Unter Chemnitz verbirgt sich ein versteinerter Wald. Forscher nahmen ihn jetzt eingehend unter die Lupe – und stießen auf erstaunliche Relikte aus der Zeit vor 290 Millionen Jahren.
Der Vulkan explodiert immer zur vollen Stunde. Im Foyer des Museums für Naturkunde in Chemnitz weist eine elektronische Tafel auf den nächsten Ausbruch hin. Dann flimmert ein imposanter Katastrophenfilm mit viel Getöse über die Museumsleinwand. Pate stand der Ausbruch des amerikanischen Mount St. Helens 1980. Denn ein ähnlicher Vulkanausbruch hat Chemnitz unter Paläontologen weltweit bekannt gemacht. Das Naturspektakel liegt zwar schon 290 Millionen Jahre zurück, und der Vulkan ist längst verschwunden, doch er hat Spuren hinterlassen: Ein Waldstück, das damals vom gewaltigen Eruptionsdruck umgeworfen und unter einer Glutlawine begraben wurde, versteinerte im Laufe der Jahrmillionen und liegt heute nur wenige Meter unter der Erdoberfläche.
Schon im Mittelalter fanden Anwohner kristallisch glitzernde Stämme, schwer wie Granit. Sie vergruben in der Nähe Tierkadaver und Pflanzen in der irrigen Hoffnung, schöne Versteinerungen zu bekommen. Seit rund 200 Jahren untersuchen Wissenschaftler die attraktiven Zufallsfunde. Als Chemnitz in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts um mehrere Gebiete erweitert wurde, kamen besonders beeindruckende Baumfossilien ans Licht. Viele davon wurden später zu dem „Steinernen Wald” zusammengestellt, der heute im Museum zu sehen ist.
700 Kartons voller Schätze
Doch erst vor Kurzem fand eine wissenschaftliche Grabung statt. Unter der Leitung des städtischen Museums und gefördert durch die Volkswagenstiftung arbeiteten sich Helfer seit April 2008 auf einem 500 Quadratmeter großen Grundstück 5 Meter in die Tiefe. Akribisch dokumentierten sie alle Funde. Und das ist nicht wenig: 700 Kartons füllten sie mit ihren Schätzen, außerdem bargen sie viele meterlange versteinerte Stämme und Äste. Allein 53 Baumstümpfe, die noch aufrecht standen, kamen ans Licht. „Das ist fast nicht zu handhaben”, stöhnt Museumsdirektor Ronny Rößler stolz. Es wird Jahre dauern, um die reiche Ausbeute aufzuarbeiten. Geborgen wurde ein kompletter Ausschnitt eines urzeitlichen Waldes mitsamt Unterholz, Kleingetier und Bodenkrume. Die meisten Fossilien sind in hervorragendem Zustand, viele Pflanzen versteinerten in dem vulkanischen Milieu sogar Zelle für Zelle. So kann man im hohlen Inneren eines Baumstamms noch millimeterkleine Kotkugeln von Insekten erkennen, in denen unverdaute Holzfasern stecken.
Ein solcher Vulkanausbruch, der eine ganze Lebensgemeinschaft konserviert, ist ein Glücksfall für die Paläontologen, ähnlich wie Pompeji für die Archäologen. Er bringt den Traum ein Stück näher, die Vergangenheit wieder lebendig werden zu lassen. Wie also sah es damals in Chemnitz aus – und in der Umgebung, dem heutigen Deutschland? Bei solchen Gedankenspielen darf man nicht vergessen, dass 290 Millionen Jahre eine lange Zeit sind. Gebirge sind seither gewachsen oder wurden abgetragen. Kontinente sind über den halben Globus gewandert, Ozeane haben sich geöffnet oder geschlossen. Kein einziges Stück Ozeanboden ist auch nur annähernd so alt wie der Chemnitzer Wald. Die tiefgreifenden Veränderungen haben die meisten Lebensspuren verwischt. Jede Rekonstruktion steckt deshalb voller Unsicherheiten und Annahmen. Auch die Funde von Chemnitz werfen nur einen schwachen Lichtschimmer auf die dunkle Urzeit.
