GEO Magazin Nr. 04/06 Seite 1 von 5

Als die Saurier das Fliegen lernten

Im Nordosten Chinas haben Forscher in Ascheschichten von Vulkanexplosionen spektakuläre Fossilien von Flugsauriern gefunden - zum Beispiel den hühnergroßen Sinosauropteryx prima

Text von Uwe George

Der Zug hält an einem kleinen Bahnhof in der Provinz Liaoning. Stunde um Stunde haben wir am Tag zuvor auf unendlich anmutende, staubgraue Weiten geblickt. Und auch die Landschaft, auf die wir am nächsten Morgen sehen, könnte öder nicht sein. Hinter einem Dorf namens Sihetun, stoppt der Fahrer unseres Geländewagens am Rand eines gewaltigen Steinbruchs.

"Erste chinesiche Drachenfeder" wurde der hühnergroße, einst auf zwei Beinen rennende Raubsaurier getauft (Foto von: Thomas Ernsting)
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"Erste chinesiche Drachenfeder" wurde der hühnergroße, einst auf zwei Beinen rennende Raubsaurier getauft

Schatzkammer der Erdgeschichte

An die 100 Männer schlagen, brechen und schaufeln sich hier in die Erdkruste hinein. Über mehrere Kilometer offenbaren sich vielfältige horizontale Gesteinsschichten, durchzogen von senkrechten Strukturen. Eine Schatzkammer der Erdgeschichte. Das wird klar, als mir mein Begleiter, der Geowissenschaftler Chen Pei-Ji, einige der herausgebrochenen Steinplatten vor die Augen hält.

Es sind die filigranen Abdrücke einer Fülle unterschiedlicher Fossilien; von Blättern, Samen, Mücken, Käfern, Spinnen. Aber auch versteinerte Schalen von Schnecken und Langusten sowie mineralisierte Skelette von Fischen und grazilen Reptilien. Chen begeistert noch etwas anderes: Beim Spalten der äußerst fein lamellierten Platten kommt es häufig vor, dass ein darin enthaltenes Fossil exakt in zwei einander spiegelbildlich gegenüberliegende Hälften zerbricht.

Die Zeit vor 140 Millionen Jahren

Im Steinbruch von Sihetun öffnet sich ein Fenster in eine Zeit vor etwa 140 bis 120 Millionen Jahren, also in die Periode des späten Jura bis zur jungen Kreidezeit. Einzigartig auf der Welt und in der Forschungsgeschichte der Paläontologie, der Wissenschaft von der Entwicklung der Lebewesen: Hier lagern Fossilien so vieler Arten in so großer Zahl, dass sich zum ersten Mal eine vollständige Lebensgemeinschaft rekonstruieren lässt. Aus der Zeit der Dinosaurier.

In den gleichen Sedimenten wie die der Saurier finden sich häufig Fische wie der zu den Stören gehörende <em>Protopsephurus</em> (Foto von: Thomas Ernsting)
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In den gleichen Sedimenten wie die der Saurier finden sich häufig Fische wie der zu den Stören gehörende Protopsephurus

Während andernorts nur die versteinerten Gebeine von Sauriern entdeckt werden, ist hier alles vorhanden, was die Giganten einst umkreucht und umfleucht, ja selbst gestochen hat. Die chinesischen Wissenschaftler nennen es die "Jehol-Lebensgemeinschaft". Jehol ist der alte Name einer ehemaligen Residenzstadt der chinesischen Kaiser und bezeichnete auch eine Provinz. Doch wie ist dieses einzigartige Massengrab entstanden? Generell sind Fossilien ja äußerst selten zu finden, müssen viele Faktoren zusammenkommen, damit eine tote Kreatur versteinert wird.

Erdkruste im großen Stil geöffnet

Nur vielleicht eines von jeweils vielen Millionen Individuen einer Art wird fossil durch die Zeitalter überliefert. Was wiederum an dem ständigen Kreislauf der aus Sedimenten entstandenen Gesteine liegt. Dass die Paläontologen mittlerweile trotzdem ein ziemlich vollständiges Bild der vergangenen 600 Millionen Jahre der Erd- und Lebensgeschichte haben, verdanken sie der industriellen Revolution des 18. Jahrhunderts. Damals wurde die Erdkruste auf der Suche nach Rohstoffen, nach Kohle und Erzen, in großem Stil geöffnet. In jener Zeit entwickelte der Engländer William Smith die Chronologie der Gesteinsschichten, die Stratigraphie.

