Steine, Mammuts, Toteislöcher

Transkript

1 Beate Witzel Steine, Mammuts, Toteislöcher... Auf den Spuren der Eiszeit in Berlin

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4 Steine, Mammuts, Toteislöcher... Auf den Spuren der Eiszeit in Berlin Verlag M Stadtmuseum Berlin GmbH Kleine Reihe

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6 Steine, Mammuts, Toteislöcher... Auf den Spuren der Eiszeit in Berlin Beate Witzel Mit Illustrationen von Fabian Scholtz und Lothar Tanzyna

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8 Inhalt Spurensuche... Seite 7 Der Stein des Anstosses... Seite 8 Eis und heiss... Seite 15 Die Berliner Landschaft... Seite 30 Tierwelten... Seite 62 Die ersten Berliner... Seite 89 Eiszeitliches Baumaterial... Seite 98 Eine unbekannte Zukunft... Seite 106 Kleine Gesteinsbestimmung... Seite 108 Glossar... Seite 113

9 Havel Tegeler See Panke Ahrensfelder Berge Havel Spree Spree Havel Großer Wannsee Teltowkanal Spree Dahme Großer Müggelsee Müggelspree Müggelberge Langer See Seddiner See Spree Topografische Karte von Berlin

10 ... Spurensuche... Berlin ist die einzige Millionenstadt in ganz Deutschland, die von der letzten Eiszeit geprägt wurde. Diese Eiszeit endete erst vor rund Jahren, und ihre Gletscher und Schmelzwasser haben die Landschaft in Berlin und Umgebung deutlich geformt. Das Gelände der Stadt, die vielen Gewässer, die markanten Höhen und Senken sowie viele berühmte Ausflugsziele in Berlin sind eiszeitlichen Ursprungs und können unter dem Aspekt neu entdeckt werden. Hat man einmal die Fährte aufgenommen, begegnet einem die Eiszeit im gesamten Stadtgebiet und viele spannende Fragen drängen sich auf: Woher kommen die Findlinge? Wie hoch war das Eis im Berliner Raum? Ist der Kreuzberg wirklich ein Berg? Jagte hier der Höhlenlöwe? Wie lebten die Menschen in der Eiszeit? Viele dieser Fragen lassen sich inzwischen gut beantworten, weil Wissenschaftler in der Lage sind, die Spuren, die die Gletscher, Tiere und Menschen hinterlassen haben, zu lesen. Findling aus Gotländer Korallenkalk auf der Domäne Dahlem, Berlin-Zehlendorf Spurensuche 7

11 ... Der Stein des Anstosses... A Spurensuche Findlinge und Feldsteine finden sich überall im Berliner Boden. Im Wald und auf den Feldern liegen unzählige abgerundete Steine. Besonders schöne und große Exemplare wurden in Parkanlagen gelegt. Volkspark Humboldthain, Berlin-Wedding Heutzutage haben die meisten Menschen schon von der Eiszeit gehört. Vor 200 Jahren war sie dagegen noch gänzlich unbekannt! Zu dieser Zeit war die Geologie noch eine junge Wissenschaft und das Verständnis von erdgeschichtlichen Prozessen sehr unvollständig. Wir wissen heute, dass wir in einem Eiszeitalter und innerhalb dieses Eiszeitalters in einer Warmzeit leben, im sogenannten Holozän. Eiszeitalter sind Epochen in der Erdgeschichte, in denen die Pole mit Eis bedeckt sind was während der 4,5 Milliarden Jahre, die die Erde alt ist, nur sehr selten der Fall war. Was Naturforscher zu Beginn des 19. Jahrhunderts wunderte und wofür sie eine Erklärung suchten, war die Tatsache, dass im Alpenvorland sowie in Norddeutschland viele Steine zu finden sind, die ganz offensichtlich nicht aus der Region stammen, weil es dort keine entsprechenden Gebirge gibt. Vor allem im Norden fallen die großen Findlinge und kleineren Feldsteine in der Landschaft auf. Besonders bemerkenswert ist, dass alle diese Steine, vom größten Findling bis zum kleinsten Kiesel, abgerundet sind. Sie müssen also durch einen Transport hierhergekommen sein, bei dem sie gleichzeitig ihre runde Form bekamen. Wie konnte das geschehen? Über diese Frage entbrannte zwischen 1790 und 1830 ein heftiger Gelehrtenstreit. Findling im Humboldthain Feuer und Wasser Es waren zwei Gruppen von Naturwissenschaftlern, die die Entstehung der Landschaft und der Gesteine auf unterschiedliche Prozesse zurückführten. Die Anhänger des Plutonismus (Pluto ist in der römischen Mythologie der Gott der Unterwelt) erklärten die Entstehung von Gesteinen und Gebirgen allein durch vulkanische Kräfte. Die vielen abgerundeten Steine hielten sie für sogenannte vulkanische Bomben, die in der Erdfrühzeit von Vulkanen herausgeschleudert worden waren. 8 Der Stein des Anstosses

