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Die Evolutionsgeheimnisse in der Grube von Messel

Inmitten eines Waldes, etwa 20 Minuten von Darmstadt in Mitteldeutschland entfernt, befindet sich eine 800 m breite stillgelegte Tagebaustrecke. Heute bedecken scheuernde Büsche den Boden, wo sich Feldwege an mit hellgrünen Algen gefüllten Regenwasserteichen vorbei schlängeln. Die Grube von Messel, die auf den ersten Blick nicht wert ist, bewahrt zu werden, obwohl sie sich in einer Tiefe von 200 Fuß in der waldreichen Landschaft befindet. Seit 1995 gehört sie dank einer Reihe von unglücklichen Ereignissen zum Weltkulturerbe der Unesco vor etwa 48 Millionen Jahren.

Die Welt war damals ein ganz anderer Ort, während der Zeit, die den Wissenschaftlern als das Eozän bekannt war. Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre war (zumindest vorläufig) höher als heute, was zu einem Treibhauseffekt bei steigenden Temperaturen führte. In der Arktis schwammen riesige Krokodile in warmen Gewässern zwischen den Farnen. Ein tropischer Regenwald bedeckte die Antarktis. Die Formen der Kontinente würden größtenteils erkennbar sein, obwohl Indien immer noch auf dem Kollisionskurs mit Asien war, das den Himalaya bilden würde. Der Meeresspiegel war ungefähr 150 Fuß höher als heute, daher war Europa keine weitgehend zusammenhängende Landmasse, sondern ein riesiger Archipel.

Der Ort, an dem sich jetzt das neue, auffallend glatte Besucherzentrum Messel Pit aus Beton und Glas befand - das eine Zeitreise durch ein virtuelles Bohrloch beinhaltet -, befand sich im Eozän in der Nähe eines tiefen Sees, dessen Höhepunkt etwa drei Kilometer breit war . Der See wurde zu einer Todesfalle für unzählige Tiere, und die Geochemie in Verbindung mit jahrmillionenlangen Ansammlungen von Pflanzen- und Mineralsedimenten würde die Merkmale der versunkenen Kadaver in erstaunlichem Maße bewahren.

Faulendes tierisches und pflanzliches Material, das über Millionen von Jahren unter enormem Druck begraben und gequetscht wurde, liefert, wie jedes Schulkind weiß, fossile Brennstoffe, in diesem Fall hauptsächlich Ölschiefer - Schichten aus weichem grauem Stein, die mit Öl imprägniert sind. Diese Ablagerungen zogen Bergleute aus den späten 1800er bis 1970er Jahren an, als die Tagebaumine geschlossen wurde und von allen außer einer kleinen Gruppe von Menschen vergessen wurde, nicht den Treibstoff, sondern die Fossilien zu gewinnen.

Vor etwa 48 Millionen Jahren befand sich in der Grube Messel ein tiefer See, der auf seiner Spitze etwa drei Kilometer breit war und an dem Tausende von Tieren ums Leben kamen. Lehmschichten und tote Algen bewahrten die Exemplare im Laufe der Zeit wie Blumen, die zwischen die Seiten eines Buches gepresst wurden. (Berthold Steinhilber) Dies sind Schildkröten, die wahrscheinlich beim Kopulieren vergiftet wurden. (Jonathan Blair / Corbis) Ein Hirschkäfer zeigt seine Farben. (Berthold Steinhilber) Ein Forscher untersucht das Fossil eines Urpferdes ( Eurohippus ) von der Größe eines modernen Terriers. (Berthold Steinhilber) Ein Forscher, der an einem Fossil von Titanomyrma giganteum arbeitet, einer Ameise, die so groß wie ein Kolibri wurde. (Berthold Steinhilber) Das Fossil einer Kakerlake ( Blattodea ), ungefähr zwei Zoll lang. (Berthold Steinhilber) Das Fossil eines prähistorischen Krokodils. Ein ähnliches Exemplar wurde 1875 von Bergleuten entdeckt. (Berthold Steinhilber)

Die Nachricht von erstaunlichen Funden verbreitete sich schnell. Abgesehen von einer vielleicht verständlichen Spur bürgerlicher Kurzsichtigkeit, als die lokale Regierung erwog, das riesige Loch im Boden in eine Müllkippe zu verwandeln - ein Vorschlag, dem sich Paläontologen und andere seit 20 Jahren heftig widersetzten und der 1992 vorherrschte -, wurde der Standort als der beliebteste angesehen größte fossile Fundgrube seiner Art. "Jeder in der Paläontologie von Wirbeltieren kennt Messel", sagt der Paläontologe Ken Rose von der Johns Hopkins University. „Es gibt wirklich keinen vergleichbaren Ort auf der Welt. Vieles, was wir aus dieser Zeit wissen, stammt von dort. “

