3. Der Erhaltungszustand der Fossilien.

Der histiologische Unterschied, welcher zwischen Thier und Pflanze im

Allgemeinen besteht, ist nicht ohne Einfluss auf die Art und Weise der

Erhaltung beider im fossilen Zustande. Es empfiehlt sich deshalb, die

thierischen Fossilien von den pflanzlichen getrennt zu betrachten.

Bekanntlich tritt im Thierkörper der zellige Bau durch Verschmelzen

der Zellen zu Geweben sehr zurück, während in der Pflanze durch die

Ausbildung widerstandsfähiger Zellmembrane die Zellenstructur stets

deutlich ausgeprägt ist. Dieses Unterscheidungsmerkmal gilt im

Allgemeinen auch für die Fossilien.

A. Thierische Fossilien. Die fossil erhaltungsfähigen Harttheile der

Thiere bestehen in seltenen Fällen nur aus organischen Substanzen, wie

Chitin, Conchyliolin, Hornsubstanz etc., meist sind dem organischen

Gewebe mineralische Substanzen, wie Kalkcarbonat, Kalkphosphat oder

Kieselerde, eingelagert, gewöhnlich in so bedeutender Menge, dass die

organische Substanz gegen die anorganische sehr zurücktritt.

Die rein organischen Harttheile werden durch den Fossilisationsprocess

meist nur wenig verändert. Sie können nachträglich mit Mineralsubstanz,

z. B. Kalkspath, imprägnirt, oder durch allmähliche Verkohlung zu Kohle

reducirt werden (Graptolithen).

Die vorwiegend anorganischen Harttheile bestehen, abgesehen von

geringeren oder grösseren Mengen organischer Substanz, entweder

aus Kalksalzen oder aus Kieselerde oder aus fremden, vom Thiere

nicht erzeugten, sondern nur von aussen aufgenommenen Substanzen

(Sandkörnern).

Am verbreitetsten sind kalkige Hartgebilde, aus Kalkcarbonat,

Kalkphosphat, auch wohl geringen Mengen von Magnesiasalzen aufgebaut.

Sie werden hauptsächlich bei folgenden Abtheilungen des Thierreichs

gefunden:

Protozoa: Foraminifera;

Spongia: Calcispongia;

Coelenterata: Anthozoa, Hydrozoa;

Vermes: Tubicola;

Echinodermata: Echinoidea, Asteroidea, Ophiuroidea, Crinoidea;

Molluscoidea: Bryozoa, Brachiopoda;

Mollusca: Lamellibranchiata, Gastropoda, Pteropoda, Cephalopoda;

Arthropoda: Crustacea;

Vertebrata: Pisces, Amphibia, Reptilia, Aves, Mammalia.

Die amorphe, wasserhaltige Kieselerde tritt nur bei niederen Thieren

und zwar bei folgenden Abtheilungen skeletbildend auf:

Protozoa: Radiolaria;

Spongia: Silicispongia.

Verhältnissmässig selten sind »agglutinirende«, d. h. aus fremden,

durch organisches oder anorganisches Cement verkitteten Körpern

bestehende Hartgebilde:

Protozoa: Foraminifera;

Vermes: Tubicola;

Insecta: Neuroptera (Phryganidae).

Die nachträglichen Veränderungen, welche die wesentlich anorganischen

Hartgebilde durch den Fossilisationsprocess erfahren, lassen sich

eintheilen, wie folgt:

a. Die mit den Hartgebilden verbundene organische Substanz verwest

oder verkohlt. Sehr selten erhalten sich die Farben, z. B. an

fossilen Muscheln (Terebratula vulgaris).

b. Die von vornherein vorhandenen oder durch Verwesung der

organischen Substanz entstandenen Hohlräume werden von

Mineralsubstanz ausgefüllt. Dieses geschieht entweder durch

mechanisches Eindringen von Sand, Thon und dergl. oder durch

Infiltration von Minerallösungen, aus denen sich

verschiedenartige Mineralien, Calcit, Dolomit, Pyrit, Markasit,

Opal, Quarz, Siderit, Brauneisenstein etc. ausscheiden. Dieser

Vorgang allein verdient die Bezeichnung des »Versteinerns«. Eine

Folge desselben ist die Erhöhung des specifischen Gewichtes, oft

auch eine Verstärkung des Zusammenhaltes des Fossils. Die meisten

Fossilien sind auf diese Weise versteinert.

c. Die mineralischen Harttheile selbst erleiden eine Veränderung.

Im einfachsten Falle besteht die Veränderung in einer Paramorphose,

d. h. einer molecularen, aber nicht stofflichen Umlagerung der betr.

Mineralsubstanz. So geht der in Muschelschalen sehr verbreitete

Aragonit meist in Kalkspath über. Die amorphe, wasserhaltige Kieselerde

(Opal) wird in die krystalline Modification (Quarz) übergeführt.

Sehr häufig tritt aber der Fall ein, dass das in der Erdrinde

circulirende Wasser mit Hilfe der in ihm gelösten Substanzen

(Kohlensäure, alkalisch reagirende Salze etc.) die gesammte

Mineralmasse des Fossils oder einen Theil derselben auflöst und

fortführt. In Gesteinen von hinreichender Festigkeit (Kalkstein,

Sandstein etc.) bleibt dann ein Hohlraum von entsprechender Gestalt

zurück. Um die ursprüngliche Form des Fossils wieder herzustellen,

kann man die Höhlung mit einer plastischen, leicht erhärtenden Masse

(Schwefel, Gyps, Guttapercha etc.) ausgiessen, da das einschliessende

Gestein den »Abdruck« der Oberfläche, oft mit den feinsten Einzelheiten

bewahrt hat. Besass das Fossil eine innere Höhlung (z. B. eine Schnecke

oder Muschel) und war dieselbe durch den unter b beschriebenen Vorgang

mit Gesteinsmasse erfüllt, so erhalten wir einen innern Ausguss des

Fossils oder »Steinkern«.

Vielfach geht mit der Auflösung der Mineralsubstanz eines Fossils

eine Pseudomorphosenbildung Hand in Hand, indem an die Stelle des

fortgeführten Minerals ein anderes tritt. So finden wir in manchen

Gesteinen alle oder viele der ursprünglich kalkigen Fossilien

(Muscheln, Schnecken etc.) in Kieselerde umgewandelt und umgekehrt

ursprünglich kieselige Skelete als Kalkskelete vor (Kieselschwämme).

Als weitere, freilich seltenere Pseudomorphosen sind zu nennen: Pyrit,

Eisenglanz, Brauneisenstein, Baryt etc. nach Kalkspath oder Glaukonit,

Brauneisenstein nach Opal.

B. Pflanzliche Fossilien. Nur wenige Pflanzen (die sog. Kalkalgen und

Diatomeen) besitzen die Fähigkeit, ihre Zellmembrane mit anorganischen

Substanzen, Kalksalzen oder amorpher Kieselerde zu imprägniren. Man

trifft ihre Reste fossil in ähnlichen Erhaltungszuständen, wie sie von

thierischen Fossilien beschrieben wurden. Die mineralischen Hüllen

allein sind oft mannigfach verändert erhalten, der Zellinhalt ist

verschwunden.

Unter geeigneten Umständen, besonders bei Abschluss der atmosphärischen

Luft, besitzen aber auch die nur aus Cellulose gebildeten Zellmembrane

der Pflanzen eine bedeutende Widerstandsfähigkeit und die Mehrzahl

der pflanzlichen Fossilien leitet sich von Pflanzen ohne mineralische

Harttheile ab.

Wir unterscheiden drei wesentlich verschiedene Fossilisationsvorgänge:

a. Ein Pflanzenrest wird auf mechanischem oder chemischem Wege von

Mineralmasse umschlossen, ohne dass seine Verwesung auf die Dauer

verhindert werden kann. In diesem Falle bleibt nur ein Abdruck

der Pflanze im Gestein übrig. So sehen wir Blätter, Blüthen oder

Stämme von Landpflanzen durch die Absätze kalkhaltiger oder

kieselsäurehaltiger Quellen sich mit Gesteinsmasse incrustiren

und in derselben sich abformen, und ebenso hinterlassen

Meeresalgen Eindrücke im Schlamm oder Sand. Die organische

Substanz verwest vollständig und es bleibt ein Hohlraum, der sich

häufig später mit Mineralmasse füllt.

