Saurier im Sauerland

Denn man findet auf engstem Raum Teile von vielen unterschiedlichen Arten: von Raubsauriern, Sauropoden, verschiedenen Schildkröten, mehreren Süßwasserhaien, drei verschiedenen Krokodilen, Flugsauriern, Knochenfischen, Säugetieren, Salamandern, Fröschen. Das ganze Artenspektrum der Wirbeltiere, die damals lebten, scheint hier auf wenigen Kubikmetern verewigt zu sein. Es sind Bruchstücke, als hätte jemand die tierischen Reste kleingehäckselt und mit sehr viel Schlamm vermischt. Während der Grabung vergeht keine Stunde, ohne dass ein neues Stück auftaucht. Schwermann spricht von Hunderten größerer Objekte – und von noch viel mehr kleinen. Diese Puzzleteile geben einen ungewöhnlich tiefen Einblick in die Tiergemeinschaften, die damals gelebt haben. Das ist für die Wissenschaft bedeutender als ein einzelnes Skelett, denn hier wird ein ganzes Ökosystem wieder lebendig. Ein Skelett, so eindrucksvoll es auch sein mag, kann nicht klären, mit welchen anderen Arten dieses Tier einst zusammengelebt hat.

Der Weg der Fossilien

Der Grund für die Vielfalt liegt in der Entstehungsgeschichte der „Zeitkapsel“. Wo heute die Studenten buddeln, erstreckte sich vor 125 Millionen Jahren eine Karstlandschaft mit Dolinen und Höhlen, die tief in den Untergrund reichten. In dieses Höhlensystem drang Wasser ein, mal mehr, mal weniger, vielleicht nur nach besonders starken Regenfällen. Es brachte alles mit, was man in einem Gewässer nur finden kann, auch die Reste von zahlreichen verendeten Tieren. Im Laufe der Jahrmillionen wurde das Material immer tiefer in das Höhlensystem gespült und mehrfach umgelagert. Auch kam es immer wieder zu Setzungen und Nachbrüchen. Vielen der Fossilien sieht man diese lange, zerstörerische Reise in die Tiefe deutlich an. Der Steinbruch von Balve ist für Paläontologen deshalb etwas Ähnliches wie für Archäologen eine Abfallgrube: Man findet zwar keine Schätze, kann aber den einstigen Alltag rekonstruieren.

Wie genau die Fundstelle entstanden ist, wissen die Experten noch nicht. War es eine Karsthöhle, durch die Wasser floss? Oder waren es Schlammströme, die einen Weg in das Höhlenlabyrinth gefunden hatten? Für Letzteres sprechen die abgerundeten Kieselsteine, oft faustgroß, die man häufig findet. Nur eine starke Strömung kann sie transportiert haben. Allerdings gibt es auch Lagen von sehr feinem Sediment, wie es in einem stehenden oder sehr langsam fließenden Gewässer abgelagert wird. Dass die Tiere damals in eine vollgelaufene Doline fielen und nicht mehr herausfanden, wie man zuerst annahm, ist unwahrscheinlich. Dann müssten etliche von ihnen weitgehend komplett erhalten sein. Auch war der fossilführende Hohlraum von einer 25 Meter mächtigen Kalksteinschicht überlagert, bevor die Bagger anrückten. Vor 125 Millionen Jahren war die Deckschicht möglicherweise sogar noch mächtiger, weil im Laufe der Zeit Material abgetragen wurde. Das spricht gegen eine Doline, die nach oben hin offen war. Mehr Klarheit über die Entstehung verspricht sich Paläontologe Schwermann von der Analyse der gefundenen Flussgerölle. Aus deren mineralogischer Zusammensetzung will er den Herkunftsort ermitteln. So kann er herausfinden, wie weit die Steine transportiert wurden.

