Pressedienst Forschung Aktuell 02/2006

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27.Januar 2006

 

Die Farben der Qigu-Formation.

Die Farben der Qigu-Formation.
Foto: Oliver Wings
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Anfahrt zu den Ausgrabungen in der Wüste.

Anfahrt zu den Ausgrabungen in der Wüste.
Foto: Oliver Wings
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Fossile Koniferenbaumstämme.
Foto: Oliver Wings
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Fossile Koniferenbaumstämme

Fossile Koniferenbaumstämme.
Foto: Oliver Wings
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Detailansicht eines versteinerten Baumstammes.

Detailansicht eines versteinerten Baumstammes. Das Holz ist durch Kieselsäure (Quarz) ersetzt worden, wobei häufig noch originale Strukturen wie Jahresringe erhalten geblieben sind.
Foto: Hans-Ulrich Pfretzschner
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Einige der noch in Originallage erhaltenen Baumstümpfe sind zum Schutz vor Raubgräbern eingezäunt.

Der vermessene fossile Wald im Junggar-Becken. Einige der noch in Originallage erhaltenen Baumstümpfe sind zum Schutz vor Raubgräbern eingezäunt.
Foto: Hans-Ulrich Pfretzschner
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Langhalsige Saurier fraßen in den Baumkronen der Araukarien

Eine Momentaufnahme aus der Zeit des Jura im chinesischen Junggar-Becken

Wie es zur Zeit des Jura vor 205 bis 145 Millionen Jahren auf der Erde ausgesehen haben könnte, lange bevor es Menschen gab, das regt heute die Fantasie vieler Menschen an. Doch was man über die Zeit der Dinosaurier und ihre damalige Umwelt sicher sagen kann, ist mühsam zu erforschen – und ein vollständiges Bild wird wohl nie zu bekommen sein. Der Paläontologe Prof. Hans-Ulrich Pfretzschner vom Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen hat zusammen mit seinem Team und chinesischen Forschern ein Mosaiksteinchen beigetragen: Bei der Fossiliensuche im Junggar-Becken im Nordwesten Chinas haben die Wissenschaftler nicht nur etwa 160 Millionen Jahre alte Knochen und Zähne von Sauriern und kleinen Säugetieren gefunden und klassifiziert, sondern auch einen fossilen Wald aus der Zeit des Oberjura eingehend untersucht und am Computer rekonstruiert.

Das chinesische Junggar-Becken befindet sich zwischen Kasachstan im Westen und der Mongolei im Osten. Die Wissenschaftler haben bei ihren bereits mehrjährigen Untersuchungen nun weitere Wüstenbecken hinzugenommen, die ebenfalls von Gebirgen wie dem Himalaya und dem Altai-Gebirge begrenzt sind. „In den Becken gibt es ungestörte Sedimentablagerungen: von der oberen Kreide vor 80 Millionen Jahren bis zurück in die Zeit des Perms vor etwa 300 Millionen Jahren“, sagt Hans-Ulrich Pfretzschner. Besonderes Interesse hat der Forscher an den Faunen der Jura- und Kreidezeit. „Bis zur mittleren Kreidezeit waren die Tiere endemisch, das heißt, sie kamen nur dort, in den Gebieten des heutigen Asiens, vor“, sagt er. Zur Zeit des Oberjura bis in die Unterkreide war westlich des Untersuchungsgebiets eine Meeresstraße, die Europa von Asien getrennt hat. „Erst in der Oberkreide konnten Tiere nach Europa und Amerika auswandern.“ Doch im vergangenen Jahr legten die Tübinger Wissenschaftler ihr Hauptaugenmerk auf die Erforschung der Reste eines fossilen Waldes, den nordamerikanische Geologen 1990 im Junggar-Becken nördlich des Ortes Qitai entdeckt hatten.

Die Tübinger Forscher haben sich von der Zwei-Millionen-Stadt Urumqi aus zu den flachen Hügelketten in der Wüste des Junggar-Beckens aufgemacht. „Die Fundplätze sind nur durch mehrstündige Anfahrten durch schwieriges Gelände zu erreichen“, beschreibt Dr. Oliver Wings aus Pfretzschners Team die Arbeitsbedingungen. Es gibt zum einen bis zu 25 Meter lange liegende Baumstämme, für die Forschung noch interessanter sind aber etliche aufrecht stehende fossile Baumstümpfe, deren Holz über die Jahrmillionen verkieselt ist. Das Holz stammt von Araukarien, einer Koniferengruppe zu der auch noch die heutigen Zimmertannen gehören: „Man weiß, dass die damals sehr verbreitet waren. Araukarien sehen auch heute noch am Anfang in der Gestalt wie ein Tannenbaum aus, später bilden sie einen Schirm, ähnlich wie Pinien“, erklärt Oliver Wings. Die Bäume, so konnten die Wissenschaftler feststellen, haben sehr flach gewurzelt, teilweise sind im Stammquerschnitt noch Jahresringe zu erkennen. „Wenn man den Querschnitt durch einen heutigen Baumstamm mikroskopisch untersucht, sieht man, dass sich im Frühjahr große Wasserleitgefäße bilden, im Sommer etwas kleinere. Im Herbst wird die Wachstumsaktivität immer geringer, die Zellen bis zum Wachstumsstillstand im Winter immer kleiner“, sagt Hans-Ulrich Pfretzschner. Im chinesischen Fossilienwald sehe das Bild ganz anders aus: auf etwa 80 Lagen großer Zellen folgen im Stammquerschnitt nur zwei bis drei Lagen mit kleinen Zellen. Die Bäume haben ihre Wachstumsaktivität im Jahreszyklus jeweils sehr plötzlich eingestellt. „Das ist ein Hinweis auf ein stark saisonales Klima“, sagt der Forscher, „ein so genanntes Megamonsunklima“ – mit warmen, feuchten Sommern und trockenen, kalten Wintern.

Die fossilen Baumstämme wurden erfasst und ihre exakte Position bestimmt.

Die fossilen Baumstämme wurden erfasst und ihre exakte Position bestimmt.
Foto: Oliver Wings
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Die Tübinger Forscher haben eine Positionskarte angelegt, auf der die 65 erhaltenen Baumstümpfe des jurassischen Waldes eingezeichnet sind. Aus dem Stammdurchmesser der Stümpfe, der maximal 2,90 Meter betrug, lässt sich die Höhe der Bäume zu ihren Lebzeiten rekonstruieren: Der höchste Baum lag bei 44 bis 45 Metern, im Mittel waren die Bäume 27 Meter hoch. „Es ließ sich noch erkennen, dass sie an einem Fluss gestanden haben, der etwa fünf Meter tief und etwa 80 Meter breit war und in langen Mäanderschleifen geflossen sein muss. Am Rand sind die Araukarien als lichter Wald gewachsen“, sagt Pfretzschner. Die Biomasse, die in diesem Wald produziert wurde, sei heutigen Wäldern vergleichbar. Neben den Baumstümpfen hat man Fossilien von Mamenchisauriern gefunden, diese zu den sauropoden Dinosauriern zählenden Tiere wurden etwa 12 bis 14 Meter groß. Reste ihrer Gebisse zeigen, dass sich die Tiere von Pflanzen ernährt haben. Nach den Erkenntnissen der Tübinger Forscher könnten sie im Kronendach der Bäume gefressen haben. Damit hätten sie im Ökosystem eine ähnliche Rolle gehabt wie die heutigen Giraffen. „In der derzeit in Deutschland aktiven Forschergruppe 'Sauropodenbiologie' haben Tierernährungswissenschaftler die Nährstoffgehalte der Araukarienblätter untersucht und halten sie als Futter für gut geeignet. Sie wollen nun quantitativ berechnen, wie viel ein Mamenchisaurier an Futter gebraucht hat“, erzählt Wings. Die größeren Saurier seien wahrscheinlich im Winter jeweils ein paar hundert Kilometer Richtung Meer gewandert, wegen des stark saisonalen Klimas. „Dort hat man auch einige Skelette der gleichen Mamenchisaurier gefunden, was diese Hypothese stützt“, sagt Pfretzschner.

Der Fundplan der vermessenen Baumstümpfe.
Die Wuchsformen der Koniferen, die den jurassischen Wald gebildet hatten, können sehr unterschiedlich gewesen sein.
Der im Computer rekonstruierte Wald

Der Fundplan der vermessenen Baumstümpfe. Der durch Linien abgetrennte mittlere Teil ist nicht mehr erhalten, die dort vorhandenen Baumreste sind durch Erosion verloren gegangen – heute befinden sich an diesen Stellen kleine Täler.
Abb.: Hans-Ulrich Pfretzschner
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Die Wuchsformen der Koniferen können sehr unterschiedlich gewesen sein. Höchstwahrscheinlich handelte es sich um Araukarien, die je nach Art einen unterschiedlichen Astansatz besaßen und daher auch als Nahrung für unterschiedliche Dinosaurier gedient haben können. (im Bsp:der sauropode Dinosaurier Mamenchisaurus)
Abb.: Hans-Ulrich Pfretzschner
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Der im Computer rekonstruierte Wald erlaubt Rückschlüsse darauf, welche Dinosaurier sich noch problemlos zwischen den Stämmen bewegen konnten und für welche der Wald bereits zu dicht war.
Abb.: Hans-Ulrich Pfretzschner

