Wissenswertes: Geologie & Paläontologie

Für den Geologen sind Gesteinsschichten die Chronik der Erdgeschichte.

Die Erde ist dynamisch, ändert sich ständig, bewegt sich und wird umgestaltet. Während die Geologie die Wissenschaft vom Aufbu der Erde und der Zusammensetzung ihrer Gesteine ist, befasst sich die Paläontologie mit Fossilien, den Überresten uralter Organismen, die zu Stein geworden sind.

Der von Amateuren geleistete Beitrag sowohl in der Geschichte der Paläontologie als auch der Geologie ist nicht zu unterschätzen. Ein Beispiel dafür ist der Fund von William Walker, der 1983 in einem Steinbruch im Süden Englands eine über 30 cm lange Klaue fand (die, wie nachher festgestellt, zu einem bis dahin unbekannten Fleisch fressenden Dinosaurier gehörte).

Die ersten Versuche in der Geschichte der Menscheit, die Entstehung der Erde zu erklären, waren religiös bestimmt. 

Erst seit 200 Jahren wird die Erde samt ihrem Gestein und ihren Fossilien wissenschaftlich betrachtet.

William Smith iniziierte in England das Zeitalter der Aufklärung. Seine Beobachtungen deuteten daraufhin, dass die Gesteinsformationen einer bestimmten Struktur unterlagen; hieraus schloss er, dass die untersten Gesteinsschichten älter sein mussten als die oberen. Er konnte korrekt die geologische Ordnung des Gesteins bestimmen.

James Huttons Theorie besagte, dass die Entstehung der Gesteinsformen einem bestimmten Zyklus unterliegt. Dabei werden Felsen durch den Einfluss des Wetters in Sedimente umgewandelt.

Smiths und Huttons Erkenntnisse hatten gewaltige Auswirkungen, man verstand, dass die Erde viel älter war, als vorher angenommen.

Der Begründer der modernen Geologie ist der englische Wissenschaftler Sir Charles Lyell. Seine Theorie besagt, dass geologische Veränderungen heute mit derselben Geschwindigkeit wie in der Vergangenheit ablaufen. Er war der Erste, der das geschätzte Alter der Erde in den Bereich von Millionen von Jahren rückte.

Im Jahr 1912 veröffentlichte der deutsche Metereologe Alfred Wegener das Werk “Die Entstehung der Kontinente und Ozeane”. Seine Theorie besagte, dass die Kontinente nicht an einem festen Ort verankert waren, sondern sich langsam über die Weltoberfläche bewegten, dass die Umrisse der Kontinente zusammenpassten.

Bis in die 1950er Jahre wusste man so gut wie nichts über den Meeresboden.

Der Echolot ermöglichte 1960 die Messung der exakten Meerestiefe. Zu Beginn des kalten Krieges setzten UdSSR und USA Vibrationsdetektoren ein, um die gegenseitigen Atomtests kontrollieren zu können. Dadurch wurden Tausende von Erdbeben aufgezeichnet, die fast alle entlang bestimmter Linien auf der Erdkruste stattfanden. Schon bald war klar, dass es sich bei diesen Linien um die Ränder von riesigen Platten handelte, welche die Erdoberfläche umschließen. Hinzu kam die Erkenntnis, dass die Erdbeben aus der Reibung zwischen diesen Platten resultierten.

Heutzutage bewegen sich die Kontinente jährlich mit bis zu 12 cm auseinander bzw. aufeinander. Die Bewegung der Platten wird im Wesentlichen von den Konvergenz- und Divergenzflüssen im darunter liegenden Erdmantel beeinflusst.

Zwischen dem Vorkommen bestimmter Gesteinsarten und der Plattentektonik besteht ein direkter Zusammenhang.

Basalt ist die Gesteinsart, die am häufigsten im Erdmantel zu fnden ist.

Mineralien kristallisieren sich aus Magma, Sedimente verfestigen sich zu Gestein, Steine verformen sich.

Härteskala (Mohs) vom härtesten zum weichsten Mineral: Diamant, Korund, Topas, Quarz, Orthoklas, Apatit, Fluorit, Calcit, Gips, Talk.

Nach heutigem Wissen ist die Erdgeschichte unvorstellbar komplex. 

Vor ca. 250 Mill. Jahren bildeten alle Landmassen einen Superkontinent. Pangäa reichte von Pol zu Pol. Die Hochgebirge, wie etwa die Anden oder der Himalaya, existierten noch nicht.  Die Appalachen im Osten der USA sind Überreste eines gigantischen Gebirgszuges, der während der Bildung des Pangäa-Kontinents entstand.

Vor 200 Mill. Jahren brach Pangäa auseinander; der südliche Teil, Gondwana, umfasste die Antarktis und alle heutigen Kontinente der südlichen Hemisphäre, der nördliche Teil, Laurasien, bestand aus den heutigen Kontinenten der nördlichen Hemisphäre.

Die Erde und ihre Grundbestandteile setzten sich aus Sternenstaub zusammen, der etwa vor 14 Mill. Jahren in einem kosmischen Prozess entstanden ist. Die chemischen Elemente bestehen aus Atomen, die sich wiederum aus Protonen, Neutronen und Elektronen zusammensetzen.

