Der in den Steilhang eingeschnittene Weg führt durch Laub- Mischwald bergan, bis kurz vor einer Ruhebank links der (nicht extra ausgeschilderte) Verbindungspfad zum Themenweg Panoramablicke abzweigt. Kurz danach sind links im Hang schon kleinere Muschelkalkverwerfungsflächen erkennbar.
Der Neckar schneidet sich bei Horb tief in die Schichtstufenlandschaft ein. Mächtige Schichten des oberen Muschelkalks von bis zu 80 Metern prägen die Geologie der Osterhalde. Natur-räumlich ist das Naturschutzgebiet den „Eyach-Gäuplatten zuzuordnen. Es liegt in einer Höhe von 400 bis 575 Metern über NN.
Der Steinbruch (einer von zweien im gesamten NSG) zeugt von einem früheren Abbau der Kalksteine für Bau- oder Schotterzecke. Er ist nicht ganz ungefährlich, denn immer wieder lösen sich durch die Verwitterung bedingt Steinbrocken aus dem Muschelkalk. –Betreten auf eigene Gefahr! – Im Bereich der Osterhalde überwiegt der obere Muschelkalk mit Mächtigkeiten bis zu 80 Metern. Eine untergeordnete Rolle spielen der Mittlere und der Untere Muschelkalk, welcher nur als schmale Schicht am Hangfuß zu finden ist. Die horizontalen und vertikalen Verwerfungsflächen sind hier gering – doch die großen Bruchflächen zeigen, dass hier gewaltige Kräfte aus zwei verschiedenen Richtungen gewirkt haben.
Es stoßen mehrere glatte, fast senkrechte Flächen aus zwei Richtungen immer im gleichen Winkel auf einander und bilden so auch fast senkrechte bzw. sehr steile Kanten – gerade so als seien die Steine herausgesägt worden. Überall entlang der Wege sind die Muschelkalkschichten sichtbar und bilden zerfallen den Hangschutt.
Der Muschelkalk im Untergrund und die dazwischen geschalteten Mergellagen mit vielen weiteren Mineralien bilden die Grundlage für diese hier riesige Pflanzen- und damit Tiervielfalt. Denn mit der wiedergewonnenen Pflanzenvielfalt hat sich auch die Insektenvielfalt erhöht – und davon profitieren auch insektenfressende Tiere und deren „Jäger“ wie Vögel und Fledermäuse, Igel, Feldhase und Spitzmäuse. Als weitere Säugetiere finden sich Reh, Siebenschläfer, Eichhörnchen, Fuchs und Dachs als typische Waldbewohner. Der Waldanteil der Osterhalde beträgt (2016) ca. 79% der Fläche. Von den Laubbäumen hat die Rotbuche den insgesamt größten Anteil am Waldaufbau. Der Seggen-Trockenhangbuchenwald auf feinlehmhaltigem Hangschutt bildet die größte Buchenwald-Einheit. Weiterhin findet man in der Waldgesellschaft die Traubeneiche, den Bergahorn sowie die Kiefer vor allem an südexponierten Sonnenhängen. Als weitere gegen vorübergehende Trockenheit unempfindliche und kalkbedürftige Arten findet man die Mehlbeere, die Felsenbirne, den Liguster und den wolligen Schneeball sowie den Hartriegel, den Feldahorn, den Spitzahorn, die Esche, die Vogelkirsche und die Rote Heckenkirsche. In dieser Waldgesellschaft finden auch Orchideenarten durch die besonderen Standortbedingungen neben anderen Pflanzen ihren Platz. Die bundesweit bedrohten Kalkmagerrasen, die trockenen Mähwiesen, die Saum- und Gebüschgesellschaften, sowie die trockenheitsliebenden, flachgründigen Kiefern- und Hangbuchenwälder sind als verzahntes Gesamtensemble – wie es sich vor allem auf der Gemarkung Rexingen zeigt – schützenswert. In Richtung Horb ändert sich der Waldcharakter relativ abrupt.
Gleich nach dem Steinbruch zieht rechts in Falllinie ein alter Lesesteinriegel den Hang hinab. Lesesteinriegel sind als Bestandteile der historischen Kulturlandschaft geschützt – sie bilden die Lebensräume zahlreicher Pflanzen und Tiere. Kurz danach öffnet sich der Wald zur offenen Kernzone des NSG, die sich hier wunderbar von oben erfassen lässt. Der freigepflegte Kalkmagerrasen blüht vom Frühjahr bis in den Herbst hinein in den in den unterschiedlichsten Farben. Der Mähtermin wird über die Jahre von Ende September bis Ende Oktober variiert.
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