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Außerdem wurden am Fuß des Tianchan-Gebirges Fossilien jurassischer Kleinsäuger gesucht. Diese Tiergruppe ist erst in der Trias – vor etwa 225 Millionen Jahren – entstanden. Von Urumqi aus wurde auch eine bereits bekannte Fundstelle mit Wirbeltierfossilien weiter ausgebeutet. Dazu mussten Werkzeuge wie Spitzhacken und Spaten einen schmalen Fußpfad hinaufgetragen werden, die Fundstelle liegt in der Trockensteppe. „Wir müssen dort die oberen Schichten abtragen, an der Basis ist ein Band voll von Knochensplittern“, erzählt Pfretzschner. Das abgetragene Gestein haben die Forscher in 30 bis 40 Kilo schwere Säcke verpackt, die mit Hilfe eines Pferdes samt Führer an den nächstgelegenen Fluss transportiert wurden. Dort haben die Paläontologen eine Schlämmanlage gebaut. Die Gesteinsbrocken werden durch Behandlung mit Wasserstoffperoxid auseinandergebrochen. Im Gesteinsschlamm stecken zum Beispiel stecknadelkopfgroße Zähnchen, die von einem Sieb zurückgehalten werden. „Im Jahr 2005 haben wir etwa 1,4 Tonnen Gestein abgebaut und nach dem Schlämmen auf etwa 80 Kilogramm reduziert“, sagt Pfretzschner. Geübte Studenten sortieren nun Schildkrötenknochen, Fischreste, Dinosaurier- und Säugerzähne und andere paläontologische Kostbarkeiten aus.

Abbau mikroskopisch kleiner Reste von Säugern im so genannten Bonebed
Ein ortsansässiger Bauer half beim Abtransport.

Die mikroskopisch kleinen Reste von Säugern und anderen Wirbeltieren finden sich nur im so genannten Bonebed konzentriert. Größere Brocken der dünnen Gesteinsschicht werden hier mit Hacke und Schaufel abgebaut und in Säcke gefüllt.
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Das Sediment wurde zuerst mit Wasserstoffperoxid behandelt und dann durch ein Sieb gewaschen, um kleine Fossilien herauszusortieren.
Foto: Oliver Wings

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Ein ortsansässiger Bauer half mit seinem Pferd beim Abtransport der mit Probenmaterial gefüllten Säcke.
Foto: Hans-Ulrich Pfretzschner

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Vom Vorjahr gab es 1,7 Tonnen Gestein, in denen bis heute 22 Säugerzähne gefunden wurden“, berichtet Oliver Wings. Allein zehn davon wurden Docodonten zugeordnet – kleinen Säugetieren der Jurazeit mit maulwurfsähnlicher Lebensweise, die zu einem heute ausgestorbenen Zweig des Säugerstammbaums gehörten. „Sonst gilt eine Fundstelle bereits als reichhaltig, wenn ein Zahn auf eine Tonne Gestein zu finden ist“, erklärt Pfretzschner. Zum Vergleich: vorher seien aus ganz Asien gerade zwei Docodonten-Zähne bekannt gewesen. Zum ersten Mal war nun auch ein millimetergroßer Zahn aus einem Oberkiefer dabei. Davon haben die Forscher präzise Abgüsse gemacht und den Zahn auf einem Mikromanipulator mit einem in alle Richtungen drehbaren Arm gegenüber von einem Unterkieferzahn positioniert. Auf diese Weise konnten die Forscher ein weiteres winziges Detail aus dem Jura in Szene setzen: „Wir haben dann die Stadien eines Kauschlages bei der Kieferbewegung der Docodonten erstmals in einem Film festgehalten, das hat bei anderen Wissenschaftlern Aufsehen erregt“, berichtet Pfretzschner. In diesem Jahr werden die Ausgrabungen im Junggar-Becken weitergehen.

Nähere Informationen:

Dr. Oliver Wings
Institut für Geowissenschaften
Arbeitsbereich Biogeologie und Angewandte Paläontologie
Keplerstraße 17
72074 Tübingen
Tel. 0 70 71/2 97 3057
Fax 0 70 71/29 52 17
E-Mail oliver.wings@uni-tuebingen.de

Die Säugetierfunde aus der Grabung der Universität Tübingen unter dem Rasterelektronenmikroskop
Speziell entwickelte Apparatur zur Erforschung der Okklusion (Verhalten beim Zubeissen)
Nahaufnahme der bei dem Experiment verwendeten Zähne.

Die Säugetierfunde aus der Grabung der Universität Tübingen in der Tortunhe-Formation, südwestlich von Urumqi. Die mit dem Rasterelektronenmikroskop gemachten Aufnahmen zeigen die mikroskopisch kleinen Zähne von frühen Säugetieren
Foto: Hans-Ulrich Pfretzschner
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Diese speziell entwickelte Apparatur diente dazu, die Passform der gefundenen Säugerzähne und deren Okklusion (Verhalten beim Zubeissen) zu erforschen.
Foto: Hans-Ulrich Pfretzschner

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Nahaufnahme der bei dem Experiment verwendeten Zähne. Die optimalen Bewegungen beim Kauen der ausgestorbenen Tiere konnten so erforscht werden.
Foto: Hans-Ulrich Pfretzschner

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EBERHARD KARLS UNIVERSITÄT TüBINGEN
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Janna Eberhardt
Wilhelmstr. 5
72074 Tübingen
(07071) 29 - 77853 - Fax: (07071) 29 - 5566
E-Mail: janna.eberhardt@uni-tuebingen.de

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© Copyright / Stand: 27.01.2006