mini|hochkant=1.2|Ammoniten („Ammonshörner“) gehören zu den bekanntesten und populärsten Fossilien. Hier ein Vertreter der Spezies Perisphinctes wartae aus dem Oberjura des Innersteberglandes (südliches Niedersachsen).
Ein Fossil (von ; Mehrzahl Fossilien) ist jedes Zeugnis vergangenen Lebens der Erdgeschichte, das älter als 10.000 Jahre ist und sich somit einem geologischen Zeitalter vor dem Beginn des Holozäns zuordnen lässt.General Questions: What is a fossil? San Diego Natural History Museum. Derartige erdgeschichtliche Dokumente können sowohl körperliche Überreste von Lebewesen (Körperfossilien) sein als auch Zeugnisse ihrer Aktivität (Spurenfossilien). Zum Beispiel werden auch versteinerte Trittsiegel und Exkremente (Koprolithe) zu den Fossilien gezählt. Die Entstehung von Fossilien nennt man Fossilisation. Die Erforschung der Fossilien erfolgt in erster Linie durch die Paläontologie.
Die Bezeichnung „Versteinerung“ oder veraltet „Petrefakt“ (lateinisch petra [von altgriechisch πέτρα] Stein, factum „gemacht“)Vgl. Duden online: Petrefakt. ist nicht gleichbedeutend, denn nicht jedes Fossil ist mineralisiert und liegt somit als eine Versteinerung vor.
Wissenschaftlich fundierten Schätzungen zufolge sind etwa eine Milliarde Tier- und Pflanzenarten seit dem Beginn des Phanerozoikums vor Millionen Jahren entstanden und größtenteils wieder ausgestorben. Manche Schätzungen belaufen sich sogar auf 1,6 Milliarden. Weit unter ein Prozent dieses Artenreichtums ist fossil erhalten geblieben, nicht nur wegen der besonderen Umstände, die für die Fossilisation erforderlich sind, sondern auch, weil viele Fossilien im Laufe der Jahrmillionen infolge von Verwitterung, Erosion oder Gesteinsmetamorphose wieder zerstört wurden. Bis 1999 sind rund 250.000 fossile Arten wissenschaftlich beschrieben worden.Donald Prothero: Fossil Record. In: Ronald Singer (Hrsg.): Encyclopedia of Paleontology. Fitzroy Dearborn Publishers, Chicago 1999, ISBN 1-884964-96-6, S. 491.
Historisches mini|Fossile Zähne des eozänen Hais Otodus obliquus. Derartige Zähne wurden lange Zeit u. a. als Zungensteine (Glossopetrae) gedeutet und erst im 17. Jahrhundert richtig erkannt.Martin Schmeisser: Erdgeschichte und Paläontologie im 17. Jahrhundert: Bernard Palissy, Agostino Scilla, Nicolaus Steno und Leibniz. In: Herbert Jaumann (Hrsg.): Diskurse und Gelehrtenkultur in der Frühen Neuzeit. Ein Handbuch. De Gruyter, Berlin/Boston 2010, S. 809–858, doi:10.1515/9783110241068.809 Da Haie lebenslang neue Zähne bilden (Revolvergebiss), gehören Haizähne zu den häufigsten Wirbeltierfunden, das knorpelige Haiskelett ist dagegen nur selten fossil erhalten. Funde von in Gesteinen enthaltenen marinen Lebewesen auf dem Festland erregten bereits im Altertum und im Mittelalter von China bis Europa Aufmerksamkeit, und sie wurden von mehreren Gelehrten (u. a. Xenophanes, Eratosthenes, Leonardo da Vinci) richtig als Überreste von Organismen bzw. als Hinterlassenschaften einer einstigen Meeresbedeckung gedeutet. Hingegen wurden sie vom altgriechischen Philosophen Aristoteles und den auf seinen Lehren aufbauenden Scholastikern als Launen der Natur (Lusus naturae) betrachtet.Udo Kindermann: Conchae marinae. Marine Fossilien in der Fachliteratur des frühen Mittelalters. Geologische Blätter für Nordost-Bayern und angrenzende Gebiete. Bd. 31, 1981, S. 515–530.Erich Thenius: Evolution des Lebens – und der Mensch. Die erdgeschichtliche Dokumentation. Vortrag, Wien 1980, S. 79–139 ().
