Tierphotographie: Achat-Felsenschnecke

Chilostoma achates - Achat-Felsenschnecke auf Kalkschiefer, 1.500m SH, Venntal, Tirol (4. Mai 2017).

Geo-Mythologie: Fossilien im Volksglauben - Donnerkeil und Krötenstein

Die wahre Natur von Fossilien als Reste ehemaliger Organismen ist seit ungefähr 200 Jahren bekannt, aber schon lange zuvor wurden Fossilien gefunden, allerdings im Licht von Mythen erklärt. Laut Volksglauben bringt der einschlagend Donner die „Donnersteine“ bzw. „Donnerkeile“ mit sich, bzw. während eines Gewitters fallen sie zu Boden. Die Steine werden als „ähnlich einen Spitzhammer, hinten platt und vorne mit mehreren Spitzen versehen“ und stets „mit Maggen (Dellen) behaftet“. Es handelte sich dabei zumeist um zufällig aufgefunden prähistorische Artefakte oder echte Fossilien. Diese Fundstücke waren äußerst begehrt, da sie angeblich von Blitzschlag schützten, der Volkskundler und Sagensammler Johannes Adolf Heyl berichtet in seine „Volkssagen aus Tirol" (1897) das „nur zwei Wälschnovener das Glück gehabt haben, einen Thunderstoan zu finden, der alte Tschandl und der alte Kundl. Beide bewahrten ihn wie ein Heiligtum auf.“
Die Belemniten (von griechischen belemnon= Wurfspieß) sind Innenschale ausgestorbener Weichtiere. Als Fossilien relativ häufig zu finden, wurden sie im Volksglauben auch als Donnerkeile gedeutet. Da sie während eines Sturms entstanden konnten sie auch, so das verbreitete Volkswissen,  gegen Stürme und Blitzschlag schützen - Gleiches wurde mit Gleichem bekämpft.
Nach anderen Deutungen wurden Belemniten von Alben (bösen Geistern) und Hexen auf Menschen abgeschossen, um einen Hexenschuss zu verursachen. Daher auch der Name „Albschoss“ oder „Hexepfeil“.
 

Belemniten - Schlachtfeld, Kalzit und Pyrit, Rußland.

Donnerkeil bzw. Donner- oder Blitzstein war aber auch die Bezeichnung für die fossilen Gehäuse von Seeigeln. „Ein Haus, in welchem ein Donnerkeil, d.i. eine sogenannte Streitaxt aus einem Hünengrabe, oder ein Grummelstein, ein versteinerter Seeigel aufbewahrt und bei einem Gewitter auf den Tisch gelegt wird, kann nicht vom Blitz getroffen werden“ (Strackerjan 1909). Seeigel wurden auch als Schlangeneier bezeichnet bzw. Krötensteine. Ihre Herkunft war teilweise rätselhaft, nach einer Legende konnten sie auch im Kopf einer lebenden Kröte gefunden werden: „Der Krötenstein ist im Haupt einer Kröte verborgen...Eine Kröte wird… in ein Kästlein gestoßen, in die Sonne, wo sie am härtesten und stärksten scheint, gestellt, daselbsten etliche Tage gelassen und mit Durst wohl abgemagert, bis sie den Stein als eine Last ihres Kopfes abzulegen und dadurch das Maul von sich zu geben gezwungen wird („Der Glückliche und Landfahrende Hausarzt“, 1712). 

Krötensteine, in Wahrheit fossile Seeigel, nicht bestimmter Jura-Seeigel und Schizaster sp.

Zitat: Gewisse vornehme, aber nicht uneigennützige Kreise...

"Gewisse vornehme, aber nicht uneigennützige Kreise haben mit Vorurteile und Engstirnigkeit vorgeworfen; zu diesen Angriffen brauche ich mich nicht zu äußern. Ein friedlicher Mensch, der auf diese Weise angegriffen wird, kann sich nicht wehren. Doch Sie, mein Freund, wissen, welch geringe Bedeutung ich meinen wissenschaftlichen Arbeiten in den Alpen beimesse. Ich habe das wirklich nicht nötig. Was die Gletscher und die Berge mir bedeuten, geht weit über wissenschaftliches Interesse hinaus. Für mich waren sie Quellen des Lebens und des Glücks. Sie haben mir majestätisches Bilder und Erinnerungen geschenkt, die niemlas verblassen werden. Sie haben mich mit allen Fasern den Segen einer vollkommenen menschlichen Natur spüren lassen, welche Geist, Seele und Körper mit einer Harmonie und Kraft zusammenwirken lässt...[]"
Physiker John Tyndall (1820-1893)

Oetzthaler Ferner, gesehen vom Gurgler See. Kolorierter Stahlstich von Friedrich Würthle (1852/55).