Als Der Berg Barst
Als sicher gilt der Zeitpunkt des Chemnitzer Vulkanausbruchs. Aus dem Zerfall von Uran, das in Zirkonkristallen des ausgeworfenen Gesteins steckt, haben zwei unabhängige Labors ein Alter von 290,6 plus/minus 1,8 Millionen Jahre errechnet. Der Wald grünte also zu Beginn des Perm, noch im Erdaltertum, dem Paläozoikum, lange vor der Herrschaft der Dinosaurier. Auch der Ablauf des Ausbruchs lässt sich aus der Gesteinsfolge eindeutig rekonstruieren: Zunächst ging mehrfach Ascheregen nieder, der sich als Grauschleier auf die Landschaft legte. Größere Tiere konnten wahrscheinlich fliehen, Äste und Zweige brachen ab. Dann drang innerhalb des Kraters Wasser zum Magma vor. Die Wirkung war ähnlich, wie wenn man Wasser auf brennendes Öl kippt: Es gab eine heftige Explosion, die den Berg zerriss. Die umgestürzten Bäume weisen noch heute wie Kompassnadeln auf das Zentrum des Infernos. Schließlich raste eine Wolke aus glühendem Gestein die Vulkanflanken hinab und deckte die geschundene Landschaft meterdick zu.
Der Vulkan war nicht der einzige in der Region. Im Bereich des heutigen Deutschlands wimmelte es von Feuerspeiern, ähnlich wie heute in Indonesien. Der nächste, der heutige Rochlitzer Berg, lag nur 20 Kilometer nördlich. Auch bei Halle, im Elbetal und im Schwarzwald rumorte die Erde. Die Ursache des starken Vulkanismus war der Zusammenstoß zweier Kontinente: Gondwanaland schob sich von Süden gegen Laurasia, das Europa, Nordamerika und Asien umfasste. Im Perm hatten sich die beiden Platten bereits ineinander verkeilt und bildeten eine einzige Landmasse – den Superkontinent Pangäa. Deutschland lag nahe der Kollisionsfront mit den Resten des erodierten Variszischen Gebirges als Knautschzone. Die Plattengrenze war noch immer geologisch aktiv, weil die Gesteinspakete seitlich aneinander vorbei schrammten. Geographisch lag das damalige Deutschland viel weiter südlich als heute. Es war noch nicht lange her, dass es den Äquator passiert hatte. Unter der heißen Äquatorsonne waren weite Teile des Landes von einem sumpfigen tropischen Regenwald bedeckt gewesen, dessen Reste heute im Ruhrgebiet als Steinkohle abgebaut werden. Als der Chemnitzer Vulkan ausbrach, war Deutschland bereits ein Stück weiter nach Norden gerückt, und das Klima hatte sich verändert: Es war noch immer heiß, aber trockener als zuvor. Die Zeit der immerfeuchten Kohlewälder war vorbei.
Grüne Oasen in der Wüste
In Chemnitz gibt es etliche Indizien für den Klimawandel. So belegen Kalkbänke, dass die Verdunstung den Niederschlag überwog. Denn in regenreichen Gebieten kann sich kein Kalk bilden. Zudem tragen viele Stämme eine Art Jahresringe, die möglicherweise durch den Wechsel von Trocken- und Regenzeiten entstanden sind. Außerdem besitzen die fossilen SchachtelhalmGewächse einen hohen Anteil an Wasserspeichergewebe. Offenbar hatten die Bäume sich auf diese Weise an die zunehmende Trockenheit angepasst. Wahrscheinlich warfen sie obendrein während der Trockenzeit ihre Blätter samt Zweigen ab – denn ihre Seitentriebe sind nicht verholzt, sondern nur krautig. Rößler vergleicht das damalige Klima mit dem heutiger Feuchtsavannen. Allerdings sah der Bewuchs anders aus. Vor allem gab es noch keine Gräser, die heute die Savanne bestimmen. Rößler geht davon aus, dass Deutschland weitgehend wüstenhaft war, fast ohne Vegetation. Nacktes rotes Gestein gab den Ton an. Nur an Wasserstellen, Flüssen und Seen bildeten sich grüne Oasen. Allenfalls zogen sich ein paar schüttere Nadelwälder manche Hänge hinauf. Eine solche weitgehend vegetationslose Landschaft kann den Regen nicht speichern. Das Wasser fließt rasch und heftig ab, sodass die Bäche und Flüsse immer wieder anschwellen. Dadurch erodieren die schutzlosen Berge schneller als heutige bewaldete Gebirge. An ihrem Fuß bilden sich weite Schuttfächer, wie man sie heute etwa in den Dolomiten findet.