12 Alexander von Humboldt, Blick auf den Vulkan Cajambé, 1810, kolorierter Kupferstich Und tatsächlich gibt es solche Steine. Sie finden sich bis heute in Gebieten, in denen Vulkane aktiv waren. Ihre Größe reicht von wenigen Millimetern bis zu über fünf Meter Durchmesser. Ihre gerundete Form erhielten sie nach dem Auswurf, als sich das geschmolzene Material beim Flug um die eigene Achse drehte. Auch die Entstehung der kreisrunden Senken und Seen in Norddeutschland erklärten die Plutonisten mit ihrer Theorie und deuteten sie als Einschlagskrater besonders großer vulkanischer Bomben. Erst als Wissenschaftler erkannten, dass viele der abgerundeten Steine nicht vulkanischen Ursprungs sind, wurde diese Theorie aufgegeben. Vulkanische Bombe mit einem Durchmesser von etwa fünf Metern am Vulkanhaus Strohn, Eifel Die Kontrahenten der Plutonisten bezeichneten sich als Neptunisten (Neptun ist in der römischen Mythologie der Gott des Meeres). Sie vertraten die Ansicht, alle Gesteine und Erdformationen seien im Meer entstanden. Zur Herkunft von runden Steinen im Tiefland entwickelten sie die Theorie der Rollsteinflut, nach der eine gewaltige Flutkatastrophe die Steine vom Untergrund mitgerissen und weit entfernt abgelagert hätte. Es stimmt, das Meer kann tatsächlich Steine über weite Der Stein des Anstosses 9

13 Strecken transportieren, und durch die Kraft der Wellen werden sie dabei so oft gedreht, dass sich alle Kanten abschleifen und eine runde Form entsteht. Diese Steine dürfen jedoch nur etwa so groß wie ein Kinderkopf sein, damit das Wasser sie über weite Strecken mitführen kann. Als Forscher erkannten, dass die meisten fremden Gesteine in Norddeutschland ursprünglich aus Skandinavien stammen, musste die Theorie der Rollsteinflut überarbeitet werden. Der Transport großer Steine über Kilometer Entfernung allein durch Wasser war nicht denkbar. Vom Meer abgerundete Strandsteine in Italien Nach der Drifttheorie schwammen Findlinge auf Treibeisschollen. Der Berliner Naturforscher Alexander von Humboldt war zunächst ein überzeugter Neptunist. Auf seinen Forschungsreisen nach Südamerika ( ) untersuchte er mehrere Vulkane und entdeckte dabei den vulkanischen Ursprung von Porphyr und Basalt, was ihn zum Umdenken bewog. Aus Loyalität zu seinem Lehrer, dem bekannten Neptunisten Abraham Gottlob Werner, bekannte er sich jedoch erst nach dessen Tod 1817 zum Plutonismus. Im 19. Jahrhundert entwickelten Geologen in England und Deutschland die Idee der Rollsteinflut weiter und ergänzten sie. Nach der neuen Theorie habe die Meeresflut kleine Steine nach Norddeutschland verfrachtet, große Steine seien dagegen auf schwimmenden Eisschollen transportiert worden. Im Gebirge hatte man beobachtet, wie auf diese Weise Steine von den Berghöhen ins Tal gelangten. Der englische Geologe Charles Lyell verhalf der Drifttheorie (Drift bedeutet strömungsgelenktes Treiben auf dem Wasser) zu internationaler Anerkennung. Auch andere bekannte Naturforscher wie Johann Wolfgang von Goethe und Charles Darwin schlossen sich ihr an. Sie wurde schnell zur führenden Lehrmeinung. Andere Theorien konnten sich lange nicht dagegen behaupten. Die Herkunft der Findlinge war, so schien es, geklärt. 10 Der Stein des Anstosses

14 Der Markgrafenstein In der Wissenschaft gilt eine Theorie als widerlegt, wenn genügend Fakten gefunden werden, die mit der Theorie nicht zu erklären sind. Die Drifttheorie gelangte beim sogenannten Großen Markgrafenstein an ihre Grenzen. Der Große Markgrafenstein war mit Abstand der größte Findling, der jemals in Brandenburg gefunden wurde. Er hatte ein geschätztes Gewicht von 750 Tonnen und lag auf den Rauenschen Bergen bei Fürstenwalde an der Spree. Dieser Stein war so groß, dass er unmöglich auf einer Eisscholle geschwommen sein konnte. Julius Schoppe, Der Große Markgrafenstein in den Rauenschen Bergen, 1827, Lithografie Als der preußische König Friedrich Wilhelm III. dem Ingenieur und Steinmetz Christian Gottlieb Cantian den Auftrag für die Anfertigung einer riesigen Granitschale erteilte, wählte dieser dazu den Großen Markgrafenstein aus. Goethe ließ sich genau über Größe und Art des Steins informieren und verfolgte von Weimar aus die Arbeiten. Um die Drifttheorie zu retten, beharrte er darauf, der Granit müsse aus der Region stammen, und forderte Geologen auf, in der Umgebung von Fürsten- Der Stein des Anstosses 11

15 Johann Erdmann Hummel, Die Granitschale im Lustgarten, 1831, Öl auf Leinwand Die Granitschale im Lustgarten wurde aus dem Großen Markgrafenstein gefertigt und 1831 vor dem Alten Museum (damals hieß es noch Neues Museum) aufgestellt. walde nach einem Granitvorkommen zu suchen. Andere Gelehrte brachten bereits damals vor, die Findlinge könnten durch gewaltige Gletscher aus dem Norden hierhergeschoben worden sein, doch Goethe wies diese Möglichkeit weit von sich. Der Große Markgrafenstein wurde 1827 mehrfach gespalten und die mittlere Scheibe noch vor Ort roh bearbeitet. Auf einer freigeschlagenen Trasse wurde sie zur Spree befördert und dann auf einem Lastkahn nach Berlin gebracht. Hier wurde sie in einem eigens errichteten Gebäude mithilfe einer Dampfmaschine zweieinhalb Jahre lang poliert und 1831 im Lustgarten aufgestellt, wo sie noch heute steht. Sie ist mit einem Durchmesser von 6,91 Metern weltweit die größte Schale, die jemals aus einem einzigen Stein hergestellt wurde. 12 Der Stein des Anstosses

