäuse sind am dauerhaftesten und bleiben oft erhalten. Am längsten halten sich die Zähne.	Von Muscheln oder Tintenfischen, wie Ammoniten und Belemniten, sind in großer Zahl Hartteile aus den Kalkablagerungen des Erdmittelalters bekannt.
Körperfossilien	Im Sediment bleibt der Körper eines Lebewesens erhalten	Das Harz der Bäume hat in Urzeiten viele Insekten eingeschlossen, die man im "Bernstein" bewundern kann. Ebenso können die Knollenfeuersteine der Kreidezeit, die aus Salzlösungen auskristallisierten, ganze Tiere enthalten.
Steinkern	Eine Leiche läßt nach ihrer Zersetzung im Sediment einen Hohlraum zurück, der später von Sand und Kalkschlamm ausgefüllt werden kann, oder der künstlich mit Gips ausgegossen werden kann.	Steinkerne gibt es von Quallen aus dem Kambrium. Die Hohlräume der beim Vesuvausbruch 79 n. Chr. umgekommenen Bewohner von Pompeji wurden mit Gips ausgegossen.
Echte Versteinerungen	Das Gewebe toter Organismen wird von Mineralsalzlösungen durchdrungen. Das Wasser verdunstetund die ausgefallenen Mineralsalze füllen die Hohlräume	Es existieren unzählige verkieselte oder verkalkte Pflanzen. Mit dem Elektronenmikroskop lassen sich oft noch Strukturen im Bereichvon 10-9m erkennen.
Inkohlung	Die Zersetzung von pfanzenlichen Stoffen geschieht unter Sauerstoffabschluß nur unvollständig und so entsteht eine relative Anreicherung von Kohlenstoff.	In den Steinkohlenflözen findet man Reste von baumförmigen Farnen, Schachtelhalmen und Bärlappgewächsen.
Mumifikation	Wasserentzug in Trockengebieten, Eingefrieren. Auch das sauerstoffarme saure Moorwasser konserviert Weichteile.	Mumien in der Wüste, der Ötzi im ewigen Gletschereis, Moorleichen im sauren Moorwasser.

von Aalen (Museum)

Links sehen wir das Gehäuse einer Schnecke aus dem Lias. Wie alt kann das Schneckenhaus etwa sein? (Du kannst dir hier ein Arbeitsblatt aufrufen und ausdrucken, in dem du das Alter in Millionen Jahren ablesen kannst.) Wenn wir sehr viele solcher Funde haben, können wir sie nach Ähnlichkeiten sortieren und sogar richtige Entwicklungsreihen finden.

Eine solche Entwicklungsreihe durch Sortieren nach Ähnlichkeit wollen wir mit Hilfe der gezeichneten Schneckenhäuser aus dem Pliozän herstellen:

	Du kannst dir diese Vorlage als Arbeitsblatt ausdrucken , die Schneckenhäuser ausschneiden und so nach Ähnlichkeit anordnen und aufkleben, wie du meinst, daß sie sich im Laufe der Zeit entwickelt haben.
Wie sieht die Sortierung der Schneckenhäuser nach Ähnlichkeit aus?

Es gibt beim Sortieren nach Ähnlichkeit also zwei verschiedene Lösungsmöglichkeiten.
Um zu entscheiden, welche der beiden Reihen die tatsächliche Entwicklung der Schnecken darstellt, bräuchten wir weiter Information. Welche?

Altersdatierung

Stratigraphische Altersbestimmung von Fossilien:

		(hdm)
Bei einer ungestörten Schichtfenfolge kann man davon ausgehen, daß die oberen Schichten jüngere und die unteren Schichten ältere Fossilien enthalten.	Bei einer Verwerfung, z.B. einer Absenkung eines Teiles, sind die Schichten im gleichen Niveau ungleichaltrig.	Bei einer Faltung gibt es bei der Altersdatierung die gleichen Schwierigkeiten wie bei einer Verwerfung.

Ein eindrucksvolles Beispiel übereinanderliegender Gesteinsschichten liefert uns ein Blick in den Grand Canyon. Der Colorado schneidet sich auf einer Länge von 350 km zwischen 1200 und 1700 Meter tief in die Erkruste ein und verursacht so eine tiefe Schlucht, den Grand Canyon in Arizona, Nordamerika.
Am Grunde der Schlucht findet man die ältesten Gesteine des Canyons, von Granit durchdrungene metamorphe Schiefer mit einem Alter von 1,5 bis 2 Milliarden Jahren. Die darüber liegenden Gesteinsschichten verlaufen schräg, haben ein Alter von 1,2 Milliarden Jahren und werden als Grand-Canyon-Serie bezeichnet. Die oberen Schichten bestehen aus Sandstein, Kalkstein und Schiefer.

(hdm 1994): Grand Canyon

.

In ihnen findet man die Auswirkungen von Meeren, Wüsten und Überflutungsgebieten von Flüssen, die in diesem Gebiet aufeinanderfolgten. In jeder Epoche entstehen typische Sedimente, die deutlich voneinander unterschieden werden können und die Spuren der für diese Zeit typischen Lebewesen enthalten. Sind diese Fossilien auf ganz bestimmte Schichten beschränkt, so können sie als Leitfossilien für die Altersbestimmung in anderen Gebieten herangezogen werden.

b) durch absolute Altersdatierung mit der ¹⁴C-Methode 

Das in der Atmosphäre vorkommende Kohlenstoffdioxid enthält nicht nur die "normalen" ¹²C Kohlenstoffatome sondern auch das radioaktive Kohlenstoffisotop ¹⁴C. Dieses gibt radioaktive Strahlung ab, die man messen kann. Das ¹⁴C ist nicht stabil und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren.