Für die Entwicklung der Tier- und Pflanzenwelt war das Perm sehr wichtig. In dieser Zeit spielt das letzte Kapitel des bedeutendsten evolutionären Wandels überhaupt, des Landgangs von Pflanzen und Tieren. Bis vor 400 Millionen Jahren, also etwa 100 Millionen Jahre vor dem Chemnitzer Vulkanausbruch, beschränkte sich das Leben auf die Ozeane. Erst danach eroberten Pflanzen in großem Stil das Land – und bald danach auch die Tiere. Der neue Lebensraum erforderte eine vielfältige Anpassung, die nur schrittweise zu meistern war. Atmung, Fortbewegung, Fortpflanzung – alles musste neu erfunden werden. Welche Klimmzüge dafür nötig waren, lässt sich noch heute an menschlichen Embryonen erkennen, die bis zu ihrer Geburt in Fruchtwasser schwimmen, zunächst sogar mit einer Art Fischschwanz ausgestattet.
Im Perm war die Entwicklung vom Wasser aufs Land schon recht weit fortgeschritten, aber noch nicht abgeschlossen. Bis zu dieser Zeit hatten auf dem Festland Lebewesen dominiert, die dem Wasser schon entstiegen waren, aber mit dem neuen Lebensraum noch nicht so recht klar kamen. Im Tierreich waren das die Amphibien. Sie lebten zwar an Land, legten ihre Eier aber ins Wasser und verbrachten dort als kiemenatmende Larven ihre Kindheit. Das entsprechende Gegenstück im Pflanzenreich waren die Sporenpflanzen, die eine immerfeuchte Umgebung brauchten. Wer heutige Zimmerfarne aus Sporen heranziehen will, muss ein Jahr lang für Feuchtigkeit sorgen.
Farne so hoch wie ein Haus
Die Kohlewälder des Karbon waren das Reich dieser Amphibien und Sporenpflanzen. Bärlappbäume, haushohe Schachtelhalme und Farne dominierten das Grün – schnell wachsend und mit dünnen Stämmen. Gegen Ende des Karbon entwickelten sich Nacktsamer, die Vorläufer der heutigen Nadelbäume. Diese moderneren Pflanzen konnten Trockenheit verkraften. Im folgenden Perm, als das Klima weltweit trockener wurde, übernahmen sie geradezu explosionsartig das Ruder. Das Tierreich brachte parallel dazu die Reptilien hervor, deren Eier mit harten Schalen vor dem Austrocknen geschützt waren. Die ersten Reptilien waren die Urahnen der Dinosaurier, der Säugetiere und letztlich auch des Menschen. Das älteste Reptilien-Ei, das bisher gefunden wurde, stammt etwa aus der Zeit des Chemnitzer Vulkanausbruchs. Allerdings lebten die ersten Reptilien schon früher, gegen Ende des Karbon, wie Knochenfunde belegen.
Der Chemnitzer Wald ist noch karbonisch geprägt, also altertümlich, enthält jedoch schon moderne Elemente. Die Grabung erbrachte Reste von Nadelbäumen, und viele Abdrücke von Nadeln, manche drei Zentimeter lang. Doch es herrschten urtümliche Sporenpflanzen vor, besonders Schachtelhalme und Baumfarne. Zwischen ihnen standen bizarre Medullosen, die lange Farnwedel trugen, aber trotzdem schon zu den Samenpflanzen gehörten. „Wegen der vielen altertümlichen Pflanzen würde man den Wald auf den ersten Blick älter einschätzen, als er ist”, sagt Rößler. Wahrscheinlich war es in der unmittelbaren Umgebung sehr feucht, ähnlich wie in den einstigen Kohlewäldern. Jede Rekonstruktionszeichnung zeigt deshalb einen See. Freilich war das Perm gerade erst angebrochen, der grundlegende evolutionäre Wandel hatte erst begonnen. Im Verlauf der folgenden Jahrmillionen sollte es noch trockener werden, was den Rückgang von Amphibien und Sporenpflanzen beschleunigte.