16 Eiszeit-Durchbruch in Berlin Bereits 1787 hatte der Schweizer Bernhard Kuhn erkannt, dass Steine durch Gletschereis in entfernte Gebiete geschoben werden. In den Alpen wurden daraufhin viele Gletscherspuren entdeckt. Vor allem Kratzer, Kerben und Schleifspuren auf Fels gelten unter Geologen als sichere Merkmale für eine Gletscherbewegung. Verschiedene Geologen entwickelten ein Szenario, wonach nicht nur die Alpen, sondern weite Teile Europas während einer Kälteperiode von Gletschern bedeckt gewesen seien. Der Schweizer Paläontologe Louis Agassiz nahm diese Gedanken auf und formulierte 1837 vor einer Versammlung der Schweizer Naturforscher erstmals zusammenfassend die Idee einer nordischen Vereisung. Obwohl danach sogar Gletscherspuren bei Leipzig beschrieben wurden, konnte sich die Eiszeittheorie nicht behaupten und wurde von führenden Geologen abgelehnt. Der Durchbruch wurde erst 1875 in Berlin erzielt. Der schwedische Geologe Otto Torell war überzeugt, dass es in Nordeuropa eine Eiszeit gegeben haben musste. Was ihm fehlte, waren Beweise, um diese Theorie zu stärken. Während einer geologischen Tagung in Berlin fuhr er am 3. November 1875 nach Rüdersdorf, um dort auf den Kuppen der Kalkberge Schrammen zu studieren, und identifizierte sie als Gletscherspuren! Noch am selben Abend stellte Torell auf der Sitzung der Deutschen Geologischen Gesellschaft in Berlin seine Thesen zur Inlandeistheorie vor. Er erklärte, mit den Gletscherspuren könne er beweisen, dass es in der jüngeren Erdgeschichte eine längere Kälteperiode gegeben habe, während der skandinavisches Inlandeis bis nach Berlin gekommen sei. Der Bann war gebrochen, und die Eiszeittheorie wurde international anerkannt. A Spurensuche In Rüdersdorf bei Berlin tritt ein 240 Millionen Jahre alter Muschelkalkstein aus der Trias an die Oberfläche. Ein Salzkissen im tiefen Untergrund hat diese Schicht, die normalerweise in rund Meter Tiefe liegt, nach oben gedrückt. Durch diese Besonderheit kommt hier Festgestein an die Oberfläche, während der Boden in Berlin und Brandenburg sonst nur aus Lockergestein besteht. Für das Studium von Gletscherspuren bei Berlin war Rüdersdorf daher das einzige geeignete Gebiet. Seit über 760 Jahren wird in Rüdersdorf Muschelkalk abgebaut, der zahlreiche Fossilien enthält. Die Geschichte des Muschelkalks und der Eiszeit wird im Otto-Torell-Haus in Rüdersdorf gezeigt. Museumspark Rüdersdorf Heinitzstrasse Rüdersdorf Welche Spuren hinterlässt ein Gletscher? Wie ein Detektiv die Spuren des Täters sucht, musste auch Torell Fußabdrücke finden, die das Eis hinterlassen hat. Bewegen sich große Gletscher über Land, reißen sie durch ihr enormes Gewicht alles Der Stein des Anstosses 13

17 E Eiszeit ausprobiert Wie entstehen Gletscherschrammen? Streut man Kieselsteine auf eine (ausgediente) Tischplatte, stellt darauf eine schwere Kiste und schiebt diese über die Kiesel, bekommt die Tischplatte eine Reihe paralleler Riefen! Lockermaterial vom Untergrund und schleppen es mit. Durch das Festfrieren an der Gletscherunterseite werden sogar Felsgesteine aus ihrem Verbund herausgebrochen. So bildet sich unter dem Eis eine massive Schicht aus Sand, Lehm, Ton, Kalk und Gesteinen, in die bei der Vorwärtsbewegung ständig weiteres Material eingearbeitet wird. Wie in einer Gesteinsmühle wird das Lockermaterial dabei abgeschliffen oder sogar zerrieben. Die vom Eis mitgeführten Steine erhalten dadurch alle eine abgerundete Form. Scharren Steine an der Gletscherunterseite über harten Fels, können sie Schleif- und Kratzspuren erhalten und ihrerseits den Untergrund zerschrammen. Bis heute geben Schleifspuren im Gestein wichtige Hinweise auf Gletscherbewegungen und werden inzwischen mit modernster Technik vermessen. Kalkstein mit Gletscherschrammen aus dem Steinbruch bei Rüdersdorf, Land Brandenburg 14 Der Stein des Anstosses