Knifflige Datierung

Vor 125 Millionen Jahren, als die Karsthöhle zugeschwemmt wurde, sah die Erde noch gänzlich anders aus als heute. Der Superkontinent Pangaea war bereits auseinandergebrochen, doch der Atlantik war nur ein schmaler Meeresarm. Wo jetzt Europa liegt, erstreckte sich eine Inselwelt. Das Gebiet des heutigen Deutschlands lag nicht viel weiter im Süden als heute. Allerdings waren die Temperaturen im Zeitalter der Kreide durchweg höher, sodass Experten von einem damaligen subtropischen Klima hierzulande ausgehen. Das Erdmittelalter – Trias, Jura und Kreide – war das Zeitalter der Dinosaurier. Viele der imposanten Dinosaurier wie Tyrannosaurus rex, der heute in Museen bestaunt wird, stammen aus der späten Kreide. Aber schon im Jura hatten sich sehr große Arten entwickelt. In der Unterkreide, dem Zeitalter von Balve, dominierten Iguanodonten als Pflanzenfresser. Funde aus anderen Lagerstätten, etwa im belgischen Bernissart, belegen, dass sie eine Länge von zehn Metern erreichen konnten. In Balve wurden außerdem Sauropoden nachgewiesen, die sogar noch größer waren. Die Raubsaurier waren möglicherweise etwas kleiner, müssen aber groß genug gewesen sein, um mit den Pflanzenfressern fertigwerden zu können. Gefunden wurden Zähne mit feinen Sägekanten verschiedener Raubsaurier, zu denen wahrscheinlich auch ein früher Verwandter von Tyrannosaurus gehörte.

Weil die Fundstelle in Balve einst eine natürliche Abfallgrube war, lassen sich die Fossilien nur schwer datieren. Es fehlen die Gesteinsschichten, die eine sogenannte Stratigrafie erlauben würden. Das umgebende Karstgestein der ehemaligen Höhle hilft nicht weiter, denn es stammt aus dem Devon, ist also fast 250 Millionen Jahre älter. Doch die Ausgräber haben den Zeitraum mit einem Trick eingeengt: Sie untersuchten die Zusammensetzung der Sporen und Pollen, die sich im Dreck fanden. Botanik-Spezialisten konnten ihnen daraufhin ein Datum nennen. Denn die Pflanzenwelt änderte sich im Laufe der Jahrmillionen ebenso wie die Tierwelt.

Nicht nur die Datierung stellte die Forscher vor eine wissenschaftliche Herausforderung, sondern auch die Fundstücke selbst. Viele Knochenfragmente lassen sich nur mit Mühe einer Gattung oder einer Familie zuordnen. Und dazu braucht es Vergleichsmaterial von anderen Fundstellen. Man könnte also erwarten, dass Balve keine neuen Facetten zum Stammbaum der Tierwelt beiträgt. Und doch ist auch das mehrfach gelungen. Denn manchmal genügen schon kleine Teile des Skeletts, um eine Art zu bestimmen. Man muss nur die richtigen Fragmente finden. Bei den Salamandern ist es etwa der erste Halswirbel, der sogenannte Atlaswirbel, der wegen seines komplexen Aufbaus artspezifisch ist. Ein Experte aus St. Petersburg, der einen solchen Wirbel zur Begutachtung bekam, erkannte sofort, dass es sich um eine neue Art handelte – und sogar um eine neue Gattung. Bisher waren aus der Unterkreide, einem Zeitraum von immerhin 45 Millionen Jahren, nur vier verschiedene Salamanderarten aus ganz Europa bekannt. Die Paläontologen nannten ihren Fund Balveherpeton, das „kriechende Tier aus Balve“. Bei den Fröschen ist es der Hüftknochen, der als Merkmalsträger gilt, und bei den Säugetieren sind es die Backenzähne.

