SUBFOSSILE HÖLZER
N50° 09.545' E11° 07.585'
Nach dem Tod eines Organismus beginnt normalerweise dessen Zersetzung. Diese erfolgt vor allem bei Anwesenheit von Sauerstoff durch Mikroorganismen, denen die organische Substanz als Nahrung dient. Anorganische Substanz zerfällt zu Mineralstoffen, die von Pflanzen aufgenommen werden. Von dem Organismus bleibt schließlich nichts mehr übrig, was auf seine ehemalige Existenz hinweist. Es besteht somit ein Stoffkreislauf innerhalb der Biosphäre, der belebten Welt.
Dieser Prozess kann allerdings unterbrochen werden und genau dies wird Euch an dieser Stelle gezeigt.
Sauerstoff welcher in unserer Luft zu 21% enthalten ist ein Element welches der Oxidation dient und somit der Umwandlung eines Stoffes in einen anderen wie es z.B. bei der Verbrennung der Fall ist. Ein Vorgang der ein Objekt konserviert findet somit in der Regel unter Ausschluss von Sauerstoff statt. Nur wenn dieser Stoffkreislauf unterbrochen wird, kann ein Organismusrest als Fossil langfristig erhalten bleiben. Die unterschiedlichen Vorgänge, die zum Erhalt eines Organismusrestes beitragen, fasst man mit dem Begriff Fossilisation zusammen. Kennzeichnend für die Fossilisation ist, dass der Organismusrest von der belebten Biosphäre ausgegrenzt und zu einem Bestandteil der Gesteinshülle der Erde geworden ist.
Der Beginn der Fossilisation ist dadurch gekennzeichnet, dass der tote Organismus in den Untergrund eingebettet wird. Auf diese Weise ist er vor einem intensiven Kontakt mit Sauerstoff geschützt. Die meisten Mikroorganismen, die organische Substanz abbauen, sind ebenfalls auf Sauerstoff angewiesen. Am sauerstoffarmen Meeresgrund sind die Bedingungen für eine Erhaltung daher besonders günstig. So handelt es sich bei den meisten Fossilienfunden um die Überreste ehemaliger Meeresbewohner.
Im weiteren Verlauf wird der Organismuskörper mit Sedimenten wie Sand, Ton oder Kalkschlamm bedeckt. Es gibt verschiedene Ablagerungsräume, meist Eintiefungen der Erdoberfläche wie Flussbetten oder Meeresbecken, in denen dies geschehen kann. Mit der Zeit entsteht eine Sedimentdecke, durch deren Poren Wasser (Sickerwasser, Grundwasser, Meerwasser) fließen kann. Die Weich- und Hartteile des Organismus reagieren mit dem Wasser und den darin gelösten Stoffen. Der Weichkörper wird meist vollständig abgebaut. Ist er von einer Schale umgeben, dann entsteht ein Hohlraum, der mit der Zeit durch Mineralneubildungen oder durch feine Sedimentkörner ausgefüllt werden kann. So können in organikreichen, sauerstofffreien Sedimenten Organismenreste durch das Eisensulfidmineral Pyrit ersetzt werden. Dieser Vorgang heißt Verkiesung (von „Kiese“ als Bezeichnung für sulfidische Erze). Poröse Organismenreste, wie zum Beispiel Holz, können von Kieselsäure durchtränkt werden. Härtet diese aus, dann bleibt die Gestalt des Organismusrestes konserviert. Man spricht dann von Verkieselung. Dies ist der Prozess welcher hier stattgefunden hat, aber noch nicht beendet wurde.
Hartteile erfahren oft eine Mineralumbildung, das heißt, das ursprüngliche Material nimmt in Wechselwirkung mit der Porenlösung oder durch den Einfluss von Druck und Temperatur eine andere stoffliche Zusammensetzung an. Die Gestalt der Hartteile bleibt dabei meist erhalten.
Mit wachsender Auflast der Sedimentdecke wird die unterlagernde Schicht mit dem Organismuskörper zusammengepresst und das Porenwasser herausgepresst. Das ehemals lockere Sediment wird zu einem festen Sedimentgestein, das entweder den Organismuskörper oder dessen Gestalt als Körperfossil beinhaltet.
Bei der Fossilation findet man verschiedene Endprodukte je nach dem welches Material umgewandelt wurde.
Von echten Versteinerungen spricht man wenn im Sedimentgestein anorganische Hartteile wie Schalen, Knochen, Zähne usw. erhalten sind. Versteinerungen findet man vor allem in den Ablagerungen ehemaliger warmer Flachmeere.