18 ... Eis und heiss... Nachdem sich die Eiszeittheorie als führende Lehrmeinung durchsetzen konnte, entwickelten sich neue Wissenschaftsdisziplinen, die sich seitdem mit den Ursachen, Auswirkungen und Abfolgen der Eiszeiten beschäftigen. Landschaftsformationen, Ablagerungen und Spuren können so gezielt auf ihren eiszeitlichen Ursprung hin untersucht werden. Auch in Gesteinen der frühen Erdgeschichte werden solche Spuren gefunden, wodurch in der Klimageschichte der Erde neue Kapitel hinzugekommen sind. Inzwischen hat sich die Klimaforschung zu einer Schlüsseldisziplin entwickelt, und viele ihrer Erkenntnisse resultieren aus dem Studium der Vergangenheit. Dennoch sind bis heute die Prozesse, die zur Ausbildung einer Eiszeit führen, nicht restlos aufgeklärt. Vereiste Pole In der Vergangenheit war die Erde meist ein warmer und eisfreier Planet. Denn nur, wenn sich größere Landmassen an den Polen befinden, können auf ihnen Eisschilde anwachsen. Mit der Ausbildung von polaren Eiskappen verändert sich das Klima, und die Erde tritt in ein Eiszeitalter ein. Im Verlauf der Erdgeschichte sind Eiszeitalter seltene Ereignisse. Das letzte Eiszeitalter, die permokarbonische Vereisung, liegt bereits 260 Millionen Jahre zurück! Die jüngste Eisbildung in der Erdgeschichte begann, als der Kontinent Antarktis isoliert an den Südpol wanderte und durch kreisende Meeresströmungen klimatisch so isoliert wurde, dass sich der antarktische Eisschild bildete. Als sich durch die Kontinentalverschiebung die Lücke zwischen Süd- und Nordamerika schloss, wurden Meeresströmungen umgeleitet und es kam zur Ausbildung des Golfstroms. Er transportiert seitdem feuchte Luft nach Norden und befördert dadurch die Schnee- und Eisbildungen in Skandinavien und auf Grönland. Schließlich vereiste auch das Nordpolarmeer, als Eurasien und Amerika so?! Schon gewusst Auf der Erde ist die Verteilung von Land und Wasser nicht starr. Die Landmassen bestehen aus Kontinentalplatten, die auf dem Erdmantel wandern. Diese Bewegungen werden als Kontinentalverschiebung oder Plattentektonik bezeichnet. Der Polarforscher Alfred Wegener ( ) hat die Plattenverschiebung als Erster erkannt. Akzeptiert wurde seine Theorie jedoch erst nach Eis und Heiss 15

19 weit nach Norden vorrückten, dass sie das Polarmeer am Austausch mit warmen Strömungen hinderten. Vor gut 2,5 Millionen Jahren begann durch diese Prozesse ein neues Erdzeitalter, das Quartär. Es ist ein Eiszeitalter mit großen Eisschilden an den Polen. Diese wachsen während der Eiszeiten an, bleiben aber auch in den dazwischenliegenden Warmzeiten bestehen. Innerhalb des Quartärs werden die früheren Eis- und Warmzeiten als Pleistozän zusammengefasst und von der heutigen Warmzeit, dem Holozän, abgegrenzt. Obwohl es also gerade ziemlich warm ist, leben wir immer noch in einem Eiszeitalter, und sehr wahrscheinlich wird es in vielen Tausend Jahren auch wieder zu einer Eiszeit kommen.?! Schon gewusst Der Mathematiker Milutin Milanković errechnete 1930 als Erster, wie sich durch Erdbahnschwankungen die Sonnenstrahlungsmenge am Nordpol periodisch verringert. Für die vergangenen Jahre stimmen die Milanković-Zyklen genau mit dem Verlauf der Eiszeiten auf der Erde überein. Die Erde schwankt und wackelt Das Erdklima wird stark von der Menge der Sonnenstrahlung bestimmt, die auf die Erde trifft. Vor allem die Strahlungsintensität an den Polen entscheidet über Anwachsen oder Abschmelzen der Eisschilde. Während eines Eiszeitalters reagiert das Klima daher besonders sensibel auf die natürlichen Schwankungen der Erdachse und der Erdbahn. Heute kreist die Erde auf einer elliptischen Bahn um die Sonne, und die Erdachse ist um 23,5 Grad geneigt. Das war nicht immer so. Sowohl die Form der Erdbahn als auch die Neigung der Erdachse verändern sich, und die Erde trudelt wie ein Kreisel um ihre eigene Achse. Jede dieser Abweichungen unterliegt einem eigenen Zyklus von vielen Tausend Jahren. So kommt es phasenweise vor, dass die Erdachse nur wenig geneigt ist und die Erdbahn gleichzeitig fast einen Kreis beschreibt. In diesen Zeiten erreicht weniger Sonnenenergie die Pole und Schnee und Eis schmelzen auch im Sommer nicht mehr ab. Im Quartär haben Erdbahnschwankungen wiederholt zur Abkühlung der Nordhalbkugel geführt, bei der Schnee und Eis in den nördlichen Breiten auch im Sommer nicht abschmelzen 16 Eis und Heiss

20 nördlicher Polarkreis 66,5 Breite, 12 h pro Tag Erdachse nördlicher Polarkreis 66,5 Breite, 24 h pro Tag Erdachse nördlicher Wendekreis, 23,5 Breite 12 h pro Tag nördlicher Wendekreis, 23,5 Breite, 13,5 h pro Tag südlicher Wendekreis, 23,5 Breite 12 h pro Tag Äquator südlicher Wendekreis, 23,5 Breite, 10,5 h pro Tag Äquator südlicher Polarkreis 66,5 Breite, 12 h pro Tag südlicher Polarkreis, 66,5 Breite, 0 h pro Tag Sonneneinstrahlung Sonneneinstrahlung und flächendeckende Vereisungsgebiete entstehen. Die weißen Eisflächen reflektieren das Sonnenlicht, wodurch es noch kälter wird. Im Verlauf von Tausenden von Jahren können dadurch kilometerhohe Eisschilde anwachsen, die sich großflächig ausbreiten: Es kommt zu einer Eiszeit. Die Erdbahnschwankungen sind nicht allein für das Klima verantwortlich. Vermutlich spielen Rückkopplungsprozesse, die durch Änderungen der Strahlungsmenge ausgelöst werden, eine große Rolle. Die Wechselwirkungen mit vielen anderen Faktoren wie Meeresströmungen, Plattenbewegungen und Treibhausgasen sind jedoch so komplex, dass sie noch nicht in allen Einzelheiten erforscht sind. Eis in Bewegung Eis ist kein starres Material, sondern ein verformbarer Stoff. Wächst der Eisschild über eine kritische Höhe, gibt das Eis daher unter dem Druck seines Eigengewichts nach und fließt an den Rändern auseinander ein Gletscher entsteht. An der Unterseite des Eises bildet sich durch den Druck ein Wasserfilm, auf dem sich der Gletscher wie auf einer Gleitsohle bewegt. Während der Eiszeiten wuchsen die Eisschilde in Skandinavien auf circa Meter Höhe an. Solange es dort kalt blieb und Die Sonneneinstrahlung am Nordpol in Abhängigkeit vom Neigungswinkel der Erdachse E Eiszeit ausprobiert Um die Bewegung von Gletschern nachzuvollziehen, kocht man Götterspeise und füllt verschieden große Behälter, vom Puddingförmchen bis zum Haushaltseimer. Während die aus den kleineren Förmchen gestürzte Speise stabil bleibt, sackt die Masse aus großen Formen ab einer kritischen Höhe in der Mitte zusammen und fließt an den Rändern auseinander wie ein Gletscher. Eis und Heiss 17

21 Gletscher (Inlandeis) Gletschertor Gletscherspalten Gletscher und Schmelzwasser hinterlassen in der Landschaft ein charakteristisches Muster, das als Glaziale Serie bezeichnet wird. Urstromtal Sander Grundmoräne Endmoräne?! Schon gewusst Die Glaziale Serie ist ein Modell zur Beschreibung der Landschaftselemente, die ein Gletscher beim Vorrücken und Abschmelzen formt. Die Grundmoräne ist der Gesteinsschutt, den der Gletscher unter sich mitführt. Am Eisrand wird der Schutt zu einem Wall aufgeschoben, der Endmoräne. Am Seitenrand der Gletscherzungen liegen die Randmoränen. Beim Abtauen des Eises durchbricht das Schmelzwasser die Endmoräne am Gletschertor und lagert ausgeschwemmten Kies und Sand fächerförmig vor der Durchtrittsstelle ab: den Sander. Das Schmelzwasser sammelt sich in der nächsten Senke, dem Urstromtal, und vereinigt sich zu einem Strom, der Richtung Meer fließt. Schneefall zu weiterer Eisbildung führte, glitten die Gletscher stetig voran und das Eis schob sich weit nach Süden vor. Die errechnete Geschwindigkeit der skandinavischen Gletscher der letzten Eiszeit lag bei circa 220 Meter pro Jahr. Beim Vorrücken der Gletscher entfernt sich das Eis weit vom Ort seiner Entstehung und erreicht Regionen, wo es zumindest in den Sommermonaten abschmilzt. Das Verhältnis zwischen Eisbildung im Nährgebiet und Abschmelzung im Zehrgebiet bestimmt, ob ein Gletscher vorstößt oder ob er sich zurückzieht. Der heutige Rückzug der Alpengletscher, bei denen die Neubildung das sommerliche Abschmelzen nicht mehr kompensieren kann, ist dafür ein Beispiel. Drei Eiszeiten in Norddeutschland Während Otto Torell noch von einer einzigen Vereisung ausging, erkannten andere Forscher schon wenig später an sich überkreuzenden Gletscherschrammen, dass es in Nordeuropa mehrere Eiszeiten gegeben haben muss. Gletscher hinterlassen ihre Spuren nicht nur im Gestein. Der Geologe Albrecht 18 Eis und Heiss

22 Fyn MØn NORdSEE Rügen OStSEE Hamburg Lübeck Schwerin Szczecin Amsterdam Den Haag Utrecht Brussel Groningen Ems Münster Dortmund Maas Ruhr Rhein Bremen Aller Hannover Weser Mühlhausen Elbe Erfurt Notec Havel Oder Warta Berlin Frankfurt (Oder) Brandenburg Magdeburg Leszno Saale Elbe Odra Leipzig Dresden Elster Liberec Elster-Eiszeit Saale-Eiszeit Weichsel-Eiszeit Penck entdeckte, dass jeder Gletscher durch sein Vorrücken und späteres Abschmelzen ein charakteristisches Muster in die Landschaft prägt. Unter dem Begriff Glaziale Serie definierte er 1882 einen Merkmalskomplex, der sich aus verschiedenen Landschaftselementen zusammensetzt und dem jeweils ein Gletschervorstoß zugrunde liegt. Darstellung der maximalen Eisvorstöße in der Elster-, Saaleund Weichsel-Eiszeit So gelang es Penck, für Nordeuropa drei Eiszeiten nachzuweisen, während er im Alpenraum sogar Hinweise auf vier Vereisungsphasen fand. Die einzelnen Eiszeiten wurden später nach Flüssen benannt, die die Ausbreitung des Eises markieren. Die Flüsse Elster, Saale und Weichsel zeigen den Vorstoß des skandinavischen Eises an. Im Alpenraum heißen Eis und Heiss 19

