https://frosthead.com

De evolutionære hemmeligheder inden for Messel Pit

Midt i en skov ca. 20 minutter fra byen Darmstadt i det centrale Tyskland ligger en nedlagt stribemine en halv kilometer bred. I dag dækker buskede buske bunden, hvor snavsstier snor sig forbi regnvandsdamme fyldt med lysegrønne alger. En gapende 200 fods dybde i det skovklædte landskab, Messel Pit synes ikke ved første øjekast værd at bevare, ligegyldigt at besøge, men siden 1995 har det været et Unesco verdensarvsted takket være en række uheldige begivenheder, der begynder for ca. 48 millioner år siden.

Verden var et meget andet sted dengang i den periode, som videnskabsmænd kendte Eocen. Niveauet af kuldioxid i atmosfæren var højere end i dag (i det mindste for tiden), hvilket producerede en drivhuseffekt af stigende temperaturer. I Arktis svømmede gigantiske krokodiller i varmt vand blandt bregnerne. En tropisk regnskov dækkede Antarktis. Formerne på kontinenterne kunne for det meste genkendes, selvom Indien stadig var på kollisionskurs med Asien, der ville danne Himalaya. Havniveauer var omkring 150 fod højere end i dag, så Europa var ikke en stort set kontinuerlig landmasse men en enorm øhav.

Det sted, der nu er besat af det nye, iøjnefaldende slanke, beton- og glasbesøgscenter Messel Pit - som inkluderer en tur tilbage i tiden gennem et virtuelt borehul - var i Eocen nær en dyb sø, som på sit højdepunkt var omkring to miles på tværs . Søen blev et dødsfald for utallige dyr, og geokemi inden for rammerne af millioner af år med ophobede plante- og mineralsedimenter ville bevare træk ved de nedsænkede kroppe i en forbløffende grad.

Råtnende animalsk og vegetabilsk materiale begravet og klemt under et enormt pres gennem millioner af år giver alle skolebørn fossilt brændstof, i dette tilfælde primært olieskifer - lag af blød grå sten imprægneret med olie. Disse forekomster tiltrækkede minearbejdere fra slutningen af ​​1800-tallet til 1970'erne, da åbne gruven lukkedes og blev glemt af alle undtagen en lille gruppe mennesker, der var tilbøjelige til at udvinde ikke brændstoffet, men fossilerne.

For omkring 48 millioner år siden var Messel Pit stedet for en dyb sø - omkring to miles på det højeste - hvor tusinder af dyr omkom. Over tid bevarede lag med ler og døde alger eksemplarer som blomster presset mellem siderne i en bog. (Berthold Steinhilber) Dette er skildpadder, der sandsynligvis blev forgiftet under kopulering. (Jonathan Blair / Corbis) En stag bille viser sine farver. (Berthold Steinhilber) En forsker undersøger fossil fra en oprindelig hest ( Eurohippus ), der var på størrelse med en moderne terrier. (Berthold Steinhilber) En forsker, der arbejder på et fossil af Titanomyrma giganteum, en myr, der voksede så stor som en kolibri. (Berthold Steinhilber) Fossil af en kakerlak ( Blattodea ), cirka to inches lang. (Berthold Steinhilber) Fossil af en forhistorisk krokodil. En lignende prøve blev opdaget af minearbejdere i 1875. (Berthold Steinhilber)

Ord om fantastiske fund spredes hurtigt. Bortset fra et måske forståeligt anfald af borgerlig kortsigtethed, da den lokale regering overvejede at vende det gigantiske hul i jorden til et skraldespand - et forslag, som paleontologer og andre skarpt modsatte sig i 20 år, der hersker i 1992 - er stedet blevet elsket som største fossile trove af sin art. ”Alle inden for hvirveldyrspaleontologi kender Messel, ” siger paleontolog fra Johns Hopkins University Ken Rose. ”Der er virkelig ikke noget sted i verden, der sammenligner. En stor del af det, vi ved fra den tidsperiode, er derfra. ”