Das Eozän vor 56 bis 34 Millionen Jahren war ein entscheidender Wendepunkt in der Geschichte des Lebens auf der Erde, dem wir selbst eine beträchtliche Schuld zu verdanken haben, denn zu diesem Zeitpunkt kamen Säugetiere auf ihre Kosten und entwickelten sich, um das Ökologische zu besetzen Nischen, die durch das Aussterben der Dinosaurier geräumt wurden. In der Grube Messel sind unzählige Säugetierskelette unversehrt erhalten, oft sind im umgebenden Gestein noch Konturen von Fell und Fleisch zu sehen. Primitive Opossums, Pferde von der Größe von Foxterrier, ein Ameisenbär, acht Fledermausarten und ein Lemuren-ähnlicher Primat, der ein früher Zweig im Stammbaum der Menschheit sein könnte - diese und viele weitere Fossilien geben Einblicke in die fernen Vorfahren von Arten, die wir heute kennen.

Während Paläontologen häufig die Aussicht auf Besucher verachten, die um ihre Grabungen herumlaufen, ist Messel Pit, das vom Senckenberg-Forschungsinstitut in Frankfurt betrieben wird, für Führungen öffentlich zugänglich. An einem Herbsttag folge ich der Geologin Marie-Luise Frey aus dem im Jahr 2010 eröffneten 6, 5-Millionen-Dollar-Besucherzentrum zum Boden der Grube. Sie führt mich vom asphaltierten Weg auf den sanften Abhang einer kürzlich stillgelegten Ausgrabung. Ausgetrocknete Ölschieferflocken knirschen unter meinen Stiefeln. Eine scharfe Ecke zeigt, wo Paläontologen mit einer Kettensäge Schichten von Schiefer durchtrennen und große Blöcke entfernen, bevor sie sie vorsichtig auseinanderbrechen, um nach versteckten Fossilien zu suchen.

Die Ränder der Ausgrabung ähneln den Seiten eines verbrannten Buches. Noch heute besteht der Ölschiefer hauptsächlich aus Wasser. Während des Trocknens, erklärt Frey auf Deutsch, wird der Ölschiefer schuppig wie Phylloteig und zerfällt schließlich zu Staub. Ich versuche, mir den Ort so vorzustellen, wie er vorher war, aber die kühle Herbstluft, die sich drehenden Blätter, das Rumpeln der Maschinen in einem nahe gelegenen Kieswerk helfen mir nicht, mich vor 48 Millionen Jahren in einen Dschungel zu versetzen.

Ich bemerke ein paar verdächtig runde Kieselsteine ​​und nehme einen auf. Es ist ungefähr so ​​groß wie eine Praline. " Das ist ein Koprolith ", sagt Frey fröhlich - ein "Koprolith", Paläontologe - und spricht für ein Stück versteinerten Mülls. Diese wurde wahrscheinlich von einem sehr großen Fisch produziert, sie sagt: "Sie können immer noch sagen, was sie gegessen haben, indem Sie sie untersuchen." Ich folge Frey weiter in die Grube, begierig zu verstehen, wie dieser Ort entstanden ist.

Irgendwann vor ungefähr 50 Millionen Jahren kam das Grundwasser mit einer Ader geschmolzenen Gesteins in Berührung. Hochdruckdampf stieg auf und bildete einen Krater mit steilen Seiten. Als Wasser eindrang, bildete es einen See, der eher wie ein Trinkglas als wie eine Suppenschüssel aussah. Jedes Tier, das hineinfiel, sank schnell zu Boden.

Das allein erklärt noch nicht, warum so viele Landsäugetiere - ganz zu schweigen von Vögeln, Fledermäusen und Insekten - hier ums Leben kamen. Eine Theorie besagt, dass Kohlendioxid von Zeit zu Zeit aus dem Grund des Sees sprudelt und Tiere in Ufernähe erstickt. Eine andere Möglichkeit ist, dass einige der Sommeralgenblüten giftig waren und Tiere vergifteten, die die falsche Zeit und den falschen Ort gewählt hatten, um ihren Durst zu löschen. Oder vielleicht starben kleinere Tiere in der Nähe und wurden von kleinen Überschwemmungen oder rauschenden Bächen eingewaschen.

Der See war so tief, dass kein Sauerstoff in der Nähe des Bodens zirkulierte, was bedeutete, dass es keine Bodenfresser gab, um die Toten und sterbenden Tiere zu verzehren. Jahr für Jahr blühten und starben Algen auf der Oberfläche des Sees, und so trieben Schichten von feinem Ton und toten Mikroorganismen auf den Boden. Jede Schicht war so dick wie eine Haarsträhne. Es dauerte 250 Jahre, um einen Zentimeter Schlamm aufzubauen. Über Millionen und Abermillionen von Jahren hinweg blieben Pflanzen und Tiere wie Blumen zwischen den Seiten eines Buches erhalten, und die Algen und andere organische Stoffe verwandelten sich in Ölschiefer.

