Der Versteinerte Wald

Gut erhaltene Fossilien

Dass ein ganzes Waldstück aus dem frühen Perm mitsamt Bodenkrume und Tierwelt in seiner ursprünglichen Form erhalten geblieben ist, grenzt an ein Wunder. Normalerweise wären die Fossilien unter kilometerdicken Sedimenten begraben oder bei einer Gebirgsbildung verformt und zerquetscht worden. Auch der Erhaltungszustand einzelner Fossilien ist ausgezeichnet. Ein großer Teil der versteinerten Stämme ist bis zu den Zellen erhalten, sodass die Wachstumsringe zu erkennen sind – als wären die Bäume gerade erst gefällt worden. Das hat es ermöglicht, eine sogenannte Dendrochronologie vorzunehmen, eine Altersbestimmung mittels der Dicke der Wachstumsringe. Damit lassen sich die letzten 80 Jahre vor dem Vulkanausbruch datieren. So lässt sich ermitteln, ob ein Stamm Opfer des Vulkanausbruchs wurde oder vorher umgestürzt war. Auch die Spuren eines Blitzeinschlags, eine typische Längsfurche, sind an einem Stamm bis in die Wurzel noch deutlich zu erkennen. An diesem Fossil zeigen die Wachstumsringe, die nach dem Blitzeinschlag wuchsen, dass der Einschlag zwölf Jahre vor dem Vulkanausbruch erfolgte. Das heißt: Kaum hatte sich der Baum vom Blitz halbwegs erholt, musste er sterben.

Weil die versteinerten Baumstämme auch einen ästhetischen Wert haben, waren sie schon vor Jahrhunderten eine beliebte Dekoration. Wissenschaftliche Grabungen begannen erst 2008 auf einem Areal von 18 mal 24 Metern. 1000 Bananenkisten voller Fossilien wurden bis 2011 gefüllt, 53 Bäume in Wuchsposition ausgegraben – es handelte sich wohl um einen üppigen Mischwald (bild der wissenschaft berichtete in Ausgabe 9/2011, „Deutschland vor den Dinos“). Seit 2012 wird nun, zwei Kilometer entfernt, auf einer Fläche von 6,5 mal 22 Metern in der warmen Jahreszeit gehackt und gespachtelt. Das Team um Ronny Rößler, seit 28 Jahren Leiter des Museums für Naturkunde in Chemnitz, kümmert sich mit großem Engagement um die Grabung und entlockt den Fossilien ihre Geheimnisse. Immer wieder zieht Rößler renommierte Experten aus aller Welt zurate, um ein Maximum an Informationen aus den Funden herauszuholen. So sind in den letzten Jahren zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten entstanden.

Wie der Vulkan vor 291 Millionen Jahren eruptiert ist, lässt sich inzwischen gut rekonstruieren. Zunächst ging ein Ascheregen nieder, in der Anfangsphase als feiner vulkanischer Staub, der vielen Tieren zum Verhängnis wurde: Er wirkte wie Zement und verklumpte die Atemwege. Die Asche legte sich auch auf die Vegetation und brachte mit ihrem Gewicht Stauden und Sträucher zum Umstürzen, schließlich sogar große Bäume. Das Phänomen lässt sich noch heute in unseren Wäldern beobachten, wenn die Schneelast zu groß wird. Dann werden Baumstämme wie mit einer großen Zange abgedreht, genau wie es damals im Versteinerten Wald geschehen ist. Schließlich explodierte der Vulkan, und die Druckwelle warf sämtliche Stämme um – akkurat ausgerichtet, wobei der Stammfuß jeweils zum Vulkan zeigt. Zuletzt ergoss sich ein glühend heißer pyroklastischer Strom auf die geschundene Landschaft und deckte alles zu. Die Abfolge entspricht recht gut dem Ausbruch des Mount St. Helens im US-Bundesstaat Washington, der sich 1980 ereignete.