Eocenen fra 56 millioner til 34 millioner år siden var et vigtigt vendepunkt i livets historie på Jorden, et tidspunkt, som vi selv skylder en betydelig gæld, for det var da pattedyr kom til deres egne og udviklede sig til at besætte det økologiske nicher fraflyttet ved udryddelse af dinosaurerne. Ved Messel Pit bevares pattedyrsskeletter i masser, ofte med konturerne af pels og kød stadig synlige i den omgivende klippe. Primitive opossums, heste på størrelse med rævterrier, et anteater, otte flagermusarter og en lemurlignende primat, der kunne være en tidlig gren på menneskehedens slægtstræ - disse og mange flere fossiler giver glimt af de fjerne forfædre til arter, vi kender i dag.

Mens paleontologer ofte rynker over udsigten til besøgende, der løber rundt i deres grave, er Messel Pit, der drives af Senckenberg Research Institute i Frankfurt, åben for offentligheden for guidede ture. En efterårsdag følger jeg geolog Marie-Luise Frey fra besøgende på 6, 5 millioner dollars, der blev åbnet i 2010, til bunden af ​​pit. Hun fører mig fra den brolagte sti på den blide hældning ved en for nylig lukket udgravning. Flager af udtørret olieskifer knækker under mine støvler. Et skarpt hjørne afslører, hvor paleontologer skar gennem lag af skifer med en motorsav og fjerner store blokke, før de omhyggeligt lirkes fra hinanden for at se efter skjulte fossiler.

Kanterne på udgravningen ligner siderne i en brændt bog. Selv i dag er olieskiften for det meste vand. Idet det tørrer, forklarer Frey på tysk, bliver olieskiferen lige så flassende som phyllo-dej og til sidst smuldrer til støv. Jeg prøver at forestille mig stedet, som det var før, men kølen falder luft, de drejende blade, rumlen af ​​maskiner på et nærliggende grusanlæg hjælper ikke mig med at sætte mig ind i en jungle for 48 millioner år siden.

Jeg bemærker nogle mistænkelige runde småsten og henter en. Det handler om størrelsen på en praline. “ Das ist ein Koprolith, ” fortæller Frey mig lyst - en “coprolite”, paleontolog-taler for en del af fossiliseret bæsj. Denne blev sandsynligvis produceret af en meget stor fisk, siger hun: ”Du kan stadig fortælle, hvad de spiste ved at undersøge dem.” Jeg følger Frey længere ned i gruben, ivrig efter at forstå, hvordan dette sted blev til.

På et tidspunkt for omkring 50 millioner år siden kom underjordisk vand i kontakt med en vene smeltet sten. Damp med højt tryk brød ud og dannede et krater med stejle sider. Da vand siver ind, skabte det en sø formet mere som et drikkeglas end en suppeskål. Ethvert dyr, der faldt i, sank hurtigt til bunden.

Alligevel forklarer det alene ikke, hvorfor så mange landpattedyr - for ikke at nævne fugle, flagermus og insekter - omkom her. En teori er, at kuldioxid med jævne mellemrum boblet op fra dybt under søbunden og kvæler dyr nær kysten. En anden mulighed er, at nogle af sommeralgenopblomstringerne var giftige, og forgiftede dyr, der havde valgt det forkerte tidspunkt og sted for at slå deres tørst. Eller måske døde mindre dyr i nærheden og blev vasket ind af små oversvømmelser eller farende strømme.

Søen var så dyb, at ilt ikke cirkulerede nær bunden, hvilket betød, at der ikke var nogen bundfodere omkring til at forbruge de døde og døende dyr. År efter år blomstrede og døde alger, der fuskede søens overflade, og så drev lag med fin ler og døde mikroorganismer til bunden. Hvert lag var så tykt som en hårstreng. Det tog 250 år at opbygge en tomme mudder. I løbet af millioner og millioner af år blev planter og dyr konserveret som blomster presset mellem siderne i en bog, og alger og andet organisk stof blev til olieskifer.