Almen, Klimawandel und Gletschervorstöße

Ein sich wiederholendes Thema in Mythen rund um Gletscher ist das Eis als Strafe für die Verschwendung von natürlichen Reichtum in einem, heute vergangenen, goldenen Zeitalter.

Laut Sage soll sich wo heute die Pasterze befindet einst eine herrliche Alm ausgebreitet haben. Als aber die reichen Einheimischen einen armen Bettler verjagten, rückte das Eis heran um die Alm und die herzlosen Menschen unter sich zu begraben. Ähnliche Sagen gibt es vom Vernagt Ferner (Ötztaler Alpen), Marmolata (Dolomiten), Mer de Glace (Mont Blanc), Lötschenalm (Schweizer Wallis), Blüemlisalp (die übergossene Alm, Schweizer Thun) und Dachstein-Gebirge. Der Übergossene Alm/Blümelisalp-Sagentyp ist bis um 1700 nachweisbar. Vielleicht hat dieser Sagentyp seinen Ursprung in tatsächlichen klimatischen Begebenheiten. Im Laufe des 13. zum 15. Jahrhunderts erlebte die Almwirtschaft in den Alpen eine Hochblüte wie zahlreiche Hochalmen in höheren Gebirgsregionen bezeugen. Im 16. Jahrhundert kam es aber zu einer merklichen Klimaverschlechterung und Gletschervorstöße die sich auch auf die Almwirtschaft auswirkten. In klimatisch ungünstigen Zeiten und wenn Gletscher wuchsen kam es zu späteren Auftriebs- und frühere Abtriebszeiten und oftmals mußte ein Kuhhimmel in ein Schafgebirge umgewandelt werden oder auch ganz aufgegeben werden, weil das Vieh einfach nicht mehr genügend Futter finden konnte. In einer zeitgenössischen Chronik heißt es "Und ein Ferner, der sich weit vorgeschoben, hat sie so sehr verdorben, dass sie jetzt nur mit Galtvieh befahren wird."

 

"Die Bewohner des Hasli-Tals im Kanton Bern klagen, dass die immer größer werdenden Eismassen sich ganze Täler bemächtigt und fruchtbares Land unter sich begraben haben […] Die Grindelwalder klagen, dass eines ihrer kleinen Täler, das heute unter Eis verschüttet liegt, früher zugänglich war und man es passierte, um die Bäder von Ficher im Wallis aufzusuchen. Die Leute von Lauterbrunnen versichern, dass die Hänge ihrer Berge früher herrliche Weiden waren; […] heute jedoch sind alle diese gebiete unter Eisschichten begraben. Die Bewohner des Silben-Tals sagen, dass die Eismassen vom Gelten und Roestli nach und nach das fruchtbare Land vereinnahmen.“ Gottlieb Sigmund Grüner um 1760.

"Diese ausgedehnten Eisflächen sind weit davon entfernt zu schrumpfen, sondern werden immer größer und umfangreicher; sie schlucken alles angrenzende und tiefer liegende Gelände; man erkennt das an den Wipfeln der großen Bäume und sogar an den Kirchturmspitzen, die aus den Eismassen herausragen und die nur in manchen heißen Sommern sichtbar werden, weil dann das Eis um ein paar Meter abschmilzt; an manchen Stellen ist die Eismasse jedoch etwas hundert Klafter dick und seit Menschengedenken nicht geschmolzen. Es liegt daher nahe, dass die Wälder und der Kirchturm, die in dickem und ewigem Wis eingeschlossen sind, auf Boden stehen, der vor langer Zeit entdeckt und besiedelt wurde, als es nicht so kalt war wie heute."
Buffon in seiner "Histoire Naturelle" (1799)

