Fossilien erkennen: Entstehung und Alter verstehen

Tote Lebewesen werden meist durch Kleinstlebewesen, Aasfresser und Witterung zersetzt. Eine schnelle Bedeckung durch Sediment, also abgelagerten Sand oder Schlamm, erhöht die Chance auf Erhaltung und kann Sauerstoff und äußere Einwirkungen abschirmen. Weichteile zersetzen sich meist zuerst; Knochen, Zähne und Schalen halten oft länger. Weitere Sedimente lagern sich ab. Wasser bringt gelöste Stoffe in die Überreste; Minerale füllen Hohlräume oder ersetzen ursprüngliches Material. Gleichzeitig können sich die Sedimente unter Druck verfestigen. Druck allein macht keinen Stein aus einem Knochen. Erdbewegungen können die Schichten heben; Wind, Wasser und Eis tragen Gestein ab. Diese Erosion legt das Fossil wieder frei.

Körperfossil und Spurenfossil beschreiben, was erhalten ist. Eine Schale oder ein Blattabdruck bewahrt Körpermaterial oder dessen Form; eine Fährte oder Fraßspur bewahrt Spuren einer Tätigkeit. Die Erhaltungsform beschreibt dagegen, wie ein Zeugnis erhalten blieb. Ein Abdruck entsteht im weichen Untergrund. Beim Steinkern füllt Sediment einen Schaleninnenraum, versteinert, und die Schale löst sich später auf. Kleine Organismen oder Pflanzenteile können in Baumharz eingeschlossen werden, das zu Bernstein wird. Kälte oder Trockenheit können ausnahmsweise empfindliche Teile bewahren. Fossiler Kot heißt Koprolith. Die genaue Einteilung kann je nach Darstellung variieren.

Relative Altersbestimmung ordnet Funde als älter oder jünger ein. In ungestörten Sedimentschichten liegen jüngere Schichten gewöhnlich über älteren; die Lage gibt noch keine Jahreszahl. Ein Leitfossil stammt aus einer weit verbreiteten Art oder engen Gruppe, die nur geologisch kurze Zeit vorkam. Bestimmte Ammonitenarten eignen sich dafür; diese Meerestiere hatten meist spiralig gerollte Schalen.

Absolute Altersbestimmung liefert eine zahlenmäßige Schätzung mit Unsicherheit. Radiometrische Verfahren nutzen den Zerfall instabiler Atomkerne mit bekannter Rate. Die Radiokarbonmethode untersucht erhaltenen ursprünglichen Kohlenstoff in vergleichsweise jungen, ehemals lebenden Resten. Für Millionen Jahre alte Fossilien ist dafür zu wenig radioaktiver Kohlenstoff vorhanden. Ihr Alter wird häufig indirekt über geeignete Minerale in vulkanischen Schichten über oder unter dem Fund eingegrenzt.

Beide Wege haben Bedingungen: Schichten dürfen nicht umgekippt sein, und ein älteres Fossil darf nicht aus seiner alten Schicht ausgewaschen und später erneut abgelagert worden sein. Für jede Zahlenangabe braucht man eine geeignete Probe und Methode.

Ein Fossil liefert Hinweise, aber keine vollständige Lebensgeschichte. Körperreste können früheres Vorkommen und Körperbau zeigen; der Fundort und begleitendes Gestein geben Hinweise auf die Umwelt. Zeitlich geordnete Folgen können Veränderungen von Merkmalen, Auftreten und Verschwinden von Gruppen zeigen. Spuren können Bewegung oder Verhalten nahelegen. So lässt sich untersuchen, wie Leben und Umwelt sich in der Erdgeschichte wandelten.

Evolution verändert erbliche Merkmale von Populationen über Generationen. Eine Population umfasst Lebewesen derselben Art in einem Gebiet. Fossilfolgen stützen die Evolution, weil sie zeitliche Veränderungen dokumentieren. Einzelne Funde belegen aber keine direkte Ahnenreihe. Dazu müssen Alter, Merkmale und weitere Belege verglichen werden.