Ein Fossil in einer Kohlenmine zu finden, ist keine große Sache. Kohlevorkommen sind schließlich versteinerte Torfsümpfe, und Torf wird aus verfallenden Pflanzen gewonnen, die ihre Spuren in Schlamm und Ton hinterlassen, während dieser zu Schieferstein aushärtet.
Verwandte Inhalte
- Der Burgess Shale: Der Urknall der Evolution
- Was tötet die Espe?
Aber es war etwas ganz anderes, als John Nelson und Scott Elrick, Geologen des Illinois State Geological Survey, die Riola und Vermilion Grove Kohleminen im Osten von Illinois untersuchten. In die Decken der Bergwerksschächte ist der größte intakte Fossilwald eingegraben, der jemals gesehen wurde - mindestens vier Quadratmeilen tropischer Wildnis, die vor 307 Millionen Jahren bewahrt wurde. In diesem Moment senkte ein Erdbeben den Sumpf plötzlich um 15 bis 30 Fuß. Schlamm und Sand drangen ein und bedeckten alles mit Sedimenten und töteten Bäume und andere Pflanzen. "Es muss in wenigen Wochen passiert sein", sagt Elrick. "Was wir hier sehen, ist der Tod eines Moores, ein Moment in der geologischen Zeit, der durch einen Unfall der Natur eingefroren wurde."
Um dieses wenig bekannte Wunder zu sehen, habe ich mich Nelson und Elrick am Standort Vermilion Grove angeschlossen, einer von Peabody Energy in St. Louis betriebenen und für die Öffentlichkeit gesperrten Mine. Ich zog einen Schutzhelm, ein Licht, Handschuhe und Stahlstiefel an. Ich erhielt eine Sauerstoffflasche und einen Sicherheitsvortrag. Im Notfall - Giftgas, Feuer oder eine Explosion - folgen Sie den roten Ampeln, um den Weg aus der Mine zu finden. Dies wurde von Sicherheitsmanager Mike Middlemas empfohlen. Wir könnten auf "dicken schwarzen Rauch stoßen, und Sie werden nichts vor Ihnen sehen können." Er sagte, er solle die Rettungsleine benutzen, die an der Decke entlang läuft, ein schmales Seil, das durch Holzkegel gefädelt ist, wie es in einem Schwimmbecken schwimmt.
Das fossilreiche Kohleflöz befindet sich 230 Fuß unter der Erde und wir fuhren dort in einem offenen, Humvee-ähnlichen Diesel-Jitney, der als "Man-Trip" bekannt ist. Der Fahrer führte uns durch vier Meilen verwirrender Kurven und Wendungen in Tunneln, die nur von Fluchtbaken und den Scheinwerfern des Fahrzeugs beleuchtet wurden. Die Fahrt dauerte 30 Minuten und endete in der Zone 5. Die Tunnel hier sind 6, 5 Fuß hoch und etwa so breit wie eine Einbahnstraße.
Die Tunnel waren still und, beleuchtet von Glühbirnen mit geringer Leistung, düster. Die feuchte Sommerluft, die von oben angesaugt wurde, war kühl und haftete unter der Erde an, wo die Temperaturen das ganze Jahr über bei 60 Grad Fahrenheit lagen. Hier werden die Bergleute mit der Gewinnung von Kohle fertig und die Seiten des Tunnels wurden mit Branntkalk besprüht, um explosiven Kohlenstaub zu unterdrücken. Das Schieferdach - hergestellt aus dem Sediment, das den Wald vor langer Zeit zerstört hat - bricht und blättert ab, nachdem die darunter liegende Kohle entfernt wurde. Drahtgeflecht bedeckt die Decke, um zu verhindern, dass große Teile in die Fahrbahn fallen oder auf Bergleute treffen.
Nelson bahnte sich einen Weg durch den Tunnel und ging um Steinhaufen und Kohlenklumpen herum, die wie schwarze Würfel über den staubigen Boden fielen. Er blieb stehen und sah nach oben. Dort leuchtet im Schein seines Helmlichts der Wald - ein Aufruhr von ineinander verschlungenen Baumstämmen, Blättern, Farnwedeln und Zweigen, die auf der feuchten Schieferoberfläche des Tunneldaches schwarz auf grau silhouettiert sind. "Ich hatte schon Fossilien gesehen, aber nichts dergleichen", sagt er.
Nelson, der heute im Ruhestand ist, besuchte das Gelände des Riola-Vermilion-Hains zum ersten Mal während einer Routineinspektion kurz nach der Eröffnung der Mine im Jahr 1998. Er entdeckte Fossilien, schenkte ihnen jedoch keine besondere Aufmerksamkeit. Er sah mehr Fossilien, als er im nächsten Jahr verschiedene Tunnel inspizierte, und noch mehr im Jahr danach. Elrick schloss sich ihm 2005 an, und bis dahin summierten sich die Fossilien auf "zu viele", sagt Elrick. "Etwas Seltsames war los."