Möglicherweiße beruhen die Sagen auf noch ältere Beobachtungen und Klimaschwankungen. Mittelsteinzeitliche Jäger sind in den Hohen Tauern um 9.000-5.000 v.Chr. nachweisbar. Um 5.500 bis 2.500 BP sind Brandrodungen nachweißbar, mit denen Wald durch Wiesen ersetzt wurde, ob bereits für Beweidung ist unklar. Ab dem 4. Jahrtausend ist Almwirtschaft über der Baumgrenze belegbar, in der Form von Sommerweide für Schafe und Ziegen. Der Höchstand der Waldgrenze wurde im Atlantikum (8.000-5.000 BP) auf 2.300-2.500m SH erreicht. Natürliche, klimabedingte Schwankungen betrugen 150-200m, erst der Mensch drückte die Waldgrenze um mehrere hunderte von Metern nach unten. Im Klimaoptimum um 1180-1300 war die Baum- bzw. Anbaugrenze in den europäischen Hochgebirge noch um 100-200m höher als heute. Aussagen in Sagen wie „I denk die Villander Alp neunmal Wies und neunmal Wald“ (aus einer Sage vom Villander „Almkoat“, einem Wesen halb Mensch-halb Tier) könnten sich auf die Nutzungsänderungen oder die Auflassung von Almen, Mensch- und Klimabedingt, berufen. Aufgelassene Almen wurden rasch von Wald zurückerobert, sobald das Klima es zuließ kam der Mensch zurück der den gewachsenen Wald schlägerte.

Auch Almenbezeichnungen in den Alpen scheinen sich auf die alten Zeiten, als Hochalmen noch klmatisch bedingt weiter verbreitet waren, zu beziehen. Der Name Pasterze bezieht sich zum Beispiel auf Weideland. Die Bezeichnung ist romanischen Ursprungs, wobei nicht klar ist ob sich der Begriff direkt auf das Gletschergebiet oder nah gelegenes Weideland bezog. 

Auch in den Dolomiten scheinen ähnliche Sagen von einer Veränderung des Klimas inspiriert worden zu sein, vielleicht von einer niederschlagsreichen Phase zu einer eher trockenen Zeit. Einst kam ein Fremder in das Grödental mit seiner Herde auf der Suche nach noch freien Weideplätzen Er wurde von den  Einwohnern in das Val dla Salieres (Wasserrinnental) geschickt – ein ödes Steinkar am Fuße der Geisler. Kurz bevor seine Herde verdurstete tauchte eine junge Gana auf. Ganas und Salvans sind ladinische Sagenfiguren die dem Menschen meist gut gesinnt sind. Sie haben besondere Naturkräfte und personifizieren diese auch. Einst wurden damit wohl die von den Siedlern in die Berge verdrängten Ureinwohner bezeichnet, die von den Bergen und ihren Gesetzmäßigkeiten  noch mehr wussten als die neuen Generationen der rodenden Bauern. Sie zeigte ihn einen Weg zu einem geheimen Felsentor, das sich öffnete und ein klarer Wasserbach trat hervor. Das Wasser floss über das Steinkar und bald wuchs Gras und eine reiche Alm entstand. Eines Tages aber jagte der hochnäßig gewordene Bauer die Gana fort… die Gana floh, aber am Felsen angekommen drehte sie sich um und verwünschte die Alm.
Die Quelle versiegte und die Alm verödete und heute sind am Fuß der Geisler nur mehr ausgetrocknete Steinkare anzutreffen. Wo einst die Herden prächtig gediehen, ergießen sich aus dem Val Ega und Val dla Salieres heute unaufhaltsam Schuttströme auf die einstigen Weiden von Cisles. Die Steinhalde wird sich stetig ausbreiten und schließlich auch die fruchtbaren Cisles und Mastlé Almen überlahnen und bis weit hinunter ins Tal alles Leben ersticken. 

