https://frosthead.com

The Evolutionary Secrets Within the Messel Pit

Midt i en skog omtrent 20 minutter fra byen Darmstadt i sentrum av Tyskland ligger en nedlagt stripemine en halv kilometer bred. I dag dekker skrubbe busker bunnen, der skittstier slynger seg forbi regnvannsdammer fylt med knallgrønne alger. Messel Pit er en gapahuk på 200 meter i det skogkledde landskapet, og det virker ikke ved første øyekast verdt å bevare, men ikke glem å besøke, men siden 1995 har det vært et Unesco verdensarvsted takket være en serie uheldige begivenheter for noen 48 millioner år siden.

Verden var et veldig annet sted da, i perioden kjent for forskere som eocen. Nivåene av karbondioksid i atmosfæren var høyere enn i dag (i det minste foreløpig), noe som ga en drivhuseffekt av stigende temperaturer. I Arktis svømte gigantiske krokodiller i varmt vann blant breggene. En tropisk regnskog dekket Antarktis. Formene på kontinentene vil for det meste være gjenkjennelige, selv om India fremdeles var på kollisjonskurs med Asia som skulle danne Himalaya. Havnivået var omtrent 150 fot høyere enn i dag, så Europa var ikke en stort sett kontinuerlig landmasse, men en enorm skjærgård.

Stedet som nå er okkupert av det nye, iøynefallende slanke, betong- og glassbesøkssenteret Messel Pit - som inkluderer en tur tilbake i tid gjennom et virtuelt borehull - var i Eocene, nær en dyp innsjø som på topp var rundt to mil over . Innsjøen ble et dødsfall for utallige dyr, og geokjemi i samspill med millioner av år med akkumulerte plante- og mineralsedimenter ville bevare trekk ved de sunkne kadaver i en forbausende grad.

Råtnende animalsk og vegetabilsk materiale som er gravd ned og presset under et enormt press gjennom millioner av år, gir hvert skolegutt, fossilt brensel, i dette tilfellet først og fremst oljeskifer - lag med myk grå stein impregnert med olje. Disse forekomstene tiltrakk gruvearbeidere fra slutten av 1800-tallet til 1970-tallet, da gruven med åpen grove stengte og ble glemt av alle, bortsett fra en liten gruppe mennesker som ønsket å utvinne ikke drivstoffet men fossilene.

For rundt 48 millioner år siden var Messel Pit stedet for en dyp innsjø - omtrent to mil på topp - der tusenvis av dyr omkom. Over tid bevart lag med leire og døde alger eksemplarene som blomster presset mellom sidene i en bok. (Berthold Steinhilber) Dette er skilpadder som sannsynligvis ble forgiftet under kopulering. (Jonathan Blair / Corbis) En hjortebille viser frem fargene. (Berthold Steinhilber) En forsker undersøker fossil av en urhest ( Eurohippus ) som var omtrent på størrelse med en moderne terrier. (Berthold Steinhilber) En forsker som jobber med et fossil av Titanomyrma giganteum, en maur som vokste like stor som en kolibri. (Berthold Steinhilber) Fossilet av en kakerlakk ( Blattodea ), omtrent to centimeter lang. (Berthold Steinhilber) Fossilet til en forhistorisk krokodille. En lignende prøve ble oppdaget av gruvearbeidere i 1875. (Berthold Steinhilber)

Ord om fantastiske funn sprer seg raskt. Bortsett fra et kanskje forståelig anfall av borgerlig kortsynthet da den lokale regjeringen vurderte å gjøre det gigantiske hullet i bakken til en søppeldynge - et forslag som paleontologer og andre skarpt motarbeidet i 20 år, og som rådde i 1992 - har nettstedet blitt verdsatt som den største fossile troven i sitt slag. "Alle i paleontology med virveldyr kjenner Messel, " sier paleontologen Joh Rose Hopkins University, Ken Rose. “Det er virkelig ikke noe sted i verden som sammenligner. Mye av det vi vet fra den tidsperioden er derfra. ”

