Körperfossilien
Zum Beispiel ein Zahn, ein Knochen, eine Schale oder ein Pflanzenrest. Das ursprüngliche Material kann teilweise erhalten oder während der Fossilbildung verändert worden sein.
Biologie · Verstehen und üben
Fossilien und Erdgeschichte
Wie werden aus Resten früherer Lebewesen Fossilien? Entdecke ihre Entstehung, lies Gesteinsschichten und untersuche, wie man das Alter von Funden bestimmen kann.
Das kannst du danach
Fossiltypen und Erhaltungswege unterscheidenRelative und numerische Datierung erklärenSchichten und Halbwertszeiten selbst untersuchen
1 · Fossilien: Spuren früheren Lebens
Fossilien sind erhaltene Überreste oder Spuren von Lebewesen aus der geologischen Vergangenheit. Sie können zeigen, wie Organismen gebaut waren, wie sie lebten und in welcher Umwelt sie vorkamen. Auch Pflanzen, winzige Einzeller und die Spuren eines Tieres können fossil überliefert sein.
Spurenfossilien
Zum Beispiel ein Fußabdruck, ein Grabgang oder versteinerter Kot. Sie gehen auf die Tätigkeit eines Lebewesens zurück. Das Tier selbst muss am Fundort nicht erhalten sein.
Ein Fossil ist kein vollständiger Lebenslauf
Aus einem einzelnen Knochen liest man weder jedes Verhalten noch automatisch die gesamte Abstammung ab. Aussagekräftiger wird ein Fund zusammen mit seiner Lage, seinem Alter und weiteren Befunden.
2 · Wie kann ein Fossil entstehen?
Nach dem Tod werden Organismen meist gefressen, zersetzt oder abgetragen. Fossile Erhaltung ist deshalb eine Ausnahme. Rasche Einbettung, etwa in Schlamm, kann Reste vor Zerstörung schützen. Harte Teile bleiben eher erhalten als weiche; auch der chemische Zustand der Umgebung spielt eine Rolle.
↔ Schaubild bei Bedarf seitlich verschieben.
Mineralische Erhaltung
Mineralhaltiges Wasser kann Poren von Knochen oder Holz ausfüllen: Das nennt man Permineralisation. Beim Ersatz wird ursprüngliches Material durch andere Minerale ersetzt. Beide Vorgänge können zusammen auftreten.
Abdruck und Steinkern
Ein Abdruck hält die Form einer Oberfläche fest. Wird etwa der Innenraum einer Schale mit Sediment gefüllt und verfestigt, kann nach Auflösung der Schale ein Steinkern übrig bleiben.
Weitere Erhaltungsformen
Pflanzen können als dünne, kohlenstoffreiche Reste erhalten sein. Bernstein kann kleine Organismen einschließen. Solche besonderen Bedingungen bewahren andere Informationen als gewöhnliche Knochenfunde.
Eine Auswahl mit Lücken
Weiche Körper, Gebirge mit starker Abtragung und schlecht untersuchte Regionen sind oft unterrepräsentiert. Viele Lebewesen hinterlassen gar keinen auffindbaren Rest. Fehlende Funde beweisen allein nicht, dass eine Form nie existiert hat.
3 · Relatives Alter: Was war früher?
Relativ datieren bedeutet: Ereignisse oder Funde zeitlich ordnen, zunächst ohne Jahreszahl. In einer ungestörten, nicht umgekehrten Sedimentfolge liegt die ältere Schicht unter der jüngeren. Ein Gang, der mehrere Schichten durchschneidet, entstand dagegen später als diese Schichten.
Leitfossilien vergleichen
Eine gut erkennbare, weit verbreitete Art mit vergleichsweise kurzer geologischer Zeitspanne kann helfen, Schichten verschiedener Orte zeitlich zuzuordnen. Bestimmte Ammonitenarten eignen sich dafür; die große Gruppe „Ammoniten“ insgesamt ist zu langlebig für eine enge Eingrenzung.
Den Zusammenhang prüfen
Faltungen können Schichten umkehren. Erosion oder ausbleibende Ablagerung hinterlassen Zeitlücken. Ein älteres Fossil kann herausgelöst und später erneut eingebettet werden. Deshalb reicht „tiefer gefunden“ allein nicht als Altersbegründung.
Eine Grenze zwischen Schichten muss keine plötzliche Katastrophe anzeigen. Sie kann auch einen Wechsel der Ablagerungsbedingungen oder eine längere Unterbrechung festhalten.