Neuere Forschungen zeigen ein wesentlich komplizierteres Bild, zumindest in der Neuzeit. In klimatisch ungünstigen Phasen wurde zumeist die Nutzung der Hochgebirgsregionen geändert, nicht völlig aufgegeben. Wenn Not auch in Tallagen herrschte war eine völlige Aufgabe kaum möglich, eher wurde versucht Dauersiedlungen in Almen umzuwandeln oder Almen in Hochweiden für Kleinvieh oder auch nur Mähwiesen bzw. Almmatten. Die Bewirtschaftung der Almmatten ermöglichte es so zumindest das Vieh im Tal mit zusätzlicher und dringend benötigter Nahrung zu versorgen.

Vegetation und Lawinen

Lawinenabgänge schaffen Standorte, indem sie Bäume entwurzeln und so auch in einem dichten Wald Licht auch auf den Boden gelangt. Wasser und Nährstoffe sind in einem Lawinenstrich reichlich vorhanden. Da der Kahlschlag zur Mitte hin zunimmt, liegen verschiedene ökologische Nischen, von dunklen Wald zur lichten Böschung, nahe beieinander, was die Biodiversität fördert. Forscher der Eidgenössischen Instituts für Schnee- und Lawinenforschung in Davos zählten bis zu 140 verschiedenen Pflanzenarten in aktive Lawinenstriche. Je häufiger Lawinen umso höher der Artenreichtum. 

 

Über Lawinenwirkungen und die Häufigkeit von Lawinenabgängen kann die Vegetation Aufschluss geben:

Häufigkeit des Lawinenabganges	Vegetation
1-2 Jahre	Kahle Flächen, Buschwerk
2-10	Jungwuchs bis etwa 2m Höhe, Laubgehölz
10-25	Nadelholz-Jungwald, Laubbäume
25-100	Nadelwald bis 100 Jahre alt
Über 100	Alter Nadelwald über 100 Jahre alt

Der Schuttmantel unserer Berge

In den Alpen spielt neben dem Klima auch die Geomorphologie eine wichtige Rolle für die Vegetation.  Kalkgebirge weisen oft steile Klippen auf die den Bewuchs mit höheren Pflanzen fast unmöglich machen, obwohl von der Höhe und Klima her noch Baumwuchs möglich wäre. Silikatgebirge weisen eher sanfte Hänge, die mit Grasheiden bestanden sind, auf. Dies hängt teilweiße von der unterschiedlichen Verwitterbarkeit der Gesteine ab. Kalkgestein bildet Klippen aus und Schutthalden am Fuß der Felswände sind im Karbonatgebieten meist grobblockiger, während metamorphe Silikatgesteine eher sanfte Berghänge ausbilden und zu Feinschutt verwittern.

Schuttablagerungen am Fuß einer Felswand scheinen von weitem immer steiler zu sein als sie dann tatsächlich sind. Es handelt sich dabei um eine optische Täuschung.Sind die Bilder die unsere beiden Augen unter leicht verschiedenen Winkeln wahrnehmen zu ähnlich, kann das Gehirn keine Tiefenwahrnehmung mehr generieren, der obere Teil scheint daher der Basis des Schuttkegels angenähert zu sein. Von weitem verschwimmen auch die Details, wie Blöcke, auf dem Schutt und das Bild wird noch weniger klar für das Gehirn um es richtig zu interpretieren. Tatsächlich wird die Hangneigung von lockeren Material durch den inneren Reibungswinkel des Materials beschränkt. So ordnen sich Sandkörner dachziegelartig an und verhaken sich ineinander, sodass der Reibungswiederstand und damit der Reibungswinkel am größten ist und die Neigung  30-35° erreichen kann.
 

Schieferschutt bildet schwach saure bis basische Böden auf wenig geneigten Hängen aus, typisch ist hier eine Seifenkraut-Mannsschildflur-Gesellschaft. 

Abb.1. Seifenkraut - Saponaria pumila (Caryophyllaceae).

Falls Bewegtschutt kommen Pionierpflanzen wie Gletscherhahnenfuß, Kriechender Nelkenwurz und Moschussteinbrech auf. Krummseggenrasen sind typisch auf humusreiche, stabilisierte und schwach geneigte (10-20°) Hänge der alpinen Stufe.
Grobblockhalden wie sie Bergstürze bilden werden von einem Silikat-Alpenrose-Lärchen-Zirbenwald, mit Unterwuchs der Rostroten Alpenrose, Heidelbeere, Preiselbeere, vereinzelt Eberesche, besiedelt. Auf feuchtere, tonige Böden, auf durchfeuchteten Hangschutt, Quellgebieten und Lawinenhänge kommt die Grünerle (Alnus viridis) auf. 