Der hervorragende Erhaltungszustand der Chemnitzer Fossilien hat schon jetzt, vor der kompletten Auswertung, viele Erkenntnisse geliefert. So kam erstmals das vollständige Wurzelsystem eines Schachtelhalm-Baums ans Licht. „Lehrbuch ade”, kommentiert Rößler den Fund lakonisch. Bisher gingen Paläobotaniker davon aus, dass Schachtelhalme über Rhizome verfügten, aus denen bambusartige Stämme emporwuchsen. Ein Rhizom ist ein verzweigtes Sprossachsensystem, wie es Gartenbesitzer bei Unkräutern wie dem Giersch fürchten. Von dem Rhizom gehen nach unten die eigentlichen Wurzeln, nach oben die Triebe der Blätter aus. Jetzt hat sich aber gezeigt, dass die Pflanzen einen Wurzelstock hatten, ähnlich unseren heutigen Bäumen. Rößler vermutet, dass sich die Schachtelhalme über ein Rhizom vermehrten, von dem aber bei der ausgewachsenen Pflanze nichts übrig blieb.
Filigranes BaumFossil
Auf Rekonstruktionszeichnungen sehen Schachtelhalme stets aus wie Vergrößerungen ihrer kleinen Nachfahren, die heute in Wäldern und Wiesen wachsen: ein gerader Stamm mit sternförmigen Verzweigungen in regelmäßigen Abständen. In Chemnitz wurde nun ein über zehn Meter langer Stamm gefunden, der längste seiner Art weltweit. Er hat mit den üblichen Rekonstruktionen nicht viel Ähnlichkeit. Mit seinen unregelmäßigen Verzweigungen, Verdickungen und Verkrümmungen könnte man ihn glatt für einen modernen Laubbaum halten. Er wurde zum Fossil des Jahres 2010 gekürt.
Wie sah die Chemnitzer Oase aus? Die Bäume, das kann man noch erkennen, waren bis zu 30 Meter hoch und standen dicht genug, um eine geschlossene Decke zu bilden. Wahrscheinlich würde ein heutiger Beobachter wegen der vielen Farne und palmenartigen Bäume an einen tropischen Wald denken. Zu diesem Eindruck tragen auch lianenähnliche Gewächse bei, die an Stämmen empor rankten, sowie Epiphyten und Luftwurzeln. Doch Vogelgezwitscher oder das laute Rufen von Brüllaffen war nicht zu hören. Welche Tiere lebten dort? Diese Frage lässt sich nur grob beantworten, denn die fossile Überlieferung ist in dieser Hinsicht spärlich. In Chemnitz waren vor der Grabung überhaupt keine Reste von Wirbeltieren entdeckt worden, und die Experten rechneten auch nicht mit solchen Funden. Doch dann kam der Zufall zu Hilfe. Die Ausgräber hatten einen undeutlichen Abdruck zunächst für ein pflanzliches Fossil gehalten. Als sie aber ein Foto davon auf dem Computerbildschirm studierten, erkannten sie ein Reptil. Mit dem geschärften Blick gelangen ihnen weitere Funde. Insgesamt spürten sie vier etwa 20 Zentimeter lange eidechsenähnliche Reptilien auf sowie ein kleines Amphib, einen extremitätenlosen Hülsenwirbler. Daneben kam viel Kleingetier ans Licht, Gliederfüßer und Schnecken.