Nelson beauftragte zwei Paläobotaniker, William DiMichele vom Smithsonian National Museum of Natural History und Howard Falcon-Lang von der britischen Universität Bristol, mit der Besichtigung des Geländes. Falcon-Lang beschreibt es als "spektakuläre Entdeckung", weil der gesamte Wald - nicht nur einzelne Bäume oder Pflanzen - an der Decke intakt ist. Die meisten alten Torfwälder sterben allmählich ab und hinterlassen nur fleckige Spuren dessen, was dort gewachsen ist. Weil dieser auf einmal begraben wurde, ist fast alles, was dort war, immer noch da. "Wir können uns die Bäume und die umliegende Vegetation ansehen und versuchen, den gesamten Wald zu verstehen", sagt DiMichele.
Die Lords dieses Dschungels waren die Lycopsiden: schuppige Pflanzen mit Stämmen von bis zu 6 Fuß Umfang, die bis zu 120 Fuß Höhe wuchsen und sporenbildende Zapfen trugen. Sie sahen aus wie riesige Spargelstangen. Im hellen Licht des Tunnels schimmern 30 Fuß lange fossile Spuren von Lycopsiden wie Alligatorenhäute auf dem Schieferdach.
Neben den Lycopsiden befinden sich Calamiten - 30 Fuß große Cousins des heutigen Schachtelhalms - und alte, mangrovengroße Nadelbäume, die als Cordaiten bekannt sind. Samenfarne (die nichts mit modernen Farnen zu tun haben) wuchsen 25 Fuß hoch. Baumfarne wuchsen 30 Fuß mit Kronen von großen, gefiederten Wedeln.
In der Mine wurden nur wenige tierische Fossilien gefunden - Chemikalien im Wasser des antiken Sumpfes haben möglicherweise Muscheln und Knochen aufgelöst -, aber an anderen Standorten vor mehr als 300 Millionen Jahren, die als Karbon bekannt sind, wurden Fossilien von Tausendfüßern, Spinnen und Kakerlaken gefunden und Amphibien. Monsterlibellen mit einer Flügelspannweite von 2, 5 Fuß beherrschten den Himmel. (Vor den ersten Dinosauriern wären es noch 70 Millionen Jahre.)
Und dann schlug das Erdbeben zu, und dieser sumpfige Regenwald war verschwunden.
Einer der Gründe, warum die Website für Wissenschaftler so wertvoll ist, ist, dass sie kurz vor einer Zeit großer und rätselhafter Veränderungen ein Fenster in die Natur öffnet. Mehrere hunderttausend Jahre lang, nachdem dieser Regenwald begraben worden war, kämpften Baumfarne, Lycopside und andere Pflanzen um die Vorherrschaft - "eine Art vegetatives Chaos", sagt DiMichele. Aus irgendeinem unbekannten Grund haben sich die Baumfarne durchgesetzt und schließlich die tropischen Feuchtwälder der Welt übernommen. Zwei Drittel der in Riola-Vermilion Grove gefundenen Arten würden verschwinden. Die mächtigen Lycopside verschwanden praktisch.
Forscher geben mehrere mögliche Gründe für die große Umgestaltung in Pflanzengemeinschaften vor etwa 306 Millionen Jahren an: steile Veränderungen der globalen Temperaturen; Trocknen in den Tropen; oder vielleicht durch tektonische Umwälzungen, die sogar ältere Kohlevorkommen erodierten und Kohlenstoff freisetzten, der sich dann in Kohlendioxid verwandelte. Was auch immer der Grund sein mag, die Erdatmosphäre hat plötzlich viel mehr Kohlendioxid aufgenommen. Die Bestimmung des Zusammenhangs zwischen diesem uralten atmosphärischen Wandel und den Veränderungen in der Vegetation könnte Hinweise darauf geben, wie das heutige Ökosystem auf den durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursachten Kohlendioxidanstieg reagiert.
Das Team von Riola-Vermilion Grove, sagt DiMichele, nutzt den fossilen Wald als Referenzpunkt. Die Forscher analysieren die chemische Zusammensetzung früherer und späterer Kohlevorkommen, um Kohlendioxid, Temperatur, Niederschläge und andere Variablen zu messen. Bisher scheint der Anstieg des Kohlendioxids im Laufe der Zeit relativ gleichmäßig zu verlaufen, aber die Veränderung der Vegetation ist ruckeliger.
Vergleicht man Fossilien von vor und nach 306 Millionen Jahren, so "hat man einen vollständigen Regimewechsel ohne große Vorwarnung", sagt DiMichele. "Wir müssen uns die Vergangenheit genauer ansehen", fügt er hinzu. "Und dies ist unsere erste Gelegenheit, alles zu sehen."
Guy Gugliotta hat für Smithsonian über Geparden und Menschenmigrationen geschrieben.
Der größtenteils intakte versteinerte Wald (die Spitze eines Baumfarnwedels) ist eine "spektakuläre Entdeckung", sagen Paläobotaniker. (Layne Kennedy) 
Die Überreste eines Waldes aus Lycopsiden und anderen Kuriositäten befinden sich 100 Meter unter der Erde (John Nelson, links, und Scott Elrick inspizieren eine Decke des Minenschachts, die reich an Fossilien ist.) (Layne Kennedy) 
Ein Lycopsid-Zweig. (Layne Kennedy) 
Hat eine plötzliche Klimaveränderung vor 306 Millionen Jahren das uralte Ökosystem zum Scheitern verurteilt? Fossilien aus der Zeche Vermillion Grove könnten Hinweise enthalten. (Layne Kennedy)