Schutthalden, vor allem in Kalkgestein, sind instabile Lebensräume. Stetig rutscht das Material nach unten und von oben erfolgt Steinschlag. Schuttwanderer, wie das Täschelkraut (Thlaspi rotundifolium), überleben indem die Triebe der Bewegung nachgeben. Schuttüberkriecher breiten sich über die Gerölloberfläche aus. Wurzeln sind sehr viel flexibler in ihrer Form als der Spross, da sich die Wurzeln notgedrungen an die Verhältnisse im Boden anpassen mussten (Wurzeln von Gräsern haben eine Zugfestigkeit von bis zu 50kg/cm2, Bäume bringen es zu 160 50kg/cm2).

Schuttstrecker überleben auch Überdeckung und treiben immer wieder aus. Schuttdecker und Schuttstauer, wie Gipskraut (Gypsophila sp.), Silberwurz, Blaugras (Sesleria) und Horstseggen (Carex) bilden erste Ruhepunkte in einer Schutthalde. Lotrechte Kalk- und Dolomitwände werden von Felspflanzen, die hier frei von Konkurrenz leben können, und mikroskopischen Algen und Flechten, die den Felsen zersetzten, besiedelt.

Abb.2. Täschelkraut - Thlaspi rotundifolium (Brassicaceae), verblüht.

Karbonat-Alpenrosen-Lärchenwald (Karbonatschuttgesellschaft) treten auf Kalk- und Dolomitgestein auf, meist an steile, nordexponierte Hänge. Rohschutthalden (mit flach- bis mittelgründige Humuskarbonatböden) fördern einen Blaugras-Horstseggen-Rasen. 
Kalkschutt-“Reißen“ die manchmal bis ins Tal reichen werden durch die Legföhre (Pinus mugo) besiedelt. 

Felsspaltengesellschaften Felsschuttgesellschaften und Rasengesellschaften spielen eine wichtige Rolle im Hochgebirge als stabilisierende Faktoren für Geröll- und Schutthalden.

Stromatolithen - Steine als älteste Lebensformen der Erde

Stromatolith oder auch „geschichtete Steine“, wurden zum ersten Mal von einem Steinbruch am Heeseberg (Jerxheim, Harzvorland) im Jahre 1908 durch den Mineralogen Ernst Kalkowski (1851-1937) beschrieben. Kalkowski vergleicht sie zunächst mit Schwämmen, stellt aber dann richtig fest das diese laminierten Formen in Wahrheit fossile Biofilme sind, die versteinerte schleimige Schicht die Kolonien von lebenden Mikroorganismen zusammenhaltet. Cyanobakterien und andere autotrophe Mikroben formen lange Ketten von Zellen, diese Filamente überwuchen das Substrat mit einer schleimigen Schicht und werden ihrerseits von neuen Sedimenten zugedeckt. Die Filamente wachsen durch diese Schicht wo sie sich wieder ausbreiten. Wird dies oft und lange genug wiederholt entwickelt sich ein fein laminiertes Gestein.

 

 Abb.1. Stromatolith aus Frankreich.

Die ältesten Gesteine der Erde sind auf 4 Milliarden Jahre datiert. Die ältesten indirekten Hinweise auf Leben sind 3,4 bis 3,7 Milliarden Jahre alt und stammen aus dem Grafit aus Isua in Westgrönland. Das chemische Verhältnis der Kohlenstoff-Isotope in diesem Grafit lässt sich nur durch biologische Aktivität erklären. Um 3,8 Milliarden Jahre endet auch das Zeitalter des „great bombardment“, mit einer deutlichen Abnahme der Anzahl der Impakte auf der Erde, die frühes und komplexeres Leben fast sicher immer wieder ausgelöscht hätten (und vielleicht auch haben).