Eine besondere Form der Erhaltung ist der Einschluss in Bernstein, Salz oder Eis. Bei dieser Form wird organisches Material konserviert, sodass z. B. DNA-Proben entnommen werden können. Bei Bernstein handelt es sich um ehemalige Baumharze. Diese können im übrigen unter Wärme erneut flüssig gemacht werden und dienten den Steinzeitmenschen unter anderem als "Kleber".
Die Einbettung toter Organismen unter Sauerstoffabschluss im Moor nennt man Mumifizierung.
Eine Mumifizierung im engeren Sinne liegt dann vor, wenn ein toter Körper austrocknet und dadurch vor dem Zerfall bewahrt bleibt. Das ist zum Beispiel bei Moorleichen der Fall oder wie bei "Ötzi" durch eine Mumifizierung im Gletschereis.
Bei der Inkohlung werden unter Luftabschluss und dem Druck durch auflagernde Schichten organische Verbindungen mit dem Porenwasser abgeführt. Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff werden entfernt. Zurück bleibt elementarer Kohlenstoff, der sich somit relativ zu den übrigen Stoffen anreichert. Dabei können mit zunehmender Inkohlung Braunkohle oder Steinkohle entstehen. Der Prozess kommt bei Pflanzenmaterial vor.
Kohleschichten werden Flöze genannt. Besonders aus den Pflanzenablagerungen des Karbon haben sich viele Flöze gebildet.
In unserem Fall reden wir jedoch von subfossilen Hölzern. Dabei handelt es sich um Bäume die entlang des Mains vor vielen, vielen Jahren gewachsen sind. Und wir reden hier nicht von Fossilien, sondern von einem Material bei dem die Versteinerung noch nicht abgeschlossen ist.
An dieser Stelle findet ihr zwei Exemplare von subfossilen Hölzern. Diese sind 10000 Jahre alt. Man sieht einen Baumstamm und einen Baumstumpf, welche nun erneut den Witterungsprozessen ausgeliefert sind.
Subfossile Hölzer entstehen dadurch das Bäume am Ufer unterspült werden, umstürzen, vom Wasser mitgerissen werden und von Kies überdeckt werden. Diese Bäume werden im Kies im sauerstoffarmen Grundwasser eingeschlossen und die Gerbsäure des Holzes hilft dabei die Verwitterung zu verhindern. Die dunkle Farbe kommt von Humusstoffen und chemischen Reaktionen mit Eisenverbindungen im Grundwasser zustande. Ist der Kern des Baumstammes erhalten werden diese Bäume häufig als "Mooreichen" bezeichnet. Die Möbelindustrie verwendet dieses Holz gerne weiter.
Bitte beantwortet zur Erfüllung der Earthcachelogbedingungen folgende Fragen und schickt mir die Antworten:
1.Wie ist der andere Fachbegriff der subfossilen Hölzer (seht auf der Tafel nach)?
2.Neben Eichen werden am Main häufig welche Bäume zu subfossilen Hölzern?
3.Ihr findet an den Koordinaten einen Stamm und einen Baumstumpf. Beide wurden als Anschauunungsobjekt hierher gelegt. Beschreibt das periodisch auftretende Naturereignis welches erst das Finden von subfossilen Hölzern möglich macht. Erklärt warum das Finden subfossiler Hölzer eher am Obermain und nicht zum Beispiel in Frankfurt am Main möglich ist. /font>
4.Die Farbe des Baumstumpfes entspricht nicht der Farbe die natürliches Eichenholz kurz nach der Fällung eines Baumes aufweist. Durch welchen der genannten Prozesse erklärt Ihr euch die Veränderung? Beschreibt die Härte des Baumstumpfes. Fühlt sich das Material an wie Holz oder wie ein Stein?
SUBFOSSIL WOOD
After the death of an organism, it usually begins to decompose. Particularly in the presence of oxygen, the organic matter serves as nutrition for certain micro-organisms. Inorganic substances decompose to mineral matter which is absorbed by plants. In the end, there is no evidence left for the previous existence of the organism. Thus, an oxygen cycle is maintained in the biosphere of the living world.
This process can, however, be interrupted and that is exactly what can be seen here.
Oxygen, which makes up 21% of the air we breath, serves to transform one material into another (oxidation), such as in the case of combustion. Processes which preserve the form of an object usually take place under the exclusion of oxygen.Only if this cycle is interrupted, can an organism be preserved as a fossil in the long term. The various processes that contribute to the preservation of the remains of an organism are summarised in the term fossilisation. Fossilisation typically means that the remains of the organism is excluded from the living biosphere and becomes, in part, a component of the Earth's lithosphere (rock crust).