Zähne sind das Spezialgebiet von Schwermann, der seine Doktorarbeit darüber geschrieben hat. Besonders begehrt sind in der Paläontologie die Zähne von Säugetieren. Von diesen ist sonst kaum etwas geblieben, und die Zähne dienen als Erkennungsmerkmal von Arten. Der Haken dabei: Die Säuger waren damals kaum größer als eine Maus, ihre Zähne gleichen einem Sandkorn. So etwas findet man normalerweise nur mit viel Glück, da man wegen des großen Aufwands nicht gezielt danach suchen kann. Anders in Balve: Wo es sowieso nur kleine Relikte zu holen gibt, schaut man gleich genau hin. Der Steinbruch hat sich als wahre Schatzkammer für frühe Säuger entpuppt. Die ersten Nachweise für Säugetiere aus der Zeit der Kreide, die man aus Deutschland kennt, stammen von hier. Inzwischen sind rund drei Dutzend Säugetierzähne ans Licht gekommen. Welchen Aufwand die studentischen Hilfskräfte bei Regen und Hitze treiben, um solche Schätze zu bergen, sieht man vor Ort. Der einstige Hohlraum im Kalkstein, der mit fossilienhaltiger Gesteinsmasse verfüllt wurde, misst nur wenige Quadratmeter. Dort hantieren die Helfer mit kleinen Drahtschlingen, pulen hier und dort in den zähen Ablagerungen. Wenn sie mit bloßem Auge etwas Interessantes finden, messen sie es ein und bergen es.

Der Rest des abgeschabten Materials wandert keineswegs auf den Müll. Das Gestein kommt auf eine Plane, wo es trocknen soll. Erst wenn die lehmigen Brocken spröde sind, lassen sie sich mit Wasser aufweichen, sodass sie mögliche fossile Schätze preisgeben. Das Schlämmen ist eine ausgesprochen nasse Arbeit, bei der die Studenten neben Gummistiefeln auch Gummihosen tragen. Das Wasser plätschert unaufhörlich aus einem Schlauch und trennt die Körner voneinander. Dann läuft der Brei – in jeder dreimonatigen Saison etwa 18 bis 20 Tonnen – durch eine Kaskade von Sieben. Das letzte hat eine Maschenweite von gerade einem halben Millimeter. Ob darin ein interessantes Fossil hängengeblieben ist, erschließt sich nicht vor Ort. Man muss später im Museum Korn für Korn durch ein Mikroskop mustern – eine Fleißarbeit, die länger dauert als die Grabung selbst.

Auf den Zahn gefühlt

Die Mühe lohnt sich: Im Sommer 2022 fand sich unter dem Mikroskop sogar der untere Backenzahn eines frühen Tribospheniden. Dieses Tier steht für eine frühe Entwicklungsstufe der Säugetiere, bevor sich Beutel- und Plazentatiere voneinander getrennt haben. Sie sind gewissermaßen unsere wahren Vorfahren, denn alle anderen gefundenen Arten gehören zu Gruppen, die längst ausgestorben sind. Die Backenzähne der Tribospheniden können nicht nur schneiden, um Insekten zu zerlegen – wie es bei den meisten der damaligen Säugetiere der Fall war –, sondern haben auch eine Mahlfunktion entwickelt. Möglicherweise haben sich die Tiere so die Blütenpflanzen, die damals entstanden, als neue Nahrungsquelle erschlossen – und damit den Grundstein für ihren evolutionären Erfolg gelegt. Bisher waren in Europa nur ein halbes Dutzend Zähne dieser Tiere aus der Unterkreide gefunden worden, alle in England. „Seit ich die Grabung in Balve übernommen habe, habe ich davon geträumt, einen solchen Zahn zu finden“, sagt Schwermann. „Jetzt brauchen wir nur noch einen oberen Backenzahn, dann ist der Traum perfekt.“

Säugetiere hatten im Mesozoikum keine Chance, groß zu werden. Denn diese Nische hatten die Dinosaurier besetzt. Das bedeutet aber nicht, dass sie sich nicht weiterentwickelten. Im Gegenteil, inzwischen kennt man eine erstaunliche Vielfalt von Säugetieren aus dieser Zeit. Dazu gehören grabende Formen genauso wie schwimmende und gleitfliegende. Sie lebten auf Bäumen, auf dem Boden und im Boden. Sie ernährten sich von Pflanzen, Insekten und kleinen Wirbeltieren. Die Zähne spielten bei dieser Entwicklung eine große Rolle. Als wichtigstes Werkzeug entschieden sie über die Art der Nahrung. Die Säugetiere haben ihr Repertoire an unterschiedlichen Zahntypen im Laufe der Zeit erstaunlich erweitert, was heute eine Bestimmung der Tiere allein aufgrund eines Zahns erst möglich macht. Die meisten der in Balve gefundenen Säugetiere gehören zur Gruppe der Multituberkulaten, kleinen Pflanzenfressern, die an unsere Nagetiere erinnern. Wie alle damaligen Säuger hatten sie eine lange Schnauze und ein Fell.