Die ältesten gesicherten Stromatolithen sind auch um die 3,5 Milliarden Jahre alt und aus dem australischen Apex Chert und aus Schichten des afrikanischen Barbertown Mountain Land beschrieben.
Eine Sensation stellt daher die angebliche Entdeckung von 3,7 Milliarden Jahre Stromatolithen dar, die in den selben Gesteinen von Westgrönland entdeckt wurden die auch die chemischen Lebenssignaturen enthalten. Die Form der laminierten Gesteine und die Verteilung der chemischen Elemente darin sprechen laut Autoren der Studie dafür, das es sich um klassische Stromatolithen handelt. Allerdings gibt es rezente Beispiele von Entgasungen in schlammigen Sedimenten, die ähnliche Formen ohne Zutun von Lebensformen bilden können. Sollte die Entdeckung bestätigt werden würde es das Aufkommen von komplexen Lebensgemeinschaften, wie Mikrobenmatten sie darstellen, beträchtlich nach hinten in der Erdgeschichte verschieben.
Andere berühmte Fundorte von Stromatolithen liegen in Marokko, den Vereinigten Staaten und Kanada. Die primitivsten Formen scheinen wenig strukturiert zu sein, mit wellenförmigen Formen, später entwickelten sich Säulen und verzweigte Formen. Die Form hängt allerdings von verschiedenen Faktoren ab, vom Metabolismus der Mikroben, aber auch Sedimentation, Strömungen, Wassertemperatur und Ausprägung des Meeresbodens. 

Zwischen 2,5 bis 0,5 Milliarden Jahre waren Stromatolithen an den Stränden der ersten Kontinente weitverbreitet. Es handelt sich auch um die ersten riffbildenden Organismen überhaupt. Im Ordovizium und bis in die Kreide hinein treten sie in starke Konkurrenz mit höheren Organismen, die einerseits als Fressfeinde die Mikroorganismen direkt bedrohten, und andererseits das Substrat auf denen die Stromatolithen gedeihen stark störten. Die Organismen die Stromatolithen ausbilden können ziehen sich daher in extreme Lebensräume zurück, wo die Konkurrenz bedeutend niedriger ist und sie bis heute überleben. Bekannt sind die modernen Stromatolithen entlang der Meeresküste die 1956 in der australischen Shark-Bay entdeckt wurden. Hier bilden sie im Salzwasser bis zu einem Meter hohe Steinsäulen, aber auch ring- bis pilzförmige Strukturen oder einfache Agglomerate. Stromatolithen kommen auch im hypersalinen Seen und Brackwasser vor.

Das Studium der Stromatolithen hat auch eine gewisse wirtschaftliche Bedeutung. Banded Iron Formations (oder BIFs) sind laminierte, 3,8-1,8 Milliarden Jahre alte quarzreiche Gesteine, in denen Lagen von Quarzit mit eisenreichen Lagen wechsellagern. In der sauerstofffreien Umgebung der primitiven Erde konnte sich Eisen, das aus vulkanischer Aktivität und Verwitterung stammt, im Meereswasser anreichern. In den Biofilmen reagiert das gelöste Eisen aber mit dem Sauerstoff den die Organismen bilden und formt die eisenhaltigen Lagen die heute abgebaut werden. In der zähen Schleimschicht der Bakterienmatte verfängt sich Sediment. Durch ihren Stoffwechsel verändern die Mikroben auch die Chemie des Wassers (vor allem pH) und es kommt zur Ausfällung von Quarz und Karbonat, was zu einer Verkittung und Versteinerung der Sedimentschicht führt. Die Bakterienfilamente wachsen durch diese Schicht hindurch und das Spiel kann von neuen beginnen. Die zyklische Ablagerung von Eisen widerspiegelt höchstwahrscheinlich Schwankungen im Stoffwechsel der Mikroben-Gemeinschaft.
In Australien sind BIFs des Algoma-Typs (linsenförmige BIFs die mit Vulkaniten und Sedimenten verzahnen) bis zu 500-1.000 Meter mächtige – Australien ist nach Brasilien der zweitgrößte Eisenerzproduzent der Welt.

Literatur:

SECKBACH, J. & WALSH, M. (2009): From Fossils to Astrobiology - Records of Life on Earth and the Search for Extraterrestrial Biosignatures. Springer: 546