23 ?! Schon gewusst Die Sauerstoffisotopenanalyse ist eine der wichtigsten Methoden zur Rekonstruktion der Klimageschichte im Quartär. Auf der Erde gibt es schwere und leichte Sauerstoffatome, die sich nur durch die unterschiedliche Anzahl der Neutronen im Atomkern unterscheiden. Leichter Sauerstoff verdunstet leichter und tritt daher vermehrt in Regen und Schnee auf. Wachsen große Eisschilde an den Polen, wird leichter Sauerstoff darin gebunden. Im Meerwasser wird er deshalb in diesen Phasen seltener. Das Verhältnis von leichtem zu schwerem Sauerstoff in Meeresablagerungen zeigt daher an, wie viel Eis es in der Vergangenheit auf der Erde gab. dieselben Eiszeiten nach den Alpenflüssen Mindel, Riss und Würm. Dort lässt sich eine noch frühere Eiszeit, die Günz- Eiszeit feststellen, für die es in Norddeutschland keinen Nachweis gibt. In der Elster-Eiszeit drangen die skandinavischen Gletscher am weitesten nach Süden vor und kamen bis zum Elbsandstein- und Zittauer Gebirge. Während der nachfolgenden Saale- Eiszeit entwickelte sich auf der Nordhalbkugel ein riesiger Eisschild, und das Inlandeis erreichte flächenhaft seine größte Ausdehnung. Die Weichsel-Eiszeit hatte dagegen den geringsten Eisvorschub, und die Gletscher kamen nur bis in den Berliner Raum. Der Verlauf der Weichsel-Eiszeit ist gut dokumentiert und wird mit rund Jahren angesetzt. Auch die früheren Eiszeiten dauerten mindestens Jahre. Da es in diesen langen Zeiträumen neben Eisvorschüben auch kalte, aber eisfreie Phasen gab, sprechen Geologen lieber von Kaltzeit. Die Warmzeiten waren deutlich kürzer. Die zwischen Elster- und Saale-Eiszeit liegende Holstein-Warmzeit dauerte vermutlich bis Jahre. Die Eem-Warmzeit, die zwischen der Saale- und der Weichsel-Eiszeit lag, hielt sogar nur bis Jahre an. Ihre Namen erhielten die Warmzeiten nach Fundorten in Holstein und an dem niederländischen Fluss Eem, wo anhand von Süßwasserablagerungen diese warmen Perioden erstmals nachgewiesen werden konnten. Die heutige Warmzeit, das Holozän, begann vor Jahren. Der Name leitet sich aus dem Griechischen ab und bedeutet das völlig Neue (von holo / ganz und kainos / neu). Mit dieser Bezeichnung wollten Geologen die Jetztzeit deutlich von den vergangenen Erdzeitaltern absetzen. Der modernen Wissenschaft stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, mit denen sich die Klimaschwankungen unseres Erdzeitalters immer genauer rekonstruieren lassen. Die Untersuchungen konzentrieren sich vor allem auf die jahrtausendealten polaren Eiskappen und Ablagerungsschichten am 20 Eis und Heiss

24 kalt warm 1 Mio Jahre 0 Meeresboden, in denen das Klima der Vergangenheit quasi archiviert ist. Mit speziellen Tiefenbohrern werden Proben gezogen und analysiert. Jede Schicht liefert dabei Informationen über die Klima- und Umweltbedingungen zur Zeit ihrer Ablagerung. Vor allem aus dem Verhältnis verschieden schwerer Sauerstoffatome (Isotope) zueinander kann das Volumen der Eisschilde in der Vergangenheit ermittelt werden. Klimadiagramm der letzten eine Million Jahre nach der Analyse von schwerem Sauerstoff aus Meeressedimenten Über drei Kilometer tief und damit Jahre in die Vergangenheit sind die Bohrer ins Eis vorgedrungen. Für diesen Zeitraum lassen sich acht Eiszeiten nachweisen. Anhand von Tiefseebohrkernen im Atlantik wurden für die letzten 2,8 Millionen Jahre sogar 55 Eiszeiten ermittelt. Dabei zeigt sich ein immer gleicher Verlauf: Die Phasen der Abkühlung erstreckten sich über einen langen Zeitraum und wurden von starken Temperaturschwankungen begleitet. Die Eiszeiten setzten nicht plötzlich ein, sondern bauten sich langsam auf, bis das Klima schließlich kippte. Bis zur Bildung von Gletschern konnte es so Jahrtausende dauern. Auch innerhalb der Eiszeiten schwankte das Klima beträchtlich, sodass wärmere Phasen das Eis immer wieder zurückdrängten. Alle Eiszeiten endeten abrupt infolge eines schnellen Temperaturanstiegs. In den früheren Warmzeiten war es im Durchschnitt zwei bis drei Grad Celsius wärmer als heute. Eis und Heiss 21

