Ein Fossil in einer Kohlengrube zu finden, ist keine große Sache. Kohlevorkommen sind schließlich versteinerte Torfsümpfe, und Torf wird aus verfallenden Pflanzen hergestellt, die ihre Spuren in Schlamm und Ton hinterlassen, wenn sie zu Schieferstein aushärten.
Aber es war eine ganz andere Sache, als John Nelson und Scott Elrick, Geologen des Illinois State Geological Survey, die Kohlebergwerke Riola und Vermilion Grove im Osten von Illinois untersuchten. In Decken der Minenschächte ist der größte intakte fossile Wald geätzt, der jemals gesehen wurde – mindestens vier Quadratmeilen tropischer Wildnis, die vor 307 Millionen Jahren erhalten geblieben sind. Dann senkte ein Erdbeben plötzlich den Sumpf 15 zu 30 Füße und Schlamm und Sand strömten herein, alles mit Sediment bedecken und Bäume und andere Pflanzen töten. „Es muss innerhalb weniger Wochen passiert sein“, sagt Elrick. „Was wir hier sehen, ist der Tod eines Torfsumpfes, ein Moment in der geologischen Zeit, der durch einen Naturunfall eingefroren wurde.“
Um dieses wenig bekannte Wunder zu sehen, schloss ich mich Nelson und Elrick am Standort Vermilion Grove an, einer Mine, die von der in St. Louis ansässigen Peabody Energy betrieben und für die Öffentlichkeit geschlossen wurde. Ich zog einen Schutzhelm an, ein Licht, Handschuhe und Stahlstiefel. Ich erhielt eine Sauerstoffflasche und einen Sicherheitsvortrag. Im Notfall — Giftgas, Feuer oder Explosion — folgen Sie den roten Ampeln, um den Weg aus der Mine zu finden, riet Sicherheitsmanager Mike Middlemas. Wir könnten auf „dicken schwarzen Rauch“ stoßen, und Sie werden nichts vor sich sehen können.“ Er sagte, er solle die Rettungsleine benutzen, die entlang der Decke verläuft, ein schlankes Seil, das durch Holzkegel gefädelt ist, wie Schwimmer in einem Schwimmbad.
Das fossilreiche Kohleflöz liegt 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 Drehungen und Wendungen in Tunneln, die nur von Rettungsbaken und den Scheinwerfern des Fahrzeugs beleuchtet wurden. Die Fahrt dauerte 30 Minuten und endete in Area 5. Die Tunnel hier sind 6,5 Fuß hoch und etwa so breit wie eine Zwei-Wege-Vorstadtstraße.
Die Tunnel waren still und, von Glühbirnen mit niedriger Leistung beleuchtet, düster. Feuchte Sommerluft, von oben angesaugt, war kühl und anhänglich unter der Erde, wo die Temperaturen das ganze Jahr über um 60 Grad Fahrenheit schwanken. Die Bergleute sind damit fertig, hier Kohle zu fördern, und die Seiten des Tunnels wurden mit Branntkalk besprüht, um explosiven Kohlenstaub zu unterdrücken. Das Schieferdach – das aus dem Sediment besteht, das den Wald vor so langer Zeit zerstört hat — bricht und blättert ab, nachdem die Kohle darunter entfernt wurde. Maschendraht bedeckt die Decke, um zu verhindern, dass große Stücke in die Fahrbahnen fallen oder Bergleute treffen.
Nelson bahnte sich seinen Weg durch den Tunnel und trat um Steinhaufen und Kohleklumpen herum, die wie schwarze Würfel über den staubigen Boden fielen. Er blieb stehen und sah nach oben. Dort, im Schein seines Helmlichts, ist der Wald – ein Aufruhr aus ineinander verschlungenen Baumstämmen, Blättern, Farnwedeln und Zweigen, die schwarz auf grau auf der feuchten Schieferoberfläche des Tunneldachs silhouettiert sind. „Ich hatte schon einmal Fossilien gesehen, aber nichts dergleichen“, sagt er.
Nelson, der jetzt im Ruhestand ist, besuchte das Riola-Vermilion Grove-Gelände zum ersten Mal während einer routinemäßigen Inspektion kurz nach der Eröffnung der Mine im Jahr 1998. Er entdeckte Fossilien, schenkte ihnen aber nicht viel Aufmerksamkeit. Er sah mehr Fossilien, als er im nächsten Jahr verschiedene Tunnel inspizierte, und noch mehr im Jahr danach. Elrick kam 2005 zu ihm, und bis dahin summierten sich die Fossilien zu „zu vielen“, sagt Elrick. „Etwas Seltsames war los.“
Nelson rief zwei Paläobotaniker an, William DiMichele vom Smithsonian National Museum of Natural History und Howard Falcon-Lang von der britischen Universität Bristol, um die Stätte zu besichtigen. Falcon-Lang beschreibt es als „eine spektakuläre Entdeckung“, weil der ganze Wald — nicht nur einzelne Bäume oder Pflanzen — an der Decke intakt ist. Die meisten alten Torfwälder sterben allmählich ab und hinterlassen nur noch fleckige Beweise dafür, was dort gewachsen ist. Weil dieser auf einmal begraben wurde, ist fast alles, was da war, noch da. „Wir können die Bäume und die umliegende Vegetation betrachten und versuchen, den ganzen Wald zu verstehen“, sagt DiMichele.
Die Herren dieses Dschungels waren die Lycopsiden: schuppige Pflanzen mit Stämmen von bis zu 6 Fuß Umfang, die bis zu 120 Fuß hoch wurden und sporenproduzierende Zapfen trugen. Sie sahen aus wie riesige Spargelspeere. Im blassen Licht des Tunnels schimmern 30 Fuß lange fossile Spuren von Lycopsid wie Alligatorhäute im Schieferdach.
Neben den Lycopsiden befinden sich Calamiten – 30 Fuß hohe Cousins des modernen Schachtelhalms – und alte, mangrovengroße Nadelbäume, die als Cordaiten bekannt sind. Samenfarne (die nichts mit modernen Farnen zu tun haben) wurden 25 Fuß hoch. Baumfarne wuchsen 30 Fuß, mit Kronen von großen, gefiederten Wedeln.
In der Mine wurden nur wenige Tierfossilien gefunden — Chemikalien im Wasser des alten Sumpfes haben möglicherweise Muscheln und Knochen aufgelöst —, aber andere Standorte vor mehr als 300 Millionen Jahren, eine Periode, die als Karbon bekannt ist, haben Fossilien von Tausendfüßlern, Spinnen, Kakerlaken und Amphibien hervorgebracht. Monsterlibellen mit 2,5 Fuß Spannweite beherrschten den Himmel. (Es wäre noch 70 Millionen Jahre vor den ersten Dinosauriern.)
Und dann schlug das Erdbeben ein, und dieser sumpfige Regenwald war verschwunden.
Einer der Gründe, warum die Website für Wissenschaftler so wertvoll ist, ist, dass sie ein Fenster zur natürlichen Welt kurz vor einer Periode großer und rätselhafter Veränderungen öffnet. Mehrere hunderttausend Jahre nach der Beisetzung dieses Regenwaldes kämpften Baumfarne, Lycopsiden und andere Pflanzen um die Vorherrschaft — „eine Art Vegetationschaos“, sagt DiMichele. Aus irgendeinem unbekannten Grund setzten sich die Baumfarne durch, sagt er, und eroberten schließlich die tropischen Feuchtwälder der Welt.Zwei Drittel der in Riola-Vermilion Grove gefundenen Arten würden verschwinden. Die mächtigen Lycopsiden verschwanden praktisch.
Forscher nennen mehrere mögliche Gründe für die große Veränderung der Pflanzengemeinschaften vor rund 306 Millionen Jahren: steile Veränderungen der globalen Temperaturen; Trocknung in den Tropen; oder vielleicht tektonische Umwälzungen, die noch ältere Kohlevorkommen erodierten und Kohlenstoff freilegten, der sich dann in Kohlendioxid verwandelte. Was auch immer der Grund sein mag, die Erdatmosphäre hat plötzlich viel mehr Kohlendioxid aufgenommen. Die Bestimmung der Beziehung zwischen dieser alten atmosphärischen Veränderung und den Veränderungen der Vegetation könnte Hinweise darauf geben, wie das heutige Ökosystem auf Kohlendioxidanstiege reagieren wird, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht werden.
Das Riola-Vermilion Grove-Team, sagt DiMichele, verwendet den fossilen Wald als Referenzpunkt. Die Forscher analysieren die chemische Zusammensetzung früherer und späterer Kohlevorkommen auf Messungen von altem Kohlendioxid, Temperatur, Niederschlag und anderen Variablen. Bisher scheint der Anstieg des Kohlendioxids im Laufe der Zeit ziemlich gleichmäßig zu sein, aber die Veränderung der Vegetation ist ruckartiger.
Vergleicht man Fossilien von vor 306 Millionen Jahren und danach, „hat man einen totalen Regimewechsel ohne große Vorwarnung“, sagt DiMichele. „Wir müssen die Vergangenheit viel genauer betrachten“, fügt er hinzu. „Dies ist unsere erste Gelegenheit, alles zu sehen.“
Guy Gugliotta hat für Smithsonian über Geparden und menschliche Migrationen geschrieben.