Bis vor wenigen Jahrzehnten waren sich die Experten sicher, dass der Versteinerte Wald keine Reste von Tieren enthält. Rößler fand das schon als Jugendlicher sonderbar. Ein Wald ohne Tiere, sagte er sich, das kann nicht sein. Tatsächlich hatte man an der falschen Stelle gesucht. Das Ausbruchsgeschehen des Vulkans hatte dazu geführt, dass die meisten Tiere schon beim ersten Ascheregen starben und zu Boden fielen. „Wenn man an der richtigen Stelle gräbt, findet man eine üppige Tierwelt“, sagt der Paläobotaniker. Sein Team musste sich durch mehr als fünf Meter Gestein arbeiten, bis es den Horizont des einstigen Bodens erreichte. Die relativ dünne Ascheschicht, die darauf lag, enthielt tatsächlich eine reiche Fauna – von Säugetierahnen über Skorpione bis zu Spinnentieren und Pilzen.

Könnte sich jemand in die Perm-Zeit zurückversetzen und würde den Chemnitzer Wald besuchen, er würde wohl kaum ins Staunen kommen – wenn er nicht gerade Biologe wäre. Denn die Natur hat sich in den vielen Jahrmillionen nicht grundlegend verändert. In den heutigen Tropen sieht es noch ähnlich aus. Vielleicht würde er sich über die Stille wundern, weil es noch keine Vögel gab. Doch das üppige tropische Grün mit Epiphyten und Schmarotzern, mit Lianen und Baumfarnen käme ihm vertraut vor. Nicht einmal die Schachtelhalme, eine beherrschende Baumart im Perm, würden ihn überraschen. Denn sie sehen ähnlich aus wie heutige Bäume – und nicht wie auf alten Rekonstruktionszeichnungen. Damals hatten Biologen die heutigen krautigen Schachtelhalme, die kaum größer als hüfthoch werden, zum Vorbild genommen. Wie sie tatsächlich aussahen, kann man in einer übergroßen Vitrine im Chemnitzer Museum bewundern. Darin liegt der längste Schachtelhalm, der jemals weltweit gefunden wurde. 2010 erhielt er das Prädikat „Fossil des Jahres“, das die Paläontologische Gesellschaft seit 2008 jährlich verleiht. Mit knapp 15 Metern erreicht er zwar längst nicht die damalige Maximalhöhe, doch mit seinen Verästelungen und knorrigen Auswüchsen gleicht er verblüffend einem Laubbaum, wie wir ihn kennen.

Besondere Bewohner

Auch die Tierwelt wäre dem Zeitreisenden nicht völlig fremd – mit einigen Ausnahmen. In dem tropischen Wald lebte Arthropleura, der größte Gliederfüßer aller Zeiten, der das Zeug hätte, den Besucher ordentlich zu erschrecken. Das Tier ist mit den heutigen Hundertfüßern verwandt, hat allerdings einen abgeflachten Körper und erreichte eine imposante Länge von bis zu 2,5 Metern und ein Gewicht von einem Zentner, wie Wissenschaftler schätzen. Wie ein Krokodil auf hundert Beinen walzte es durchs Unterholz. In Chemnitz wurde lediglich ein Bein gefunden, das auf eine Gesamtlänge des Tiers von 50 bis 60 Zentimetern schließen lässt – also ein relativ kleines Exemplar. Es ist der weltweit jüngste Fund von Arthropleura, die Gattung starb offenbar kurz darauf aus.

Weniger außerirdisch wirken Skorpione, die mit ihren Scheren und Giftstacheln den heutzutage lebenden Tieren gleichen. Das Grabungsteam hat gleich zwei von ihnen gefunden, nur zwei Meter voneinander entfernt – mächtige Exemplare, 10 bis 12 Zentimeter groß. Eines steckte in einer Höhle unter einer Baumwurzel, wo es offenbar gewohnt hatte. Victor Vet von der US-amerikanischen Marshall University in Huntington, ein ausgewiesener Spezialist, der „schon als Kind die Taschen voller Skorpione hatte“, wie Rößler es ausdrückt, wusste sofort: Das können keine zwei Männchen sein, die würden sich nicht so nahe dulden. Die penible Untersuchung der Fossilien bestätigte später, dass es sich tatsächlich um ein Männchen und ein Weibchen handelt. Das Besondere an den Relikten: Zum einen sind es die weltweit ersten Skorpione aus dem Perm. Zum anderen hat man neben den kompletten Tieren auch Häutungsreste gefunden. Bisher war es schwierig, bei Versteinerungen Häutungsreste und Tiere zu unterscheiden. Hier war es wegen des guten Erhaltungszustands möglich.