Blandt de tusinder af fossiler, som paleontologer har genvundet ved Messel Pit, er eksempler, der repræsenterer næsten 45 forskellige pattedyrarter. Disse fund er kritiske for at forstå, hvordan varmblodede væsener udviklede sig. Pattedyr og dinosaurier optrådte på næsten samme tid for omkring 200 millioner år siden. Men dinosaurier var så godt egnede til miljøet, at de overfyldte enhver konkurrence. Pattedyr levede i udkanten, for det meste små skabninger, der også levede ved at spise insekter under dækket af mørket. ”De prøvede bare at holde sig ude af vejen, ” siger Thomas Lehmann, en paleontolog fra Senckenberg Research Institute. Og så gik det i næsten 150 millioner år.

Så på et øjeblik ændrede alt sig, tilsyneladende, da en asteroide eller komet ramte Jorden for 66 millioner år siden og ændrede klimaet dramatisk og til sidst udslettede de gigantiske krybdyr. Mangfoldigheden af ​​arter, der findes blandt fossilerne i Messel Pit, afslører, at pattedyr skyndte sig at fylde hver tom økologisk krik og nar, de kunne finde. ”De prøvede virkelig alt - flyvende, hoppende, løbende, træbeboende, myrespisende, ” siger Lehmann. ”Set fra evolutionens synspunkt er Messel et fantastisk laboratorium for at se, hvad livet måtte have givet os.”

Måske har det, men i mange tilfælde ikke. Messels mest fascinerende eksemplarer kan være de arter, der ikke har nogen levende slægtninge, selvom de ser skurrende velkendte ud. I besøgende centrerer folk rundt for at se på, mens en konservator bevæbnet med tandbørster, tandplukker og hovedbunder renser lag af olieskifer væk fra en fossil, der blev fundet bare et par uger tidligere. For mig ser skelet af Ailuravus macrurus ud som et kæmpeekorn . Den er tre meter lang, inklusive den buskede hale. Tæt på ribbenene sporer en sort plet væsenens fossiliserede fordøjelseskanal. På trods af sin hale er Ailuravus ingen ekornfader . Det er en evolutionær blindgyde; Ailuravus og alle dets slægtninge døde ud for mere end 37 millioner år siden. Hvorfor? Måske faldt de ofre for klimaændringer, eller en bedre tilpasset konkurrent, eller forsvindende madkilder eller simpel uflaks.

Ailuravus 'lighed med et moderne egern er et eksempel på evolutionær konvergens. Givet tilstrækkelig tid, kan tilpasninger føre til næsten identiske løsninger - buskede haler, siger eller kraftige, kenguru-lignende bagben - dukker op i forskellige arter. ”Det er som at bruge de samme Legos til at opbygge forskellige former, ” siger Lehmann.

Og der er former i masser ved Messel Pit. De udsøgt konserverede fossiler har givet paleontologer hidtil uset indsigt i de adaptive strategier - nogle succesrige, andre ikke - vedtaget af pattedyr til fodring, bevægelse og endda reproduktion. F.eks. Indikerer indholdet af den lille forhistoriske hestens mave - fossiliserede blade og druefrø - at dyret ikke var en græsser, men en browser, der spiste, hvad det fandt på skovbunden. Paleontologerne fandt også otte fossiliserede prøver af gravide hopper, der hver havde et enkelt føl. Denne opdagelse antyder, at de tidlige heste allerede havde indført besætningsadfærd, da fælles pleje ville være den bedste måde at garantere overlevelse af et lille antal afkom.

Sådanne fund får stedet til at føle sig mindre som en kirkegård end en tidskapsel, der omfatter et 48 millioner år gammelt økosystem. ”Det er ikke kun paleontologi, det er biologi, ” siger Jens Lorenz Franzen, en pensioneret paleontolog, der arbejdede på Senckenberg Research Institute og hjalp med at udgrave nogle af Messels mest bemærkelsesværdige fund. ”Vi kan rekonstruere den levende verden i den æra.”

De evolutionære hemmeligheder inden for Messel Pit