Eocene, for 56 millioner til 34 millioner år siden, var et avgjørende vendepunkt i livets historie på jorden, en tid som vi selv skylder en betydelig gjeld, for det var da pattedyr kom til sin rett og utviklet seg til å okkupere det økologiske nisjer fraflyttet ved utryddelse av dinosaurene. På Messel Pit er pattedyrskjelett i massevis bevart intakt, ofte med omrissene av pels og kjøtt fremdeles synlig i den omliggende bergarten. Primitive opossums, hester på størrelse med reveterriere, et myter, åtte flaggermusarter og en lemurlignende primat som kan være en tidlig gren på menneskehetens slektstre - disse og mange flere fossiler gir glimt av de fjerne forfedrene til arter vi kjenner i dag.

Mens paleontologer ofte rynker over utsiktene til besøkende som trasker rundt i gravene sine, er Messel Pit, som drives av Senckenberg Research Institute i Frankfurt, åpen for publikum for guidede turer. En høstdag følger jeg geolog Marie-Luise Frey fra besøkssenteret på 6, 5 millioner dollar, åpnet i 2010, til bunnen av gropen. Hun leder meg av den asfalterte stien inn på den milde skråningen til en nylig lukket utgraving. Flak av uttørket oljeskifer knuser under støvlene mine. Et skarpt hjørne avslører hvor paleontologer skar gjennom lag med skifer med en motorsag og fjerner store blokker før de nøye liret dem fra hverandre for å lete etter skjulte fossiler.

Kantene på utgravingen ligner sidene i en brent bok. Selv i dag er oljeskiferen stort sett vann. Når den tørker, forklarer Frey på tysk, blir oljeskiferen like flassende som filyldeig og til slutt smuldrer til støv. Jeg prøver å forestille meg stedet slik det var før, men kjølen faller i luften, svingbladene, grublingen av maskiner på et nærliggende grusanlegg hjelper meg ikke å sette meg i en jungel for 48 millioner år siden.

Jeg legger merke til noen mistenkelig runde småstein og plukker opp en. Det handler om størrelsen på en praline. “ Das ist ein Koprolith, ” forteller Frey meg lyst - en “koprolitt, ” paleontolog-taler for en del av fossilert bæsj. Denne ble sannsynligvis produsert av en veldig stor fisk, sier hun: "Du kan fremdeles fortelle hva de spiste ved å undersøke dem." Jeg følger Frey lenger ned i gropen, ivrig etter å forstå hvordan dette stedet ble.

På et tidspunkt for rundt 50 millioner år siden kom underjordisk vann i kontakt med en blodåpning. Damp med høyt trykk brøt ut og dannet et krater med bratte sider. Da vann sivet inn, skapte det en innsjø som var formet mer som et drikkeglass enn en suppeskål. Ethvert dyr som falt i sank raskt til bunnen.

Likevel forklarer det alene ikke hvorfor så mange landpattedyr - for ikke å nevne fugler, flaggermus og insekter - omkom her. En teori er at karbondioksid med jevne mellomrom boblet opp fra dypt under vannbunnen, og kvalt dyr nær kysten. En annen mulighet er at noen av sommeralgenoppblomstringene var giftige, og forgiftet dyr som hadde valgt feil tid og sted for å slake tørsten. Eller kanskje døde mindre dyr i nærheten og ble vasket inn av små flom eller susende bekker.

Innsjøen var så dyp at oksygen ikke sirkulerte i nærheten av bunnen, noe som medførte at det ikke var noen bunnfôr rundt å konsumere de døde og døende dyr. År etter år blomstret og døde alger som lurte vannoverflaten, og så drev lag med fin leire og døde mikroorganismer til bunnen. Hvert lag var så tykt som en hårstreng. Det tok 250 år å bygge opp en tomme av gjørme. Over millioner og millioner av år ble planter og dyr bevart som blomster presset mellom sidene i en bok, og algene og annet organisk materiale ble til oljeskifer.

Blant de tusenvis av fossiler som paleontologer har funnet seg på Messel Pit er eksempler som representerer nesten 45 forskjellige pattedyrarter. Disse funnene er kritiske for å forstå hvordan varmblodige skapninger utviklet seg. Pattedyr og dinosaurer dukket opp på nesten samme tid for rundt 200 millioner år siden. Men dinosaurer passet så godt til miljøet at de overfylte enhver konkurranse. Pattedyr levde i utkanten, for det meste små skapninger som lever ut ved å spise insekter under dekke av mørket. "De prøvde bare å holde seg utenfor veien, " sier Thomas Lehmann, paleontolog fra Senckenberg Research Institute. Og slik gikk det i nesten 150 millioner år.

Så på et øyeblikk endret alt seg, tilsynelatende da en asteroide eller komet slo til Jorden for 66 millioner år siden og forandret klimaet dramatisk, og til slutt utslettet de gigantiske krypdyrene. Mangfoldet av arter som finnes blant fossilene i Messel Pit avslører at pattedyr hastet med å fylle alle tomme økologiske kriker og kroker de kunne finne. "De prøvde virkelig alt - flyging, hopping, løping, treopphold, myrspising, " sier Lehmann. "Fra evolusjonens synspunkt er Messel et fantastisk laboratorium for å se hva livet kan ha gitt oss."

Kan ha det, men i mange tilfeller ikke. Messels mest fascinerende eksempler kan være de artene som ikke har noen levende slektninger, selv om de ser skurrende kjent ut. I besøkssenteret publiserer barna seg for å se på mens en vinterhage bevæpnet med tannbørster, tannplukker og skalpeller renser lag av oljeskifer bort fra et fossil som ble avdekket bare noen uker tidligere. For meg ser skjelettet til Ailuravus macrurus ut som det av et gigantisk ekorn. Den er tre meter lang, inkludert den buskete halen. I nærheten av ribbeina sporer en svart flekk skapningens fossiliserte fordøyelseskanal. Til tross for halen er Ailuravus ingen ekornfader . Det er en evolusjonær blindvei; Ailuravus og alle pårørende døde ut for mer enn 37 millioner år siden. Hvorfor? Kanskje de ble offer for klimaendringer, eller en bedre tilpasset konkurrent, eller forsvant matkilder, eller enkel uflaks.

Ailuravus 'likhet med et moderne ekorn er et eksempel på evolusjonær konvergens. Gitt nok tid kan tilpasninger føre til nesten identiske løsninger - buskete haler, si eller kraftige, kengurulignende bakben - dukker opp i forskjellige arter. "Det er som å bruke samme Legos for å bygge forskjellige former, " sier Lehmann.

Og det er mange former på Messel Pit. De utsøkt bevarte fossilene har gitt paleontologer enestående innsikt i adaptive strategier - noen vellykkede, andre ikke - adoptert av pattedyr for fôring, bevegelse og til og med reproduksjon. For eksempel indikerer innholdet i den lille forhistoriske hestens mage - fossiliserte blader og druefrø - at dyret ikke var en beiter, men en nettleser som spiste det den fant på skogbunnen. Paleontologene fant også åtte fossiliserte prøver av gravide hopper, som hver hadde et enkelt føll. Denne oppdagelsen antyder at de tidlige hestene allerede hadde tatt i bruk flokkoppførsel, siden felles pleie ville være den beste måten å garantere overlevelse av et lite antall avkom.

Slike funn gjør at stedet føles mindre som en gravplass enn en tidskapsel som omfatter et 48 millioner år gammelt økosystem. "Det er ikke bare paleontologi, det er biologi, " sier Jens Lorenz Franzen, en pensjonert paleontolog som jobbet ved Senckenberg Research Institute og hjalp til med å grave ut noen av Messels mest bemerkelsesverdige funn. "Vi kan rekonstruere den levende verdenen i den tiden."

The Evolutionary Secrets Within the Messel Pit