Daneben tauchten gleich fünf Ahnen von Säugetieren bei der Grabung auf. Sie hatten kein weiches Fell, das die Evolution noch nicht hervorgebracht hatte, sondern sahen wie Eidechsen aus. Die Reste sind so gut erhalten, dass man sogar die schuppige Hautstruktur erkennt. Mit ihren feinen spitzen Zähnen konnten die Tiere nicht kauen, sondern schnappten nach ihrer Beute und schluckten sie im Ganzen herunter. Vermutlich standen sie weit oben in der Nahrungskette. Sie bekamen den Gattungsnamen Ascendonanus, Kletterzwerg. Denn sie lebten auf Bäumen, was man vor allem daran erkannte, dass alle Exemplare in der Nähe großer Stämme lagen. Offenbar hatten sie sich beim Ausbruch des Vulkans im Laub oder Geäst versteckt und waren dann heruntergefallen.

Zwei andere Wirbeltiere, die in der Ascheschicht lagen, gehören zu den Aistopoden, die das Zeitalter des Perm nicht überlebt haben. Sie sehen aus wie Blindschleichen. Derzeit befinden sie sich in Kanada, wo der Experte Jason Anderson von der University of Calgary sie untersucht. Interessant ist auch ein fingernagelgroßes Spinnentier, das zu den Trigonotarbiden gehört. Diese Ordnung zählt zu den frühesten Landtieren überhaupt, starb aber schon im Perm aus. Das Chemnitzer Exemplar ist das jüngste, das bisher gefunden wurde.

Spitznamen für Fossilien

Wissenschaftler machen oft bis zur Veröffentlichung ein großes Geheimnis um ihre Forschung. Rößler handhabt das anders: Er möchte die Bevölkerung teilhaben lassen und für seine Arbeit begeistern. Während der ersten Grabung bot er deshalb jedes Wochenende Führungen an und stellte die aktuellen Funde vor. Die Tiere hatten dann freilich noch keinen wissenschaftlichen Namen. Denn vom Auffinden über die Präparation und die wissenschaftliche Beschreibung bis zur Veröffentlichung können leicht zehn Jahre vergehen. Die Grabungshelfer, ein Team aus Laien und Experten, gaben jedem Tier deshalb zunächst einen Spitznamen. Einen der Skorpione nannten sie Birgit nach der Vogelspinne ihres Chefs, die nach 19 Jahren gestorben war. Ein Praktikant, der einen Säugetier-Ahnen gefunden hatte, verewigte seinen Hund Don auf diese Weise.

Andere Fossilien heißen Helge, Schnappi oder Lotte. Rößler bestand darauf, dass diese Spitznamen später auch in der wissenschaftlichen Veröffentlichung auftauchen – gegen den Einspruch des Editors. Denn als Museumsdirektor liegt ihm die Öffentlichkeitsarbeit am Herzen.

Mit Namen können Paläontologen und Biologen ohnehin in der breiten Bevölkerung oft mehr erreichen als mit den Entdeckungen selbst. Als der Stuttgarter Entomologe Arnold Staniczek eine unscheinbare Steinfliege Petroperla mickjaggeri nannte, kam sie in die Nachrichten. Rößler hat nicht nur die Spitznamen strategisch gewählt, sondern auch die wissenschaftlichen Bezeichnungen. So nannte er eine handgroße Amphibie mit klebriger Zunge, das sich als neue Gattung erwies, Chemnitzion richteri. Zum ersten Mal ist Chemnitz damit in der biologischen Nomenklatur verewigt. Fred Richter, der den Art-Namen beisteuerte, ist der Vorsitzende vom Freundeskreis des Museums. Und das etwa ein Zentimeter große Spinnentier aus der Ordnung der Trigonotarbiden erhielt den Namen Permotabus schuberti nach Peter Schubert. Der Chemnitzer Ingenieur hatte vor Jahren versprochen, für die Grabung 1000 Euro zu spenden – aber erst, wenn es tatsächlich losginge. Offenbar hatte er wenig Vertrauen in kommunale Versprechungen. Und dann hatte er noch gesagt: „Ich bin um die achtzig.“ Die Paläontologen mussten sich also beeilen.