The fossilisation process generally begins when the dead organism becomes embedded in the substrate. In this way, it is largely isolated from the oxygen in the atmosphere. Most of the micro-organisms responsible for decomposing organic substances also require oxygen. The low levels of oxygen at the sea bed thus present particularly favourable conditions for preservation, which explains why most of the fossils found are the remains of former marine life forms.
In the course of time, the body of the organism is covered with sediment such as sand, clay or lime mud. There are various areas where this can happen, mostly recesses in the Earth's surface such as river beds or sea basins. A layer of sediment is gradually build up through the pores of which water (leachate, ground water, sea water) can seep. Both the hard and soft parts of the the organism react with the water and the substances dissolved in it. The soft tissues generally decompose completely. If they are enclosed in a shell, then a hollow space is formed which can be filled up with new mineral deposits or fine sediments. In this way, the remains of the organism can be replaces by the iron sulphide mineral pyrite in oxygen-fee sediment rich in organic matter. This process is know as pyritisation. Porous organic remains such as wood can become saturated with silicic acid. Once that sets and hardens, the form of the organic remains is preserved. This is known as petrifaction. Here, this process has begun but has not yet been completed.
Hard matter often undergoes mineral reformation which means that the original material takes on a completely different material composition due to the interaction pore solution or the influence of pressure and temperature. In contrast, the shape of the hard matter is generally preserved.
The greater the pressure through the sediment layer, the more the underlying layer with the remains of the organism is pressed together and the more water is displaced from the pores. The once loose sediment becomes hard sedimentary rock that either contains the remains of the organism or preserves its shape as a fossil.
The end result of the process of fossilisation varies depending on which material is transformed.
If hard inorganic matter such as shells, bones, teeth etc are preserved in sedimentary rock, they are described as real fossils. Fossils are primarily found in the sediments of what were once shallow warm seas.
Inclusions in amber, salt or ice are a special form of preservation. In that case, organic material is preserved in such a way that eg DNA sample can be taken. Amber was once tree resin and could be liquefied again if treated with heat. Our Stone Age ancestors used it as, among other things, glue.
When organisms are embedded in a mire under the exclusion of oxygen, this is described as mummification.
Strictly speaking, mummification is when the dead remains dry out and are thus preserved, for example cases of bodies found in bogs or "Ötzi", who was mummified in the ice of the glacier.
In the case of coalification, organic compounds are dissipated with the pore water under exclusion of air and the pressure of the upper layers. Oxygen, hydrogen and nitrogen are removed. What remains is elemental carbon which accumulates in relation to the remaining substances. In the process, with increasing coalification, hard coal and ignite are formed. This process happens in the case of plant material.
Coal layers are called seams. Numerous seams have formed particularly from Carboniferous vegetative deposits.
In this case however, we are looking at sub-fossil wood. It comes from the trees that once grew along the river Main many, many years ago. Moreover, these are not fossils, because the fossilisation of the material is not yet completed.
Here, you will find two examples of sub-fossil wood. They are 1,000 years old. There is a tree trunk and a stump which are now, once again, exposed to the effects of the elements.
Sub-fossil wood is formed when the earth below the trees on the riverbank is washed out; the trees fall over, are carried away by the water and covered with pyrites-rich gravel. Those trees are enclosed in gravel in the low-oxygen ground water and the tannins in the wood help to prevent the weathering. The dark colour comes from humus matter and chemical reactions with iron compounds in the ground water. If the core of the tree trunk is preserved, then those trees are often referred to as moor oaks. This wood is in high demand from the furniture industry.
To fulfil the conditions for logging the Earthcache, please answer the following questions and send me the answers:
1. What is the other specialist term for sub-fossil wood? (Check the information board.)
2. Apart from oaks, which other type of tree often becomes sub-fossil wood along the river Main?
3. At the coordinates, you will find a tree trunk and a stump. Both were placed here for demonstration purposes. Describe the periodically occurring natural phenomenon which makes it possible to find sub-fossil wood in the first place, and explain why this is more likely to happen on the Upper Main than in, for example, Frankfurt am Main.
4. The colour of the tree stump does not correspond to the colour of natural oak wood just after a tree is felled. Which of the described processes explains the change? Describe the hardness of the tree stump. Does the material feel like wood or stone?