4 · Schichten-Labor: Lies den Fundzusammenhang
Wähle einen Fall. Untersuche zuerst die Zeichnung und die ausdrücklich genannten Bedingungen; entscheide dann, welche Aussage daraus folgt.
Vier Situationen im Gelände
Unveränderte Reihenfolge
↔ Schaubild bei Bedarf seitlich verschieben.
Die drei Sedimentschichten wurden nacheinander abgelagert. Sie wurden weder umgekehrt noch gegeneinander verschoben. Welche Schicht ist am ältesten?
Wähle eine Antwort.
5 · Numerisches Alter: Wie viele Jahre?
Eine numerische Datierung liefert ein Alter mit einer Unsicherheit, zum Beispiel 1,80 ± 0,05 Millionen Jahre. Der oft verwendete Ausdruck „absolute Datierung“ bedeutet nicht, dass das Ergebnis fehlerfrei ist. Je nach Material und Altersbereich eignen sich unterschiedliche Verfahren.
Bei der radiometrischen Datierung nutzt man den Zerfall instabiler Atomkerne. Ihre Halbwertszeit ist die Zeit, nach der von sehr vielen ursprünglich vorhandenen Kernen im Mittel die Hälfte noch nicht zerfallen ist. Einzelne Zerfälle sind zufällig; für große Mengen gilt ein gut beschreibbarer Verlauf.
Radiokarbon: vergleichsweise jung
Die C-14-Methode untersucht geeignete kohlenstoffhaltige Reste ehemaliger Lebewesen. Nach dem Tod endet die Aufnahme von Kohlenstoff weitgehend, während vorhandenes C-14 weiter zerfällt. Seine Halbwertszeit beträgt etwa 5.730 Jahre. Die Methode reicht typischerweise bis ungefähr 50.000 Jahre; ein Millionen Jahre alter Dinosaurierknochen lässt sich damit nicht sinnvoll datieren.
Ältere Funde: oft über ihre Umgebung
Für viel ältere Gesteine nutzt man andere Isotopensysteme, etwa Kalium-Argon beziehungsweise Argon-Argon in geeigneten vulkanischen Mineralen. Datierte Aschen ober- und unterhalb einer Fundschicht können deren Alter begrenzen. Dann wird nicht unbedingt das Fossil selbst gemessen.
Eine Uhr braucht einen passenden Start
Radioaktiver Zerfall beginnt nicht erst beim Tod oder bei der Gesteinsbildung. Für die Datierung muss klar sein, welches Ereignis die untersuchte „Uhr“ erfasst und ob später Material hinein- oder herausgelangte. Bei Mineralen ist häufig die Schließung des Isotopensystems entscheidend. C-14-Ergebnisse benötigen außerdem eine Kalibrierung für die Umrechnung in Kalenderalter.
6 · Halbwertszeit-Labor: Die Hälfte wovon?
Bewege den Regler und vergleiche eine, zwei und drei Halbwertszeiten. Beobachte: Es verschwindet jeweils die Hälfte der noch vorhandenen Ausgangskerne. Die Kurve beschreibt nicht die Masse eines schrumpfenden Fossils.
Den Zerfall untersuchen
↔ Diagramm bei Bedarf seitlich verschieben.
25,0 % der Ausgangskerne bleiben
Vergangene Modellzeit: 2.000 Jahre.
Frei gewählte Halbwertszeit: 1.000 Jahre.
Verbleibender Anteil = (½)n
n = Zeit / Halbwertszeit · Für Prozentwerte mit 100 multiplizieren.
n = Zeit / Halbwertszeit · Für Prozentwerte mit 100 multiplizieren.
Beispiel: Nach drei Halbwertszeiten bleiben 100 % → 50 % → 25 % → 12,5 %. Bei der frei gewählten Halbwertszeit von 1.000 Jahren entsprechen drei Halbwertszeiten 3.000 Jahren. Für C-14 sind es 17.190 Jahre im idealisierten Zerfallsmodell.
Vom Modell zur echten Probe
Der Regler ist keine vollständige Datierungssoftware. Ausgangsverhältnisse, Verunreinigungen, Messfehler und Kalibrierung werden nicht berechnet. Auch ein exakt abgelesener Modellwert ist deshalb noch kein genaues Kalenderalter eines Fundes.
7 · Erdgeschichte in großen Abschnitten
Die Erde ist rund 4,54 Milliarden Jahre alt. Eine Million Jahre sind 1.000.000 Jahre; eine Milliarde sind 1.000 Millionen. Die folgenden Grenzen sind gerundet. Die Karten sind eine Übersicht und keine maßstäbliche Zeitleiste.