25 Mit dem Bohrkern in die Berliner Vergangenheit Die Eis- und Warmzeiten haben auch in der Berliner Region ihre Spuren hinterlassen. Jeder Gletscher, der das Gebiet überfahren hat, lagerte hier eine Grundmoräne ab, die aus Sand, Kies, Lehm, Ton und Steinen aller Größenklassen, vom kleinsten Kiesel bis zum riesigen Findling besteht. Das Material der Grundmoräne wird als Geschiebemergel (kalkhaltig) beziehungsweise Geschiebelehm (kalkfrei) bezeichnet. Zwischen den Grundmoränen liegen Bänke aus Sand und Ton, die durch Schmelzwasser aufgeschüttet wurden. Die Mächtigkeit der Ablagerungen schwankt im Berliner Raum beträchtlich und be- Die Schalen der Süßwasserschnecke Paludina diluviana (heutiger Name: Viviparus diluvianus) charakterisieren im Berliner Raum die Ablagerungen der Holstein-Warmzeit. Übersicht über die Eis- und Warmzeiten in Norddeutschland und die Ablagerungen im Berliner Raum Periode Beginn Ablagerung Holozän vor Jahren Torfe, Moore, Dünen Weichsel-Eiszeit vor Jahren Geschiebemergel Eem-Warmzeit vor Jahren Torfe, Moore Saale-Eiszeit vor Jahren Geschiebemergel Holstein-Warmzeit vor Jahren Süßwasserschnecken Elster-Eiszeit vor Jahren Geschiebemergel 22 Eis und Heiss

26 Die Grundmoräne, hier eine Detailansicht, besteht aus Sand, Kies, Lehm, Ton und abgerundeten Steinen aller Größenklassen. trägt zwischen 30 und 300 Metern. Die oberste Grundmoräne stammt aus der Weichsel-Eiszeit. Unter ihr liegt eine Schicht aus Torf und moorigen Sanden, die in der Eem-Warmzeit entstanden ist. Geht man weiter in die Tiefe, stößt man auf den Geschiebemergel der Saale-Eiszeit, die sich mit drei Gletschervorstößen nach Süden ausbreitete. Darunter liegt eine Ablagerung aus der Holstein-Warmzeit, die in Berlin durch das massenhafte Auftreten einer Süßwasserschnecke als Berliner Paludinenschicht bekannt wurde. Die tiefsten Geschiebemergel stammen aus der Elster-Eiszeit, der zwei große Eisvorstöße zugerechnet werden. Die Grundmoränen der drei Eiszeiten, deren Gletscher auch den Berliner Raum erreichten, können in ganz Norddeutschland nachgewiesen werden. Wie viele Eiszeiten es in Nordeuropa im Quartär tatsächlich gab, lässt sich jedoch durch die Grundmoränen allein nicht ermitteln. Da die Gletscher ältere Ablagerungen beim Überfahren zerstören, wurden die Grundmoränen früherer Eiszeiten wahrscheinlich teilweise ausgelöscht. Eis und Heiss 23

27 Woher kommen die Steine??! Schon gewusst Die Steine, die von den Gletschern aus weit entfernten Gebieten hierhergeschoben wurden, bezeichnen Wissenschaftler als Geschiebe. Sie geben Hinweise auf die Regionen der Gletscherentstehung und den Verlauf der Gletscherbewegung. Viele der Gesteine enthalten schöne und sogar sehr seltene Fossilien. In der Geschiebeforschung werden diese Steine untersucht. E Eiszeit ausprobiert Geschiebesammeln ist in Berlin ganz einfach. Die vielen Wälder, Gewässerufer und Ackerflächen sind reich an eiszeitlichen Steinen. Das Sammeln in Kiesgruben in Brandenburg ist dagegen nur für angemeldete Gruppen möglich. Eine erste Orientierung zur Sortierung der Steine liefert die Kleine Gesteinsbestimmung am Ende des Buches. Bis zu 300 Meter Tiefe besteht der Boden unter unseren Füßen aus gebietsfremdem Material. Jeder abgerollte Stein hat einen weiten Weg hinter sich. Er stammt aus Finnland oder dem Baltikum, aus Schweden, Norwegen, Dänemark, vom Grund der Ostsee oder aus Norddeutschland. Viele Gesteine zeigen eine spezielle Zusammensetzung an Mineralien oder Fossilien, die sie unverwechselbar machen. Wenn ermittelt werden kann, aus welchen Gebieten sie stammen, kann mit ihrer Hilfe die Bewegungsrichtung der Gletscher rekonstruiert werden. Über 200 solcher sogenannter Leitgeschiebe sind bisher bekannt. Je genauer der Ort ihrer Herkunft angegeben werden kann, desto besser lassen sich die Gletscherströme zurückverfolgen (siehe Grafik Seite 25). Im Geschiebe der Eiszeiten finden sich Steine und Fossilien aus allen Erdzeitaltern vermischt. Nicht nur die skandinavischen Gebirge wurden vom Eis abgetragen, auch die Gesteine am Grund der heutigen Ostsee wurden mitgerissen und hierhergeschoben. Schon beim Spaziergang im Wald oder übers Feld lassen sich interessante Steine finden. Für Geschiebesammler sind jedoch Kiesgruben wahre Schatzkammern. Hier haben Schmelzwässer alle Tonpartikel weggespült, sodass Herkunft und Verfrachtung ausgewählter Leitgeschiebe (Seite 25). Versteinerter Seeigel Bernstein 24 Eis und Heiss