Der russische Chemiker Dimitri Ivanowitsch Mendelejew entwickelte Mitte des 19. Jh. das Periodensystem. Er ordnete die damals bekannten 62 Elemente in ansteigender Reihenfoge nach ihrem Atomgewicht an.

Das häufigste Element des Universums ist Wasserstoff, aus dem 90% jeder uns bekannten Materie besteht.

Etwa 75% der Elemente im Periodensystem sind Metalle. Gold, das wahrscheinlich vor 8000 Jahren entdeckt wurde, Silber und Kupfer traten in natürlicher Form auf. Goldartefakte von den Sumerern gehen auf das Jahr 4000 v.Chr. zurück.

Am häufigsten kommen vor: Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium, Magnesium.

Das erste Leben auf der Erde erschien vermutlich vor rund 3.500 Mill. Jahren.

In den ersen 3.000 Mill. Jahren bestand das Leben nur aus einzelligen Organismen, die manchmal sogenannte Stromatoliten-Kolonien gründeten.

Vor ca. 600 Mill. Jahren entstanden die ersten komplexen Lebensformen, mehrzellige, quallenförmige Organismen.

Vor 570 Mill. Jahren folgten die Schalentiere und Tiere mit Hartskeletten.

Die ersten Landpflanzen entwickelten sich vor 410 Mill. Jahren, die ersten Landwirbeltiere tauchten erst vor 390 Mill. Jahren auf.

Die Beschäftigung mit Fossilien führte zur Erkenntnis, dass diese zu Urzeiten entstanden waren, als noch keine neuzeitlichen Lebensformen existierten.

Die Schöpfungstheorien (Adam und Eva) blieben bis ins 19. Jh. unangefochten; bis zur Mitte des 19. Jh.s nahm die moderne Evolutionstheorie dann langsam Gestalt an, nachdem genügend Hinweise aus der Biologie und der Paläontologie gesammelt worden waren.

Erasmus Darwin, dessen Großvater, dachten, dass die Organismen voneinander abstammen könnten, Saint-Hilaire und Cuvier dachten, dass die Ähnlichkeiten auf der Evolution gründen könnten.

Lamarck wagte sich als erster Biologe an die Formulierung dieser Grundlagen. Er vermutete, dass sich Organismen während ihrer Lebensspanne veränderten, und dies an ihre Nachkommen weitergaben.

Erst durch das Werk des englischen Biologen Charles Darwin und Alfred Russel Wallace fand die Evolutionstheorie und die natürliche Selektion breitere Akzeptanz.

Fossilien untermauern die Evolutionstheorie: Verwandte Tier- und Pflanzenarten weisen ähnliche Strukturen auf.

DNA ist die chemische Grundsubstanz des Lebens, und wird vererbt.

1972 stellten die Paläontologen Stephen Jay Gould und Niles Eldredge die Behauptung auf, wonach sich die Evolution sprunghaft vollzieht und nicht kontinuierlich, wie von Darwin beschrieben. Heutzutage geht man davon aus, dass sich die Evolution sowohl graduell als auch punktuell vollzieht.

Viele Fossilien sind die Überreste längst ausgestorbener Arten bzw. noch bestehender. Bei den meisten Fossilien handelt es sich um versteinerte Abdrücke einst lebender Organismen.

Fossile Brennstoffe wie Gas- Öl- oder Kohleablagerungen sind Überreste ehemals lebender Organismen.

Alle Fossilienressourcen kommen nur begrenzt vor. Sie sind in über tausenden, oft Millionen von Jahren entstanden.

Zu den ältesten bekannten Fossilien gehören die Stromatolithen (frühe Einzeller), die man in Van Horn in Texas/USA, in den Staaten Waroona und North Pole in Westaustralien, auf den Manitounukinseln in der Hudson Bay und am Beresford Lake in Manitoba/Kanada findet.

Weitere Fossilien: Schwämme und verwandte Arten, Korallen, Riffgemeinschaften, Mikrofossilien, Conodonten, Brachiopoden, Bryozoen, Graptolithen, Trilobiten, Insekten, Arthorpoden, Ostracoden, Gastropoden, Bivalvia, Nautiloiden, Ammoniten, fossile Pflanzen, Echinodermen, Fische etc.

Opalfossilien findet man in Coober Pedy und Andamooka in Südaustralien, White Cliffs und Lightening Ridge in New South Wales in Australien.

Dinosaurier-Fundstätten in Utah/USA und in verschiedenen Museen in New York, in London, in Kanada.

Sauriereier und – spuren in der Wüste Gobi in der Mongolei, in den Museen von Montana/USA, New York, London.

Bernsteinfossilien in Cliffwood/New Jersey/USA, an der baltischen Küste, in den Museen in New York, in London, in Washington/USA.

Menschliche Fossilien in der Olduvai-Schlucht in Tansania, in Koobi Fora in Kenia, im Hadar-Gebiet in Eritrea, in Swartkrans in Südafrika, in den Museen von Kenya, Äthiopien.

Neuzeitliche menschliche Fossilienfunde in Europa, Afrika und Asien und in verschiedenen Museen.