Präkambrium · bis etwa 540 Mio. Jahre vor heute
Dieser Sammelbegriff umfasst die sehr lange Zeit vor dem Kambrium. Darin entstanden frühes Leben, eine zunehmend sauerstoffreiche Umwelt und später auch vielzellige Lebensformen. „Präkambrium“ ist keine einzelne Ära gleichen Ranges wie das Erdmittelalter.
Erdaltertum · etwa 540–252 Mio. Jahre
Im Paläozoikum diversifizierten sich viele Tiergruppen. Pflanzen und Tiere besiedelten das Land; unter anderem entstanden frühe Landwirbeltiere. Das Erdaltertum endete mit einem besonders großen Massenaussterben.
Erdmittelalter · etwa 252–66 Mio. Jahre
Das Mesozoikum umfasst Trias, Jura und Kreide. Viele Dinosaurierlinien entstanden, ebenso frühe Säugetiere und Vögel. Am Ende der Kreide starben die nicht zu den Vögeln gehörenden Dinosaurier aus; Vögel gehören zu den überlebenden Dinosauriern.
Erdneuzeit · seit etwa 66 Mio. Jahren
Im Känozoikum entwickelten sich unter anderem viele heutige Säugetier- und Vogelgruppen. Die menschliche Evolutionsgeschichte gehört zu einem sehr späten Teil dieser langen Erdgeschichte. Homo sapiens existiert erst seit ungefähr 300.000 Jahren.
Eine zeitliche Grenze ist eine Hilfe zur Gliederung, keine weltweite Pause der Evolution. Viele Linien reichen über mehrere Abschnitte hinweg. Die formalen Grenzen der internationalen Zeitskala sind genauer als die hier gerundeten Schulwerte.
8 · Was Fossilien über Evolution verraten
Aufeinanderfolgende Funde dokumentieren Veränderungen, ausgestorbene Formen und Merkmalskombinationen, die heutige Lebewesen nicht mehr besitzen. Zusammen mit vergleichender Anatomie und genetischen Daten helfen sie, Verwandtschaft zu rekonstruieren. Ein Fossil mit einer interessanten Merkmalskombination muss jedoch nicht der direkte Vorfahr einer heute lebenden Art sein.
Kurzer Begriffscheck
Ein Fossil liegt in einer ungestörten Folge zwischen einer 2,0 und einer 1,6 Millionen Jahre alten Asche. Welche Aussage ist bei passendem Fundzusammenhang gerechtfertigt?
Wähle eine Antwort.
12 Aufgaben: verstehen, anwenden und begründen
Löse zuerst selbst. Ein Tipp hilft beim Einstieg; die Lösung zeigt die fachliche Begründung.
1 · Unterscheide Körper- und Spurenfossilien an je einem Beispiel.
Tipp anzeigen
Was blieb übrig: ein Körperteil oder eine Tätigkeit?
Lösung anzeigen
Ein Zahn ist ein Körperfossil. Ein Fußabdruck ist ein Spurenfossil, denn er dokumentiert eine Tätigkeit und nicht den Körper selbst.
2 · Warum fossilieren harte Schalen häufiger als weiche Körper?
Tipp anzeigen
Denke an Zersetzung und mechanische Zerstörung.
Lösung anzeigen
Harte Teile widerstehen vielen Zerstörungsprozessen länger. Das erhöht ihre Erhaltungschance. Dennoch werden auch viele Schalen zerstört, und unter besonderen Bedingungen können weiche Teile erhalten bleiben.
3 · Unterscheide mineralischen Ersatz und Abdruck.
Tipp anzeigen
Bleibt Material oder eine Form zurück?
Lösung anzeigen
Beim Ersatz treten andere Minerale an die Stelle ursprünglichen Materials. Ein Abdruck bewahrt die Form einer Oberfläche im umgebenden Material; der ursprüngliche Körperteil muss dabei nicht erhalten bleiben.
4 · Ordne A, B und C im ersten Schichtenfall von alt nach jung.
Tipp anzeigen
Die Schichten sind nicht umgekehrt worden.
Lösung anzeigen
C → B → A. Neue Sedimente wurden über älteren abgelagert. Ohne die genannte ungestörte Lagerung wäre eine solche Reihenfolge nicht automatisch gesichert.
5 · Warum ist Gang D jünger als die von ihm geschnittenen Schichten?
Tipp anzeigen
Was musste zuerst existieren?
Lösung anzeigen
Die Schichten waren bereits vorhanden, als das Magma eindrang. Der später erstarrte Gang ist deshalb jünger als diese Schichten. Daraus folgt noch keine Jahreszahl.