Smith erkannte, dass man die unterschiedlichen geologischen Strukturen und damit die Zeiten, in denen sie sich gebildet haben, anhand der in ihnen eingeschlossenen Fossilien bestimmen kann. Die an Farbe und Struktur identifizierbaren Gesteinsschichten haben sich an verschiedenen Orten oft unregelmäßig und unterschiedlich dick übereinander gelagert. Die Abfolge der Fossilien in ihnen ist jedoch stets dieselbe. Diese "Leitfossilien" stehen gleichsam als Seitenzahlen im steinernen Tagebuch der Erdgeschichte.

Ein Urvogelpaar mit jenem Federkleid, das schon zu vollem Flug befähigte. Die langen Schwanzfedern gehörten vermutlich zu einem Männchen (Foto von: Thomas Ernsting)
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Ein Urvogelpaar mit jenem Federkleid, das schon zu vollem Flug befähigte. Die langen Schwanzfedern gehörten vermutlich zu einem Männchen

Mageninhalt im Skelett gefunden

Einen ersten Hinweis darauf, wie dieses Massengrab entstanden sein muss, hat der Erhaltungsgrad seiner Fossilien geliefert. Die Skelette hier sind zusammenhängend wie bei einem lebenden Tier gefunden worden. Von einigen Dinosauriern haben sich neben Hautpartien sogar noch ungelegte Eier und selbst der Mageninhalt inmitten ihrer Skelette erhalten. Das ist deshalb ungewöhnlich, weil die Kadaver verendeter Tiere oft von Aasfressern auseinander gerissen werden.

Die Sedimente mit den Fossilien der Jehol-Lebensgemeinschaft erstrecken sich über ein Areal von der Größe Westeuropas (Foto von: GEO-Grafik)
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Die Sedimente mit den Fossilien der Jehol-Lebensgemeinschaft erstrecken sich über ein Areal von der Größe Westeuropas

Sind all die Arten der Jehol-Lebensgemeinschaft durch eine Katastrophe an Ort und Stelle ums Leben gekommen und so schnell sedimentiert worden, dass sie sich nicht vorher in Einzelteile auflösen konnten? Hier sei, erläutert Chen, das Gleiche geschehen wie etwa beim Untergang von Pompeji. Als der Vesuv im Jahre 79 nach Christi Geburt explodierte, raste eine glutheiße Wolke aus Gasen und Asche herab über das Land, alles sofort unter sich erstickend und begrabend. Als Pompeji 1748 schließlich wiederentdeckt wurde, fanden die Ausgräber in den Ruinen der Stadt viele der Bewohner eingebettet in dicke Ascheschichten.

Flugsaurier hat sich im Todeskampf in seinen Flügel verbissen

Ebensolche explosionsartigen Vulkanausbrüche müssen, mehr als einmal, die jeweilige Jehol-Lebensgemeinschaft fast komplett eliminiert haben. Das Fossil eines Flugsauriers belegte das dramatische Geschehen besonders eindrucksvoll. Dem Tier steckte sein langer Flugarmknochen, der die Hautflügel gespannt hatte, quer im Maul. Entweder hatte dies die Wucht und Turbulenz der Explosionswolke noch in der Luft bewirkt, oder aber das Tier, bereits zu Boden geworfen, hatte sich im Todeskampf in seinen Flügel verbissen.

Die zur Fundgrube gewordenen Gesteinsformationen sind seit den zwanziger Jahren des vorigen Jahrhunderts bekannt. Sie erstrecken sich über ein Areal von der Größe Westeuropas, von der koreanischen Halbinsel durch den Nordosten Chinas bis in die Mongolei. Doch als sie sich im erdgeschichtlichen Mittelalter, dem Mesozoikum, ablagerten, hätte eine Weltkarte völlig anders ausgesehen als heutzutage. Alle Südkontinente waren noch in der Landmasse Gondwana vereinigt. In der nördlichen Hemisphäre lag die Landmasse Laurasia. Ostasien wurde aus einer südchinesischen und einer nordchinesischen Kontinentalplatte, auf der sich die Jehol-Sedimente größtenteils abgelagert hatten.