b. Ein Pflanzenrest wird frisch oder bereits theilweise verwest von

Minerallösungen durchdrungen und versteinert. Amorphe Kieselerde

(Opal) tritt sehr häufig, Kalk-, Magnesia- oder Eisencarbonat

seltener als Versteinerungsmasse von Stämmen, zuweilen auch von

zarteren Pflanzentheilen auf. Das Versteinerungsmittel erfüllt

entweder nur die Zellräume oder aber es durchdringt -- und das

ist der häufigere Fall -- auch die Zellmembranen. Im letzten

Falle entsteht eine compacte Mineralmasse, welche die

Zellmembranen vor völliger Verwesung schützt. Besonders bei der

Durchtränkung mit amorpher -- später auch wohl kryptokrystallin

werdender -- Kieselsäure bleiben oft die zartesten

Structureinzelheiten, wie die Tüpfel der Holzzellen, die

fadenförmigen Membranfortsätze der Sporen etc. erkennbar. Weniger

günstig wirkt die Durchtränkung mit Lösungen, aus denen sich

Mineralien von hohem Krystallisationsvermögen (Carbonate)

ausscheiden. Bei dieser Art der Erhaltung geht die feinere

Structur häufig verloren. Die Membransubstanz (Cellulose)

unterliegt im Laufe der Zeit meist einem langsamen

Verkohlungsprocesse, sie färbt sich braun und wird theilweise

oder ganz zu Kohle reducirt.

c. Die Verkohlung der Pflanzenreste. Während animalische Weichtheile

selbst unter Wasserabschluss sehr bald verwesen, geht mit der

Cellulose unter gleichen Bedingungen eine langsame Verkohlung vor

sich. Es lässt sich dieser Process in stagnirenden, mit

Pflanzentheilen erfüllten Wasseransammlungen, in Torfmooren und

Waldsümpfen, beobachten. Auf dem Boden derselben sammeln sich

Pflanzentheile an, die an Ort und Stelle wuchsen oder

eingeschwemmt wurden. Durch Oxydation des Kohlenstoffs und

Wasserstoffs zu Kohlensäure und Wasser, durch Bildung von

Kohlenwasserstoffen und Humussäuren entsteht eine braune, fast

homogene, moderige Masse, der Torf. Das Mikroskop zeigt uns noch

überall die pflanzlichen Elemente. Im weiteren Verlaufe dieses,

durch den Druck darüber lastender Erdschichten geförderten

Processes bilden sich Braunkohlen, Steinkohlen, Anthracit. Selbst

in der Steinkohle lassen sich noch Zellmembranen nachweisen. Die

resistenteren Holztheile behalten ihren Zusammenhang und ihre

Zellenstructur lange Zeiträume hindurch, denn wir kennen Stämme

aus den Braunkohlen der mittleren Tertiärzeit, die noch zu

Holzarbeiten verwendbar sind.

Ein analoger Process geht mit den Pflanzentheilen vor sich, welche

im Schlamm oder Sand isolirt eingebettet werden. Sie hinterlassen

eine mehr oder minder dünne Haut von Kohle, die häufig noch eine

mikroskopische Untersuchung gestattet, und das Gestein zeigt meist

beiderseits deutliche Abdrücke des betr. Pflanzenrestes. Auf die Form

und Nervatur der Blätter, die Gestalt und Vertheilung der Blattnarben

bei berindeten Stämmen ist man bei der Deutung derartiger, meist

plattgedrückter Reste in der Regel angewiesen. In Gesteinen, welche dem

Wasser eine leichte Circulation gestatten (Sandsteinen), verschwindet

die Kohlenlage leicht und es bleibt nur ein Abdruck übrig.

Mechanischen Veränderungen sind die organischen Reste sowohl vor

als nach ihrer Einbettung in die Gesteine unterworfen. Durch die

Bewegung des fliessenden oder brandenden Wassers werden namentlich

Muschel- und Schneckenschalen, Korallenstöcke etc. zertrümmert und zu

formlosen Körnern zerrollt. Der Sand der Meeresküsten besteht häufig

zum grösseren Theile aus derart gebildeten organischen Trümmern.

Nach ihrer Einbettung in die Erdschichten erleiden die Fossilien die

gleichen mechanischen Veränderungen wie jene selbst. Sie werden platt

gedrückt oder durch Auswalzung verzogen und oft vollständig deformirt.

Den compacten Kalkcylinder der Belemniten findet man in den gefalteten

Juraschiefern der Schweiz häufig in eine Anzahl weit von einander

getrennter Stücke zerrissen.

Elemente der Paläontologie · 第 21 / 606 题