(hdm) Zerfallskurve von 14C. Nach je 7530 Jahren ist jeweils nur noch die Hälfte an 14C vorhanden.

Nach 5730 Jahren ist also nur noch 50% des ¹⁴C vorhanden, nach weiteren 5730 Jahren davon wieder die Hälfte, also 25%, usw.
Zur Altersbestimmung wird eine Probe des Materials, die Kohlenstoff enthalten muß, verbrannt, so daß Kohlenstoffdioxid entsteht. Von diesem CO₂ bestimmt man die Beta-Strahlung. Je geringer die Beta-Strahlung ist, desto weniger ¹⁴C war in der Probe noch enthalten und desto älter ist das Material.

Und damit bleiben noch einige Fragen offen. Z.B.
Wie kommt überhaupt CO₂ in die Knochen eines Tieres? Tiere atmen doch CO₂ aus? Diese Antwort kannst du selbst finden.

Woher will man wissen, wie hoch die ¹⁴C-Konzentration zur Zeit des inzwischen als Fossil vorliegenden Lebewesens war? (Zusatzinformation)

Mit dieser Radiocarbonmethode kann man bis zu 45 000 Jahre zurück eine hinreichend genaue Altersbestimmung durchführen.

Für die Altersbestimmung von Lebewesen, die vor dieser Zeit gelebt haben, kann man die Protactinium 231/ Thorium 230-Methode oder die Kalium 40/ Argon 40-Methode anwenden. Bei diesen radiometrischen Methoden zur Altersbestimmung kann man jedoch nicht das Fossil selbst benützen, sondern muß das umgebende Sediment untersuchen (Fehlerquelle!). Mit der Protactinium 231/ Thorium 230-Methode (bis 180 000 Jahre) kann das Alter von den umgebenden Tonen, Globigerinen-Schlamm und Karbonaten bestimmt werden. Die Kalium 40/ Argon 40-Methode (170 000 bis 2 Milliarden Jahre) benützt man zur Altersbestimmung der umgebenden Gesteine.

Übung: Von einem Säugerfossil, einem Schädel, soll das Alter nach der Radiokarbonmethode bestimmt werden. Ein Knochenstück des Schädels wurde verbrannt und die Radioaktivität gemessen. Danach betrug der Anteil an ¹⁴C nur noch 30%.
Du sollst das (ungefähre) Alter dieses Schädels bestimmen.
Die Lösung des Problems ist einfach, wenn du eine Eichtabelle herstellst. Auf der Ordinate wird nach oben der Radiokarbonanteil von 0 bis 100 % als Skala aufgetragen (z.B. 10 cm). Die Abszisse nach rechts stellt die Zeitleiste dar, die von 0 bis 18 000 Jahre zu zeichnen ist (1000 Jahre - 1 cm).[Hilfe]

In der nebenstehenden Tabelle ist das Alter der ältesten gefundenen Fossilien der einzelnen Wirbeltierklassen angegeben. Man kann davon ausgehen, daß die Tiergruppe von zweien, von der die älteren Fossilien existieren, auch die ältere Tiergruppe ist.

Aufgabe: Stelle mit Hilfe der unten stehenden Tabelle der Erdzeitalter eine zeitliche Entwicklungsreihe der Wirbeltiere auf. Hierzu kannst du in der Tabelle das Alter nachschauen und, mit dem ältesten Fossil beginnend, nacheinander die jüngeren Fossilien daneben schreiben.

Ordnen der Wirbeltierklassen mit Hilfe fossiler Brückenformen

Ichthyostega: Übergang von den Quastenflossern (z.B. Latimeria) zu den Amphibien; Schädelbau und Wirbelsäule ähneln den Crossopterygiern, auch der Fischschwanz. Die Extremitäten sind bereits fünfstrahlig und der Beckengürtel hat bereits Anschluß an die Wirbelsäule. Die Rippen inserieren zweiköpfig an der Wirbelsäule.	von ichthyostega
von p.lives		Cynognathus: Übergang von den Reptilien zu den Säugern (stammt aus der Sauriergruppe der Therapsiden). Er hat das gegliederte Gebiß eines Raubsäugers und Diphyodontie (Reptilien Polyphyodontie). Das Gaumendach ist säugerartig, Der Skelettbau ist noch wie bei einem Reptil
Seymouria: Seymouria hat z.T Eigenschaften wie Lurche und z. T. wie Reptilien	von phylo.arizona
von virtual.Mu		Archeoteryx: Wenn du noch nicht weißt, zwischen welchen Wirbeltierklassen Archaeopteryx steht und welches die für die Zuordnung typischen Merkmale sind, mußt du die folgende Seite (Arbeitsblatt) aufrufen.

 
Erstelle mit den Kenntnissen, die du vom Alter der ältesten Fossilien jeder Wirbeltierklasse hast, und den Informationen über die Brückentieren eine Entwicklungsreihe der Wirbeltiere.

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