Die alten Erdkrustenplatten gerieten im Erdmittelalter in heftige Bewegung. Verheerende Erdbeben und Vulkanausbrüche von Kamtschatka bis Japan waren und sind Folge des Geschehens im Untergrund. Und eben "Schöpfer" auch der Jehol-Formation. Dennoch wurde ihr zunächst jahrzehntelang wenig Beachtung geschenkt. Dann aber entdeckten Paläontologen aus Beijing 1993 bei einem privaten Steinsammler ein merkwürdiges Fossil. Eine Aura dunkler Federn umgab den Körper der Kreatur. Deutlich waren an den verlängerten Vordergliedmaßen vielfältige lange Flugfedern zu erkennen, doch zugleich die sichelförmigen Klauen, wie sie Raubsaurier zum Ergreifen von Beute besaßen. Kein Zweifel, die Experten hatten einen voll flugfähigen Urvogel vor Augen.

Selbst Organe blieben erhalten

Und die Geschichte in China ging weiter. An einem Tag im Jahre 1996 öffnete Ji Qiang, Direktor des Nationalen Geologisch-Paläontologischen Museums in Beijing, ein Paket. In dem Karton fand Ji die Überreste eines Lebewesens von etwa der Größe eines Huhns, mit einem großen Schädel, nadelspitzen Zähnen, kurzen Vordergliedmaßen, langen, kräftigen Beinen und langem Schwanz. Erhalten geblieben waren aber nicht nur die Knochen, sondern auch Gewebereste und selbst Organe - Weichteile, die normalerweise nicht fossilieren.

Bauern hatten es in einem Maisfeld am Rande ihres Dorfes Sihetun gefunden. Die ganze Anatomie des fossilen Jägers sprach dafür, dass es sich um eine Spezies der auf zwei Beinen rennenden Raubsaurier aus der Gruppe der Theropoden handelte, der auch der Tyrannosaurus angehört. Aber es gab eine Merkwürdigkeit: Entlang des Rückens, vom Nacken bis zum Schwanz, verlief ein dünner, dunkler, fransiger Saum. Und der bestand, wie der deutsche Experte Peter Wellnhofer attestierte, eindeutig aus federähnlichen Strukturen. Ji und Chen waren sicher: Hier lag ein bislang fehlendes Bindeglied zwischen Sauriern und Vögeln vor, viel ursprünglicher noch als Archaeopteryx. Die beiden Wissenschaftler verliehen der Kreatur den Namen Sinosauropteryx prima, was so viel heißt wie "erste chinesische Drachenfeder".

"National Geographic" fiel auf eine Fälschung rein

Schon bald kam in Sihetun ein weiterer potenzieller Vogelvorfahr zutage, der bereits kurze, weiter entwickelte Federn an Armen und Händen hatte und längere am Schwanz. Die Funde waren Grund für die chinesische Regierung, die Gegend um Sihetun nun endlich zum Fossilienschutzgebiet zu erklären. Grabungen durften fortan nur noch unter strenger wissenschaftlicher Aufsicht stattfinden.

In der ganzen Provinz Liaoning brach daraufhin ein wahrer Urvogel-Rausch aus. Bauern nutzten ihre Hacken nicht mehr für den Feldbau, sondern buddelten mit ihnen nach Fossilien. Eine prekäre Situation für die Wissenschaft, wuchs damit doch die Gefahr, dass die Forschung außer Kontrolle geraten würde. Und genau dies geschah. Sogar die Zeitschrift "National Geographic" fiel auf eine Fälschung herein, als sie einen Archaeoraptor liaoningensis publizierte, der sich dann aber als geschickte Bastelarbeit aus den Körperskeletten unterschiedlicher Fossilienarten herausstellte.

Für die Paläontologen wurde es zunächst immer schwieriger, die massiv anwachsenden Funde aus der Jehol-Lebensgemeinschaft jedes Mal zu identifizieren und einzuordnen. Studien an Wachstumsstrukturen von Knochen haben ergeben, dass die gewaltigen Räuber schnell gewachsen sind und rapide an Gewicht zugelegt haben. Deshalb werden sie nicht mehr als kaltblütige Reptilien eingestuft, sondern als agile Warmblüter, deren Nachwuchs jedoch zunächst gegen Auskühlung geschützt sein musste. Andererseits durften die tonnenschweren Körper der erwachsenen Tiere während der furiosen Jagden nicht überhitzen; deshalb wohl bildete sich ihr Federkleid im Laufe der Generationen zurück.