28 KinnekulleDiabas ÅlandRapakivi KalmarsundSandstein PåskallavikPorphyr 1 3 o rw eg en Rhombenporphyr N Fleckengneis NexøSandstein 4 7 Klapperstein Faxekalk StromatoporenKalk Ei s u n d H e i ss 25

29 Sande, Kies und Steine locker im Untergrund liegen. Mit etwas Glück findet man hier seltene Fossilien und schöne Findlinge, aber auch Bernstein oder Zähne und Knochen von Eiszeittieren. Sogar ein Goldnugget wurde schon entdeckt! Die Abbildungen auf dieser Seite zeigen Funde aus der Kiesgrube Parey in Berlin-Spandau. Backenzahn vom Mammut Abb. in Originalgröße (Ausschnitt) Gewicht: g Größe: mm Goldnugget Abb. in Originalgröße Gewicht: > 0,1 g Größe: 4 3 1,5 mm 26 Eis und Heiss

30 Wie hoch war das Eis in Berlin? Einen direkten Nachweis über die Höhe der Gletscher in Berlin gibt es nicht, aber es gibt Schätzungen. Der Eisschild erreichte in Skandinavien eine Höhe von rund Metern. In den ersten beiden Eiszeiten, der Elster- und Saale-Eiszeit, drangen die Gletscher bis an den Nordrand des Harzes vor. Sie erstreckten sich damit über Kilometer nach Süden, wobei sie von Norden nach Süden, Richtung Eisrand, immer flacher wurden. In diesen Eiszeiten war die Berliner Region circa 200 Kilometer vom Eisrand entfernt, und die Höhe der Gletscher betrug hier vermutlich noch 600 Meter. In der Weichsel-Eiszeit lag der Gletscherrand nur 45 Kilometer südlich von Berlin, und das Eis hatte in diesem Bereich nur noch eine geschätzte Höhe von 150 bis 200 Metern.?! Schon gewusst Ein Blick auf den Fernsehturm am Alexanderplatz am besten aus der Ferne gibt einen Eindruck von der Höhe des Eises in Berlin. Mit Antenne ist der Turm 368 Meter hoch. Für die ersten beiden Eiszeiten muss man in Gedanken noch einmal mehr als die Hälfte drauflegen. In der letzten Eiszeit hätte das Eis dagegen nur bis zur Mitte der Kugel gereicht Fernsehturm 368 m Maximale Eishöhe im Berliner Raum während der Weichsel-Eiszeit Funkturm 146,7 m Rotes Rathaus 74 m Siegessäule 67 m Reichstag 47 m Brandenburger Tor 26 m 0 Eis und Heiss 27

31 Fyn MØn NORdSEE Rügen OStSEE Hamburg Lübeck Schwerin Szczecin Amsterdam Den Haag Utrecht Brussel Groningen Ems Münster Dortmund Maas Ruhr Rhein Bremen Aller Hannover Weser Mühlhausen Elbe Erfurt Notec Havel Oder Warta Berlin Frankfurt (Oder) Brandenburg Magdeburg Leszno Saale Elbe Odra Leipzig Dresden Elster Liberec Feuersteinlinie Die Feuersteinlinie gibt die südlichste Ausbreitung des skandinavischen Eisschildes an. Sie setzt sich aus den Eisvorstößen der Elsterund der Saale-Eiszeit zusammen. Feuersteine treten in allen Farben auf. An an ihrem glasartigen Bruch sind sie gut zu erkennen. 28 Eis und Heiss

32 Die Feuersteinlinie Gute Anzeiger für die Ausbreitung des skandinavischen Eises sind Feuersteine, die an ihrem glasartigen Bruch und dem brenzligen Geruch beim Anschlagen leicht zu erkennen sind. Feuerstein entstand in der Jura- und Kreidezeit im Meer. Ablagerungen befinden sich in Deutschland heute vor allem im Bereich der Ostsee. Erst durch die Gletscher der Eiszeit wurden Feuersteine aus dem Ostseeraum weit nach Süden verfrachtet. Die Feuersteinlinie markiert die südlichsten Fundorte für Feuerstein und zeigt so, wie weit die Gletscher während der Elster- und der Saale-Eiszeit vorstießen. Von der Nordsee kommend, verläuft sie nördlich des Teutoburger Waldes und des Harzes über Gotha, Weimar, Zwickau und Chemnitz nach Bad Schandau. In vielen Orten auf der Feuersteinlinie wurden Markierungssteine errichtet.?! Schon gewusst Feuerstein ist eines der häufigsten eiszeitlichen Geschiebe. Außerhalb des Ostseeraumes zeigt er eindeutig an, wie weit die skandinavischen Gletscher nach Süden vorgerückt sind. Nicht nur in Berlin, in vielen Regionen Deutschlands kann man Feuersteine finden und so den Weg der Gletscher nachverfolgen. Seeigel aus Feuerstein aus Berlin-Spandau... Vielerorts markieren Bronzetafeln wie diese in Chemnitz die südliche Eisgrenze.... Eis und Heiss 29