Aufwendige Arbeit

Schubert ist seine Spende losgeworden – und später noch mehr. Die Zeit spielt in der Paläontologie tatsächlich eine große Rolle, nicht nur bei Terminen für Grabungen. Sämtliche Arbeiten sind aufwendig und langwierig. So wurde schon 2010 die Krone eines baumförmigen Farnsamers gefunden. Sie war bei dem Vulkanausbruch durch die auflastende Asche abgebrochen, kopfüber heruntergefallen und komplett konserviert. Zehn bis zu 3,5 Meter lange Blattwedel samt Stielen gehören dazu. Dieses gewaltige Fossil zu präparieren, Fiederblättchen für Fiederblättchen, dauerte Jahre. Erst vor Kurzem folgte die wissenschaftliche Publikation. Die Arbeit hat sich schon deshalb gelohnt, weil die Pflanze zum Fossil des Jahres 2023 gekürt wurde. Sie beeindruckt nicht nur durch ihre Größe, sondern gibt auch Anhaltspunkte zum Klima, in dem sie wuchs. Mit ihren großen Blattwedeln verdunstete sie viel Wasser und war auf einen nassen Standort angewiesen. Es regnete damals also reichlich, zumindest saisonal. Allerdings deuten viele Indizien darauf hin, dass es sich beim Chemnitzer Wald um eine grüne Oase inmitten einer kargen Umgebung gehandelt hat, einen „wet spot“, wie Experten sagen. Trockenheit und Wärme nahmen während des Perm stetig zu.

Die gefundenen Wirbeltiere sind zwar wesentlich kleiner als dieser Farn, aber auch hier erfordert das Präparieren viel Fingerspitzengefühl, zumal sie längst nicht so gut erhalten sind wie die Baumstämme. Die Kadaver, die zunächst in der Asche lagen, wurden von einem mehrere Hundert Grad heißen pyroklastischen Strom bedeckt, einer Lawine aus heißem Gestein, Asche und Gas. Dabei zerstörte die Hitze vieles, selbst von den Knochen blieben meist nur Abdrücke. Doch alle Teile sind noch erkennbar, was in vielen anderen Fundstätten nicht der Fall ist. Das erlaubte, die Tiere zu rekonstruieren, zumal es immer bessere Untersuchungsmethoden gibt. Rößler ist überzeugt, dass man Fossilien, die bereits in den Museumsarchiven lagern, künftig noch weitere Geheimnisse entlocken kann: „Hier schlummert ein unendlicher Reichtum an Erkenntnissen.“ Er selbst hat sich den Stamm eines großen Baumfarns, der schon jahrelang im Museum liegt, noch einmal vorgenommen. Dabei entdeckte er kleine Strukturen, die wie Mini-Donuts aussehen und nicht zur Zellstruktur des Gewächses passten. Michael Krings, ein zu Rate gezogener Paläo-Pilzspezialist, sah sofort, dass es sich um sogenannte Laufhyphen handelt, Pilzfäden, die in den Wasserleitungen des Stamms wuchsen: ein 291 Millionen Jahre alter Pilz – das ist schon sehr erstaunlich.

Fossiler Fingerabdruck

Fossilien werden heute geröntgt und mit Teilchen beschossen, ein Computertomogramm gehört fast schon zum Standard. Rößler hat Dünnschliffe von Baumstämmen mit einem Elektronenstrahl beschossen und das zurückgeworfene Licht analysiert. Diese „Kathodenlumineszenz“ lieferte ein erstaunliches Ergebnis: Alle Bäume zeigten ein ähnliches Bild, das offenbar auf die Umstände zurückgeht, wie der Baum einst versteinert wurde. Rößler ist überzeugt, dass er eine Art Fingerabdruck gefunden hat. So kann er Fossilien, die das Wasser im Laufe der Jahrmillionen viele Kilometer fortgeschwemmt hatte, eindeutig einem Ursprungsort zuordnen, etwa dem Versteinerten Wald von Chemnitz.

Aus der Grabung, die derzeit noch läuft, sollte eigentlich einmal ein Freilichtmuseum werden, wo Besucher Fossilien in ihrer natürlichen Umgebung bestaunen können. Doch daraus wird nichts, denn inzwischen ist klar: Das Wetter würde die Funde auf Dauer zerstören. Sinnvoll wäre es aber, das Museum im Stadtzentrum zu modernisieren und die Fossilien gegenwärtigen Tieren und Pflanzen gegenüberzustellen, wie es Rößler vorschwebt. 2025 wird Chemnitz Kulturhauptstadt Europas sein. Ein guter Anlass, den Versteinerten Wald ins Rampenlicht zu rücken.