Einen anderen befiederten, nur entengroßen Saurier haben die Paläontologen aus der Jehol-Formation noch in der typischen Schlafstellung von Wasservögeln geborgen. Er hatte seinen Kopf zurückgebogen und zwischen die bei ihm bereits befiederten Vordergliedmaßen gesteckt, während sein langer, noch reptilischer Schwanz, auf dem Boden liegend, um den ganzen Körper gewunden war.

Dinosaurier in Mausgröße

Aus den Jehol-Sedimenten kamen allerdings auch die Überreste eines ausgewachsenen Sauriers zum Vorschein, dessen Winzigkeit selbst die Fachleute verblüffte. Das Tier war so klein wie eine Maus, besser gesagt: wie ein Sperling, da sein Körper über und über mit Federn bedeckt war.

Man gab dem Winzling den Namen Epidendrosaurus. Eine noch seltsamere Kreatur ist 2002 zutage befördert worden. Das Fossil ist über mehr als 100 Millionen Jahre so gut überliefert, dass sich jedes anatomische Detail erkennen lässt. Das ganze Tier ist nur 77 Zentimeter lang, den größten Teil davon macht sein enorm langer Schwanz aus, der übrige Körper ist nur etwa so groß wie der einer Amsel.

Ein Saurier mit vier Flügeln

Zum Erstaunen der Fachleute besaß der Winzling sowohl an seinen Vordergliedmaßen wie an seinen Beinen Flügel, zusammengesetzt aus bereits aerodynamisch hoch entwickelten Federn, die ihm das Fliegen ermöglicht haben müssen. Ein Saurier mit vier Flügeln!

Gleichzeitig mit all den merkwürdigen gefiederten Sauriern sind aus den Gesteinsschichten in Nordostchina inzwischen auch immer mehr voll entwickelte Vogelarten zum Vorschein gekommen, allein über 1000 Exemplare des Urvogels Confuciusornis.

Feuerwerk der Evolution

Die Hauptfrage, die sich Professor Chen stellt, ist nun jene, wie sich das dabei deutlich werdende einstige Feuerwerk der Evolution in einem Winkel der Erde in so offenbar relativ kurzer Zeit vollzogen hat. Denn die Diversität der Jehol-Lebensgemeinschaft ist frappierend. Ist diese Vielfalt der Funde nur als Folge eines ungewöhnlichen Massensterbens und der damit verbundenen perfekten Sedimentationsbedingungen zu deuten, oder hat es hier einst eine weit überdurchschnittliche Lebensfülle gegeben?

Sicher ist, dass primitive Formen, wie der von Protofedern bedeckte Sinosauropteryx und bereits voll entwickelte Vögel fast zeitgleich, innerhalb einer Spanne von nur ein bis zwei Millionen Jahren, existiert haben müssen; in evolutionären Zeiträumen gedacht: ein enormes Gedrängel.

Vorfahren des Menschen fristeten ihr Dasein rattenartig im Schatten der Saurier

Und als wäre das nicht schon speziell genug, offenbaren die Jehol-Schichten weitere große Experimente der Evolution. In ihnen finden sich Fossilien auch der fernsten Vorfahren des Menschen, urtümlicher kleiner Säugetiere, die ihr Dasein, so die bisherige Meinung, rattenartig im Schatten der Saurier und Urvögel fristeten. Doch dann gruben Bauern den Schädel und das Skelett eines bereits katzengroßen Säugers aus. Repenomamus robustus besaß ein furchteinflößendes Gebiss. Und kurz darauf wurde ein doppelt so großer Vetter geborgen, Repenomamus giganticus.

Längst ist den Wissenschaftlern klar, dass sich ihnen in der Provinz Liaoning ein vitales Radiationszentrum aufgeschlossen hat, wie es so wohl noch niemals in der Geschichte der paläontologischen Forschung entdeckt worden ist. Radiation - jener evolutionäre Vorgang, bei dem sich eine Art in Rassen und schließlich in immer neue Arten aufspaltet und weiterentwickelt. Wie ein gigantischer Evolutionsgenerator haben die Ereignisse in jener Gegend des Planeten gewirkt, der nun seine Geschichte kaum irgendwo beredter preisgibt als bei einem unscheinbaren chinesischen Dörfchen namens Sihetun.