Während Säugetiere oder Salamander auf die Art genau bestimmt werden können, wenn man nur einen einzelnen Zahn oder einen Halswirbel findet, ist das bei den Dinosauriern in Balve schwieriger. Denn die großen Knochen sind bis auf kleine Relikte zerbrochen und teilweise abgeschliffen. Allerdings findet man oft jene Teile, die anderswo fehlen: Hand- und Zehenglieder, Teile des Schwanzes oder die kurzen Krallenbeine. Auch wenn ihre genaue Einordnung schwierig ist, können die Fossilien wichtige Erkenntnisse liefern. Denn ihre Substanz ist erstaunlich gut erhalten. Üblicherweise sind solche Überreste versteinert und deshalb sehr schwer. Anders in Balve, so Schwermann: „Es ist fast unheimlich, wenn man einen solchen Knochen in die Hand nimmt.“ Er ist so leicht wie der Knochen eines Koteletts. Es handelt sich letztlich um ein Original, weil er der Mineralisierung weitgehend entging. Dass die Knochen so gut erhalten sind, liegt daran, dass sie im Lehm über die Jahrmillionen luftdicht und feucht verpackt waren. Nicht einmal der Gebirgsdruck konnte ihnen etwas anhaben, denn die Höhlenwände schützten sie. „Die perfekte Zeitkapsel“, sagt Schwermann. Er hat deshalb einen der Knochen zu einem Spezialisten geschickt, der möglicherweise bislang unbekannte Informationen aus der Knochensubstanz selbst gewinnen kann.

Blick in die Kreidezeit

Wie sah es damals also aus im Sauerland? Man kann sich eine subtropische Landschaft vorstellen, in der es auch trockene Phasen gab. Denn zwischen den Fossilien tauchen immer wieder Holzkohlestückchen auf. Es hat also hin und wieder gebrannt. Wiesen gab es noch nicht, auch Blütenpflanzen waren noch rar, sie entwickelten sich erst später zur Dominanz. Nadelbäume beherrschten die Wälder, vermutlich auch Farne. Die auffälligsten Tiere, die ein Beobachter zu sehen bekäme, wären Iguanodonten, die wahrscheinlich in Herden zusammenlebten, ähnlich wie heute Gnus oder Büffel. In Acht nehmen mussten sich die stattlichen Pflanzenfresser vor den Verwandten von Tyrannosaurus. Auch kleine Dinosaurier haben in Balve ihre Spuren hinterlassen. Sowohl Pflanzen- als auch Fleischfresser waren in vielen Größenordnungen vertreten. An den Ufern der Flüsse lauerten mehrere Meter lange Krokodile, in den Gewässern tummelten sich Süßwasserhaie und Knochenfische. Flugsaurier glitten durch die Luft. Schildkröten waren teils handtellergroß, teils meterlang. Mit etwas Geduld hätte ein Beobachter auch das eine oder andere Säugetier sehen können.

In den letzten 20 Jahren haben die Helfer nur einen Bruchteil des fossilführenden Materials abgegraben. Trotzdem kamen jedes Jahr neue, unerwartete Relikte zum Vorschein. Es gebe keine Anzeichen dafür, das sich die Funde in jeder Saison nur noch wiederholen, sagt Schwermann. „Wir können fest mit weiteren Sensationen rechnen.“

Wie recht er hat, zeigte sich am Ende der letzten Grabungskampagne. Anstatt einzelner Zähne fanden die Ausgräber ein drei Zentimeter langes Kieferfragment eines Säugetiers. Eine erste Begutachtung ergab, dass die nächsten Verwandten dieses Tiers in Asien und Nordamerika gelebt haben. Aus Europa lagen bisher keine Belege vor. Die Grabung in Balve geht also weiter.