Die Bezeichnung Fossil wurde erstmals 1546 von dem Chemnitzer Gelehrten und Bürgermeister Georgius Agricola in seinem Werk De natura fossilium verwendet. Benannte man, wie Agricola es tat, zunächst unterschiedslos alle „beim Ausgraben“ gefundenen Kuriositäten als Fossil, darunter auch Minerale, Artefakte, seltsam geformte Wurzeln oder Konkretionen, fand im Laufe der Zeit eine Bedeutungsverengung auf Objekte statt, die von der Existenz urzeitlichen Lebens zeugten. Maßgeblich trug dazu der Franzose Jean-Baptiste Lamarck mit dem Kapitel Sur les fossiles in seinem umfassenden Werk zur Systematik der wirbellosen Tiere bei, das 1801 erschien.Jean-Baptiste Lamarck: Sur les fossiles. In: Systême des animaux sans vertèbres, ou Tableau géneral des classes, des ordres et des genres de ces animaux. Paris 1801, doi:10.5962/bhl.title.14255, S. 403–411. Gängige Bezeichnungen für Fossilien waren auch Petrefakt und Versteinerung, und tatsächlich entstehen in vielen Fällen Fossilien dadurch, dass organische durch mineralische Substanz ersetzt wird. Entsprechend wurde die Vorform der modernen Paläontologie bis weit ins 19. Jahrhundert hinein Petrefaktenkunde genannt. Der Däne Nicolaus Steno führte bereits 1667 als erster neuzeitlicher Gelehrter den Nachweis, dass es sich bei Fossilien nicht um Launen der Natur, sondern um Reste von Lebewesen aus früherer Zeit handelt.
Substantiv Fossil vs. Adjektiv fossil Neben der Bezeichnung Fossil als Substantiv wird das Wort auch als Adjektiv verwendet, um damit Objekte oder Bildungen zu charakterisieren, die geologisch relativ alt sind. In diesem Sinne wird das Adjektiv fossil auch heute noch nicht ausschließlich für Überreste von Lebewesen verwendet, beispielsweise in der Wortkombination fossile Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) oder fossiles Wasser (sehr altes Tiefengrundwasser). Das Gegenteil zum Adjektiv fossil lautet rezent. Es bezeichnet alle Bildungen, die geologisch relativ jung sind. Geologische Zeugnisse, deren Alter im Grenzbereich zwischen fossil und rezent liegt, können als subfossil oder subrezent bezeichnet werden. Dies betrifft Bildungen aus der Zeit des Quartärs bis etwa 8000 v. Chr. (siehe auch → Prähistorie).Ulrich Lehmann: Paläontologisches Wörterbuch. 4., durchgesehene und erweiterte Auflage. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1996, ISBN 3-432-83574-4, S. 232. In der Paläobotanik bezieht sich subfossil aber auch oft auf eine unvollständige Fossilisation, also einen bestimmten Erhaltungszustand. In diesem Sinne können selbst Floren aus dem Paläogen (älter als 25 Millionen Jahre) noch als subfossil gelten.
In der Biologie und Paläontologie wird das Adjektiv fossil auch auf ausgestorbene Arten bezogen. Als „fossile Arten“ werden jene Arten bezeichnet, die vor der Wende vom Pleistozän zum Holozän ausstarben, also vor mehr als rund 12.000 Jahren. Den fossilen Arten können die rezenten Arten gegenübergestellt werden, die erst im Holozän ausstarben oder heute noch existieren. Mit den sogenannten lebenden Fossilien sind ebenfalls (rezente) Arten gemeint, keine Einzelexemplare. Die Gesamtheit aller aktuell der Wissenschaft bekannten fossilen Arten sowie deren Vorkommen wird Fossilbericht oder auch Fossilüberlieferung (englisch fossil record) genannt.
In der Geomorphologie werden Oberflächenformen als fossil bezeichnet, die zwar heute noch existieren, deren Bildungsprozess aber in der geologischen Vergangenheit zum Erliegen kam (sogenannte inaktive Strukturen). Dies betrifft auch Bildungen, die deutlich jünger sind als 10.000 Jahre, beispielsweise inaktive holozäne Kliffs in Anlandungsbereichen der deutschen Ostseeküste.diverse Beispiele hierfür finden sich in Ralf-Otto Niedermeyer, Reinhard Lampe, Wolfgang Janke, Klaus Schwarzer, Klaus Duphorn, Heinz Kliewe, Friedrich Werner: Die Deutsche Ostseeküste. Sammlung geologischer Führer, Band 105. 2., völlig neu bearbeitete Auflage. Borntraeger, Stuttgart 2011, ISBN 978-3-443-15091-4.