6 · Ein altes Fossil liegt in jungem Flusskies. Ist das ein Widerspruch?
Tipp anzeigen
Untersuche den Fall Umlagerung.
Lösung anzeigen
Nein. Ein bereits fossil erhaltener Rest kann aus älterem Gestein herausgelöst, transportiert und erneut abgelagert worden sein. Sein Alter und das Alter der neuen Ablagerung unterscheiden sich dann.
7 · Eine Fundschicht liegt zwischen 2,0 und 1,6 Millionen Jahre alten Aschen. Was folgt?
Tipp anzeigen
Nenne einen Bereich und die notwendigen Bedingungen.
Lösung anzeigen
Bei ungestörter Lagerung, frisch abgelagerten Aschen und nicht umgelagertem Fund ergibt sich ungefähr 1,6–2,0 Millionen Jahre. Messunsicherheiten müssen in einer realen Untersuchung zusätzlich berücksichtigt werden.
8 · Wie viel bleibt nach vier Halbwertszeiten von den Ausgangskernen?
Tipp anzeigen
Halbiere den verbleibenden Anteil viermal.
Lösung anzeigen
100 % → 50 % → 25 % → 12,5 % → 6,25 %. Es werden nicht jedes Mal 50 Prozentpunkte abgezogen.
9 · Im Modell bleiben 25 %. Die Halbwertszeit beträgt 1.000 Jahre. Welche Zeit passt?
Tipp anzeigen
Wie oft wurde aus 100 % die Hälfte?
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Zwei Halbwertszeiten: 2 × 1.000 = 2.000 Jahre. Das Ergebnis setzt die Bedingungen des idealisierten Modells voraus.
10 · Warum ist C-14 für einen 100 Millionen Jahre alten Dinosaurierfund ungeeignet?
Tipp anzeigen
Vergleiche Alter und typischen Messbereich.
Lösung anzeigen
Das Alter liegt weit jenseits des typischen Bereichs von etwa 50.000 Jahren. Es wäre zu wenig ursprüngliches C-14 nachweisbar. Geeignete ältere Gesteine beziehungsweise vulkanische Schichten werden mit anderen Verfahren datiert.
11 · Beweist eine Lücke in der Fossilfolge, dass es dort kein Leben gab?
Tipp anzeigen
Was beeinflusst Erhaltung und Entdeckung?
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Nein. Zersetzung, fehlende Ablagerung, Erosion, ungünstige Erhaltung oder noch unentdeckte Fundstellen können Lücken verursachen. Man muss mehrere unabhängige Hinweise zusammenführen.
12 · Korrigiere: „Am Ende der Kreide starben alle Dinosaurier aus.“
Tipp anzeigen
Welche heutige Tiergruppe gehört dazu?
Lösung anzeigen
Die nicht zu den Vögeln gehörenden Dinosaurier starben aus. Vögel sind eine überlebende Dinosaurierlinie. Ein Massenaussterben löscht nicht automatisch alle verwandten Linien aus.
Für den Unterricht: Erst den Fund beschreiben, dann deuten
Einstieg: Ordnet Bilder von Schalen, Fußabdrücken und Pflanzenresten den Fossiltypen zu.
Erarbeitung: Begründet im Schichten-Labor jede Altersaussage mit einem konkreten Befund. Nennt auch die vorausgesetzten Bedingungen.
Vertiefung: Zeichnet die Halbierung von 100 Ausgangskernen als Rechenmodell und vergleicht sie mit der Kurve.
Transfer: Verbindet die Datierung mit der Evolution des Menschen: Was können datierte Funde zeigen, und was bleibt offen?
Passende Materialien zum Weiterlernen
Kostenlos · PDF mit LösungenFossilien und Erdgeschichte
Wende die Begriffe und Zusammenhänge in passenden Aufgaben an.
Arbeitsblatt ansehen →
Kostenlos · PDF mit LösungenEvolutionsbelege: Homologie und Analogie
Wende die Begriffe und Zusammenhänge in passenden Aufgaben an.
Arbeitsblatt ansehen →Fachliche Vertiefung: British Geological Survey · Fossils · Smithsonian · Dating · ICS · Internationale Zeitskala, Version 2024/12. Weitere Quellen sind bei den jeweiligen Inhalten verlinkt. Eigene Erklärungen, Aufgaben und Schaubilder. Gezeichnete Schichtfälle sind Unterrichtsbeispiele; Fossilzeitspannen sind gerundete Orientierungswerte. Klassenstufen und Vertiefung unterscheiden sich nach Bundesland und Schulart.