Welche Prozesse können zu einer Fossilisation führen?

Die folgenden Phasen sind in der Fossilisation beteiligt: Tod, Zersetzung, Einbettung, Entgasung und Diagenese. Je nach Umgebungsumständen können sich diese Phasen auch wiederholen oder in ihrer Reihenfolge vertauschen. Beispielsweise kann es sein, dass ein Organismus sofort nach seinem Tod eingebettet wird oder durch die Einbettung überhaupt erst zu Tode kommt (z. B. Treibsand oder Eis). Auch lange nach der Einbettung kann ein Organismus wieder freigelegt werden, verwesen, um schließlich erneut eingebettet zu werden.

• Der Tod eines Organismus ist der Beginn der Fossilisation. Natürlich sollte der Kadaver möglichst vor Fressfeinden versteckt bleiben. Zusätzlich sollte der Tod nicht zu große Schäden am Kadaver produziert haben. Vorteilhaft ist der Tod durch Erkrankung oder Ertrinken.
• Die Zersetzung umfasst verschiedene Prozesse.
  • Die Verwesung ist ein aerober Prozess (Sauerstoffverbrauch) und beginnt bereits mit dem Abkühlen des Organismus, wobei die Bestandteile des Körpers zu einfacheren chemischen Verbindungen abgebaut werden. An ihr sind vor allem Mikroorganismen beteiligt, aber auch Kleinlebewesen und Wirbeltiere (Aasfresser). Die Verwesung schreitet nicht an jedem Körperteil gleichmäßig voran. Vor allem die Areale um Augen, Mund, Anus oder Verletzungen verwesen deutlich schneller. Die Verwesung wird beschleunigt durch hohe Umgebungstemperaturen und feuchtes Milieu, erschwert bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder beispielsweise in trockener Zugluft in Wüstengebieten.
  • Die Fäulnis ist ein anaerober Prozess (ohne Sauerstoff), der den Körper ohne Sauerstoff abbaut. Kommt ein Kadaver in eine sauerstofffreie Umgebung, dann tritt keine Verwesung ein oder sie wird zeitweise gestoppt. In diesen Fällen können sich nur noch anaerobe Mikroorganismen beteiligen.
  • Mumifikation bringt unverwesten Fossilien unter Einhaltung von Weichteilen hervor. Hierfür müssen bestimmte Bedingungen, wie z. B. niedrige Umgebungstemperatur, trockene Luft oder toxische Einflüsse vorherrschen. Ändern sich die Umgebungsbedingungen, dann zerfallen solche Körper meist vollständig. Offen liegende Mumien verwittern mit der Zeit. Aus dem Permafrostboden in Sibirien und dem nördlichen Nordamerika, die seit Ende der Eiszeit nicht oder nur geringfügig aufgetaut sind, sind vollständige Wollhaarmammuts, Wollnashörner und andere Eisleichen gefunden worden.
  • Bei der Inkohlung findet unter Luftabschluss eine Umwandlung des organischen Pflanzenmaterials statt, bei der vorwiegend die Elemente Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff entfernt werden, bis fast nur noch Kohlenstoff übrig bleibt. Dabei können Braunkohle oder Steinkohle entstehen.
• Verschiedene Substrate sind in der Lage einen Körper vor Luftzufuhr zu schützen, um ein Fossil auszubilden. Organismen können beispielsweise von Wüstensand zugeweht werden, von Schwemmsand in Flussgebieten umspült und so völlig bedeckt werden, von Schlamm begraben werden, in Morast versinken und so überhaupt erst zu Tode kommen oder in Eis eingebettet werden.
• Wenn die kompletten energetisch verwertbaren Bestandteile des Körpers über die Zeit durch anaerobe Prozesse abgebaut werden, entstehen verschiedene Gase (daher die Bezeichnung: Entgasung). Mit der Zeit verliert der Kadaver stark an Substanz. Die entstandenen Gase entweichen durch das Einbettungssubstrat nach oben. Werden Spuren dieser Gase erhalten, kann man daran später die räumliche Lage des Körpers in dieser Phase bestimmen.
• Diagenese ist die erste Umwandlungsstufe der Überreste als Fossil. Sie beginnt mit der Verwandlung von lockerem Sediment in festes Substrat z. B. infolge von steigendem Druck. Diese Verwandlung betrifft auch die eingelagerten Reste der Lebewesen, die sich zu eigentlichen Fossilien entwickeln.

Unter geeigneten Bedingungen ist prinzipiell jeder Körper erhaltungsfähig, unabhängig davon wie groß sein Gehalt an Hart- und Weichteilen ist. Wichtig ist der schnelle Sauerstoffabschluss in einem sich später verfestigenden Material, so dass man Fossilien meist an Orten mit hoher Sedimentationsrate, wie Sümpfen, Mooren, Seen oder Flachmeeren findet. Es wird jedoch nur eine sehr geringe Menge der gesamten Organismen fossilisiert, wobei sich dies sehr stark an regionalen Gegebenheiten orientiert. Hartteile werden durch Zersetzung und Verwitterung auf verschiedene Weisen gebrochen oder angewittert. Sie verwesen aber nicht so schnell wie Weichteile und werden daher öfter erhalten. Calcium-Verbindungen wie Calciumcarbonat und Perlmutt sind beispielsweise ein idealer Schutz vor verschiedenen Umwelteinflüssen. Die Knochenbestandteile von Wirbeltieren, die überwiegend aus Calcium-Verbindungen bestehen, werden deshalb vollständiger erhalten als die Weichteile. Die häufigsten Fossilien sind Versteinerungen, wobei die Verformung der Erdkruste dazu führt, dass in älteren Erdschichten weniger Fossilien gefunden werden. Bei Tieren bleiben hierbei meistens nur harte Bestandteile wie Knochen, Zähne oder Schalen übrig. Bei Pflanzen können sogar noch die Jahresringe erhalten bleiben. In seltenen Fällen können aber auch Abdrücke von Weichteilen erhalten bleiben.