Einteilung mini|links|hochkant|Beispiel für ein Mikrofossil: Der Carapax eines Ostracoden der Art Juxilyocypris schwarzbachi aus dem Mittleren Pleistozän von Koblenz ist weniger als 1 mm lang, REM-Aufnahme. mini|Steinkern der Turmschnecke Campanile giganteum aus dem Eozän mini|Fossiles Skelett eines Ichthyosauriers aus dem Posidonienschiefer (Unterjura) Südwestdeutschlands mini|Abdruck der Rinde des Schuppenbaums Lepidodendron aculeatum aus dem Karbon von Südspanien mini|Mücke in Bernstein, Miozän der Dominikanischen Republik mini|Stromatolithe gehören zu den ältesten bekannten Fossilien. Sie stehen als passiv verkalkte Bakterienmatten zwischen Körper- und Spurenfossilien. Hier abgebildet ist der polierte Anschnitt eines geologisch eher jungen Exemplars aus dem Maastrichtium (Oberkreide) der bolivianischen Anden mit deutlich feinlagigem Aufbau.
Körperfossilien Als Körperfossilien werden Fossilien bezeichnet, die unmittelbar auf ganze Körper oder einzelne Körperteile von toten Lebewesen zurückgehen. Sie werden nach ihrer Größe weiter differenziert in Makrofossilien, die mit bloßem Auge sichtbar sind und bisweilen Hausgröße erreichen (in aller Regel sind Makrofossilien gemeint, wenn allgemein von „Fossilien“ die Rede ist), Mesofossilien, die nur mit Hilfe einer Lupe sichtbar sind (Bezeichnung wird selten verwendet), Mikrofossilien, die nur mit Hilfe eines Lichtmikroskops sichtbar sind (oft werden hier die Mesofossilien mit eingeordnet) und Nannofossilien, die nur mit Hilfe eines Elektronenmikroskops sichtbar sind.
Der Wortteil „Körper-“ steht bei Körperfossilien nicht zwangsläufig für das originale Körpergewebe, sondern die Überlieferung erfolgt oft durch Ersetzung von Teilen des Gewebes oder des gesamten Gewebes durch Minerale oder Sediment. Die Erhaltung unveränderter Körpersubstanz sowie die teilweise oder vollständige Ersetzung von Körpersubstanz durch Minerale wird auch Originalerhaltung genannt. Dies betrifft bei Tieren meistens nicht die Weichteile, sondern nur die mineralischen Hartteile (Hartteilskelette). Da viele Wirbellose Außenskelette haben, unterscheiden sich deren Fossilien im Aussehen oft nicht besonders stark vom lebenden Tier. Beispiele sind Mollusken mit Gehäusen aus Calcit oder känozoische Mollusken mit Aragonitgehäuse. Bei Wirbeltieren mit ihren Innenskeletten unterscheidet sich das Fossil stärker vom lebenden Tier. Ausnahmen bilden die paläozoischen Knochenfische mit ihren schon zu Lebzeiten stark mineralisierten Schuppen. Weichteile haben generell ein geringes Erhaltungspotenzial, und je älter eine Sedimentschicht ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass darin Weichteile überliefert sind. Daher ist beispielsweise die großflächige Originalerhaltung von Dinosaurierhaut in kreidezeitlichen Sedimenten äußerst selten.Phillip L. Manning, Peter M. Morris, Adam McMahon, Emrys Jones, Andy Gize, Joe H. S. Macquaker, George Wolff, Anu Thompson, Jim Marshall, Kevin G. Taylor, Tyler Lyson, Simon Gaskell, Onrapak Reamtong, William I. Sellers, Bart E. van Dongen, Mike Buckley, Roy A. Wogelius: Mineralized soft-tissue structure and chemistry in a mummified hadrosaur from the Hell Creek Formation, North Dakota (USA). Proceedings of the Royal Society B. Bd. 276, 2009, S. 3429–3437, doi:10.1098/rspb.2009.0812, . Auch einige organische Substanzen haben ein relativ hohes Erhaltungspotenzial, zum Beispiel das Chitin der Arthropoden oder das Sporopollenin der Pollen und Pflanzensporen. Pflanzen werden oft inkohlt überliefert, das heißt, ihr Gewebe wird unter Luftabschluss entwässert und chemisch umgewandelt, so dass sich Kohlenstoff darin anreichert. Eine relativ seltene Form der Originalerhaltung ist der Einschluss in Bernstein. In dieser Form sind neben Pflanzenteilen vor allem kleine, wirbellose Landtiere, meistens Insekten, überliefert.David A. Grimaldi: Amber – Window to the Past. Harry N. Abrams, New York 1996, ISBN 0-8109-1966-4.
Während als solche erkennbare Meso-, Mikro- und Nannofossilien in aller Regel in Originalerhaltung auftreten, unterscheidet man bei Makrofossilien verschiedene weitere Erhaltungsformen: