Nematophyten in Gel

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Fossile Nematophyten, wie alle Fossilien im Hornstein, durchliefen Stadien der Einbettung und Durchdringung mit Kieselgel, mehr oder weniger verstanden und hier nicht betrachtet. Dieser Beitrag betrifft organisches Gel, von den Organismen als mehrfacher Schutz produziert. Nach der Verkieselung ist das organische Gel nicht mehr bemerkbar, aber die frühere Anwesenheit kann aus Details im Hornstein erschlossen werden (Abb.1).

Abb.1: Rhynie Chert, hier rohe Außenseite des Fundstücks, alte Bruchfläche der Hornsteinschicht mit zwei unterschiedlichen Typen Hornstein: Nematophyt (obere Bildhälfte), eher verkieselt als der Sumpf mit faulenden Pflanzenteilen darunter. Bildbreiten 4.3mm.

Dieses Bild kann zunächst verwirrend und rätselhaft sein. Es ist eine natürliche Kombination zweier unabhängig voneinander verkieselter Bereiche. Die obere Hälfte ist ein Nematophyt, bestehend aus unregelmäßig verteilten und teilweise ausgerichteten Röhren in bläulichem Chalzedon. Die nahezu waagerechte Linie im Bild deutet auf eine glatte Bruchfläche, wie sie nicht beim Bruch von Filz oder Faserverbundwerkstoffen entstehen würde.
Folglich war der Nematphyt wie ein kompaktes Material gebrochen, weshalb er in einem mehr oder weniger fortgeschrittenen Stadium der Verkieselung gewesen sein muss. Das Bruchstück gelangte in das trübe Sumpfwasser mit überschwemmten Landpflanzen. Weitere Verkieselung verwandelte schließlich alles in festen Hornstein.
Abgesehen vom fossilen Inhalt gibt es einen anderen offensichtlichen Unterschied zwischen den Hälften des Bildes: Im Gegensatz zum trüben Sumpfwasser unten ist der Raum zwischen den Röhren sauber. Die kleinen weißen Flecken sind keine Einschlüsse, sondern rekristallisierter Chalzedon. Die Sauberkeit lässt auf anfangs vorhandenes organisches Gel zwischen den Röhren schließen.  
Gleiches sieht man in Abb.2. Hier geht der Riss quer zur Textur. Wieder ist die Bruchfläche glatt, ohne hervorstehende Enden der Röhren. Folglich muss der Nematophyt als Ganzes mechanisch homogen gewesen sein, als er brach, mit weitgehend verkieselten Komponenten, so dass die filzige Struktur sich nicht auf den Riss auswirkte. Es ist nicht zu erkennen, warum das geschah, als der Sumpf noch flüssig war.
Es ist bekannt, dass im Wasser liegende organische Reste schneller verkieseln als das umgebende Wasser und dann bei Belastung brechen können. Vielleicht fördert das organische Gel zwischen den Röhren die Bildung von Kieselgel.



Abb.2: Zwei Typen Hornstein verbunden in einem Fundstück: rechts Bruchstück eines zuvor verkieselten
Nematophyten, im später verkieselten flüssigen Sumpf liegend. Schnittfläche des Fundstücks in Abb.1.

Neben den nützlichen Eigenschaften organischen Gels für das Leben im Wassser, wie Zusammenhalt, Sauberkeit, und Schutz vor Angriffen, ist es auch ein Hilfsmittel für Organismen, die durch Austrocknen gefährdet sind, zum Überleben außerhalb des Wassers. Dieses Fundstück liefert ein Argument dafür, dass 
Nematophyten diese Überlebensstrategie genutzt haben. Der Nematophyt hatte als Gewirr aus Röhren in einem Gelklumpen unbekannter Größe und Gestalt gelebt, im Wasser oder auf feuchtem Grund, oder in einem periodisch überfluteten Lebensraum. Während einer längeren Trockenperiode trocknete der Klumpens oberflächlich und schrumpfte bis zu einer begrenzten Tiefe. Die schlaffen Röhren kollabierten dabei und sind nun als schmale Streifen in der betroffenen Schicht des Klumpens zu sehen. Diese Schicht wirkte als Rinde, die vor weiterem Austrocknen schützte. Darunter gibt es keine Anzeichen von Trocknen.
Anscheinend war die Wirkung dadurch begrenzt, dass entstehende Eigenspannungen die Rinde ablösten. In Abb.3 hängt die Rinde rechts fest an der Unterlage, ist aber nach links hin zunehmend abgelöst.
Schließlich muss der leicht beschädigte Klumpen überflutet und im schlammigen Wasser zusammen mit Pflanzenteilen verkieselt worden sein, was man auch aus Abb.3 erkennen kann.

Abb.3 (unten): Nematophyt als Gelklumpen mit einer Schutzschicht gegen Austrocknen, entstanden durch oberflächennahes Trocknen und Schrumpfen, hier im Querschnitt sichtbar an der rohen Außenseite des Fundstücks, alte Bruchfläche der Hornsteinschicht.

Unter zahlreichen eigenen Funden von Rhynie Chert gibt es 9 mit Nematophyten, darunter die bekannte kugelförmige Pachytheca (1 Fund, 1 Exemplar) und Nematoplexus mit spiraligen Röhren deutlich größer als im Original in 4 Fundstücken. Weniger sicher ist die Deutung eines gut erhaltenen Nematophyten als Nematophyton taiti [1]. Nematophyten aus 3 Fundstücken sehen so ungewöhnlich aus, dass sie 3 neue Arten repräsentieren könnten. Offenbar sind sie sehr selten, andernfalls wären sie in mehr als einem Stück Chert gefunden worden.
Alle hier erwähnten Nematophyten hatten anscheinend Gel zwischen den Röhren. Der Gelklumpen in Abb.3 mit einer getrockneten, geschrumpften und wahrscheinlich verhärteten Schicht längs der Oberfläche ist ein überzeugender Beleg dafür, dass Nematophyten außerhalb des Wassers und im Trockenen überleben oder zeitweise gedeihen konnten, wie in [2,3] vermutet.
Aus der vollständigen Verkieselung der hier beschriebenen Exemplare ist zu schließen, dass sie von SiO₂-reichem Wasser überflutet wurden. Sie verkieselten eher als das Wasser, denn sie brachen wie ein festes Material (das auch ein Gel gewesen sein konnte) während das umgebende Wasser flüssig war und später verkieselte, was aus Abb.1,2 zu schließen ist. 
Fundstück: Rh13/7 (0.25kg),  2005 gefunden von Sieglinde Weiss, beschrieben in Rhynie Chert News 13.
                  Teil 1: Abb.3;  Teil 2:  Abb.1,2;  

H.-J. Weiss     2016    2020

[1]  R. Kidston, W.H. Lang : On Old Red Sandstone plants showing structure ...,
     Part V, Trans. Roy. Soc. Edinburgh 52 (1921), 855-902.
[2]  P.K. Strother: Clarification of the genus Nematothallus Lang, J.Paleont. 67(1993), 1090-94.
[3]   www.abdn.ac.uk/rhynie

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