Rieseninsekt in Ritterrüstung
Das reicht natürlich nicht aus, um ein vollständiges Bild der damaligen Tierwelt zu zeichnen. Doch von anderen Fossilienfundstellen sind weitere Lebewesen aus jener Zeit bekannt. Zu den imposantesten Tieren gehörten sicher Libellen, die eine Flügelspannweite von einem Meter erreichten. Die Wasseroberfläche muss sich gekräuselt haben, wenn ein solcher vierflügeliger Gigant über einen Tümpel schwirrte. Auch bei den Tausendfüßern gab es Riesenwuchs. Der größte maß rund zwei Meter Länge, war ziemlich platt und hatte fingerdicke Beine. Sein Schuppenkleid erinnert an eine Ritterrüstung. Das Bein eines solchen Monsters hat man bei der Grabung gefunden. Der Riesengliederfüßer Arthropleura kroch also mit Sicherheit durch den deutschen Perm-Wald. Die übrigen Insekten hatten recht normale Ausmaße und würden uns wahrscheinlich vertraut vorkommen. Schaben krabbelten damals ebenso herum wie Käfer in allen Formen und Größen. Auch Spinnen, eine sehr erfolgreiche Tiergruppe, waren in großer Artenvielfalt vertreten. In Chemnitz fand man einen schönen Abdruck eines Exemplars der Trigonotarbiden – einer Ordnung von Spinnentieren, die noch im Perm ausstarb. Auffällig waren die vielen Landschnecken mit spiraligem Gehäuse auf dem ehemaligen Waldboden. Auch sie sprechen für ein feuchtes Biotop.
Bei den Wirbeltieren wird es schwieriger. Die eidechsenähnlichen Reptilien, von denen man Reste gefunden hat, standen sicher nicht an der Spitze der Nahrungskette. Die größten Landbewohner, die aus jener Zeit bekannt sind, messen rund zwei Meter. Dazu gehört ein krokodilähnlicher Lurch, der an Gewässern lebte und Fische jagte. Versteinerte Reste von ihm fand man in den USA, wo einst ähnliche klimatische Verhältnisse herrschten. Einzelne Knochen kamen auch in Chemnitz zum Vorschein. Wahrscheinlich lebten dort viele Arten kleinerer Ursaurier, wie sie im Thüringer Wald, in der Fundstätte Bromacker, ans Licht kamen, darunter das erste aufrecht laufende Reptil. Es soll ähnlich ausgesehen haben wie Tyrannosaurus rex, maß aber nur 20 Zentimeter.
Vielleicht werden bald auch in Chemnitz solche Kreaturen aufgespürt. Denn eine weitere Grabung ist geplant, noch größer als die erste. Sie soll das paläontologische Erbe der Stadt für den Tourismus erschließen: Der Besucher wird von einer Aussichtsplattform auf einen Teil des Ur-Waldes herabsehen können. Die Stämme werden genauso liegen, wie sie der Vulkan vor 290 Millionen Jahren umgeworfen hat. Dass sie aus hartem Stein bestehen, lässt sich aus der Ferne nur ahnen. ■
Klaus Jacob, bdw-Autor zu Geothemen, würde zu gern einmal eine der Riesenlibellen mit eigenen Augen durch die Luft schwirren sehen.
von Klaus Jacob (Text) und Stefan Schiessl (Illustration)
Die Chemnitzer Unterwelt
Die Eruption vor 290 Millionen Jahren hat vielfältige Spuren unter der sächsischen Stadt hinterlassen. Von dem Vulkan, der sich im Gebiet des heutigen Beutenbergs im Osten von Chemnitz befand, wälzten sich Lawinen aus glühendem Gestein herab. Geologen haben Zeugnisse davon in der Schicht des „Oberen Porphyrtuff” gefunden. Darunter verbirgt sich der versteinerte Wald, der einst in einer grünen Oase am Fuß des Feuerbergs wucherte. Verstreut im Stadtgebiet finden sich Relikte aus der erdgeschichtlichen Epoche des Perm. Eindrucksvoll präparierte Reste des steinernen Waldes zeigt das Chemnitzer Museum für Naturkunde.
Kompakt
· Ein Vulkanausbruch hat den Wald von Chemnitz einst unter einer Glutlawine begraben und bis heute konserviert.
· Tierreste und das erste komplette Wurzelsystem eines Schachtelhalm-Baums zeugen von der einstigen Lebenswelt.
· Deutschland lag damals viel näher am Äquator als heute.
Mehr zum Thema
Lesen
Informationen über das Erdzeitalter des Perm: Peter Rothe GESCHICHTE DER ERDE primus, Darmstadt 2010, € 14,95
Internet
Museum für Naturkunde in Chemnitz: www.naturkunde-chemnitz.de
Forschungsprojekt „Versteinerter Wald”: www.naturkunde-chemnitz.de/ index. php?pg=VW-Project
Informationen zum Perm: www.geophysik.uni-kiel.de/~sabine/ DieErde/Erdgeschichte/perm.html