Unter den Tausenden von Fossilien, die Paläontologen in der Grube Messel gefunden haben, befinden sich Exemplare von fast 45 verschiedenen Säugetierarten. Diese Funde sind entscheidend für das Verständnis, wie sich warmblütige Kreaturen entwickelten. Säugetiere und Dinosaurier tauchten vor etwa 200 Millionen Jahren fast zur gleichen Zeit auf. Aber Dinosaurier waren so gut für die Umwelt geeignet, dass sie jede Konkurrenz verdrängten. Am Rand lebten Säugetiere, meist winzige Wesen, die im Schutz der Dunkelheit Insekten fraßen. „Sie haben nur versucht, sich aus dem Weg zu räumen“, sagt Thomas Lehmann, Paläontologe am Senckenberg-Forschungsinstitut. Und so ging es fast 150 Millionen Jahre lang.

Dann änderte sich augenscheinlich augenblicklich alles, als ein Asteroid oder Komet vor 66 Millionen Jahren auf die Erde schlug, das Klima dramatisch veränderte und schließlich die riesigen Reptilien auslöschte. Die Artenvielfalt in den Fossilien der Grube Messel zeigt, dass Säugetiere eilten, um jede noch so leere ökologische Ecke zu füllen, die sie finden konnten. „Sie haben wirklich alles ausprobiert - fliegen, springen, rennen, ameisenfressen“, sagt Lehmann. "Aus Sicht der Evolution ist Messel ein fantastisches Labor, um zu sehen, was das Leben uns gegeben haben könnte."

Könnte, aber in vielen Fällen nicht. Die faszinierendsten Exemplare von Messel sind möglicherweise Arten, die keine lebenden Verwandten haben, obwohl sie äußerst vertraut wirken. Im Besucherzentrum drängen sich die Kinder, um zuzusehen, wie ein Restaurator, der mit Zahnbürsten, Zahnstochern und Skalpellen bewaffnet ist, Ölschieferschichten von einem nur wenige Wochen zuvor ausgegrabenen Fossil säubert. Für mich sieht das Skelett von Ailuravus macrurus wie das eines riesigen Eichhörnchens aus. Es ist drei Fuß lang, einschließlich seines buschigen Schwanzes. In der Nähe der Rippen zeichnet ein schwarzer Fleck den versteinerten Verdauungstrakt der Kreatur nach. Trotz seines Schwanzes ist Ailuravus kein Eichhörnchen-Vorfahr. Es ist eine evolutionäre Sackgasse; Ailuravus und alle seine Verwandten starben vor mehr als 37 Millionen Jahren aus. Warum? Vielleicht fielen sie dem Klimawandel oder einem besser angepassten Konkurrenten zum Opfer oder verschwanden aus Nahrungsquellen oder hatten einfach Pech.

Ailuravus 'Ähnlichkeit mit einem modernen Eichhörnchen ist ein Beispiel für evolutionäre Konvergenz. Wenn genügend Zeit zur Verfügung steht, können Anpassungen zu nahezu identischen Lösungen führen - etwa zu buschigen Schwänzen oder kräftigen, känguruähnlichen Hinterbeinen -, die bei verschiedenen Arten auftreten. „Es ist, als würde man mit demselben Legos verschiedene Formen bauen“, sagt Lehmann.

Und in der Grube Messel gibt es jede Menge Formen. Die exquisit erhaltenen Fossilien haben Paläontologen einen beispiellosen Einblick in die Anpassungsstrategien gegeben - einige erfolgreich, andere nicht -, die Säugetiere für Fütterung, Bewegung und sogar Fortpflanzung anwenden. Zum Beispiel zeigt der Inhalt des Magens des winzigen vorgeschichtlichen Pferdes - versteinerte Blätter und Traubenkerne -, dass das Tier kein Grazer, sondern ein Browser war, der das aß, was es auf dem Waldboden fand. Die Paläontologen fanden auch acht versteinerte Exemplare von trächtigen Stuten, die jeweils ein Fohlen trugen. Diese Entdeckung legt nahe, dass die frühen Pferde bereits Herdenverhalten angenommen hatten, da die gemeinsame Pflege der beste Weg wäre, um das Überleben einer geringen Anzahl von Nachkommen zu gewährleisten.

Solche Entdeckungen lassen den Ort weniger als einen Friedhof erscheinen als als eine Zeitkapsel, die ein 48 Millionen Jahre altes Ökosystem umfasst. „Es ist nicht nur Paläontologie, sondern auch Biologie“, sagt Jens Lorenz Franzen, ein pensionierter Paläontologe, der am Senckenberg-Forschungsinstitut gearbeitet und bei der Ausgrabung einiger der bemerkenswertesten Funde Messels mitgewirkt hat. "Wir können die lebendige Welt dieser Ära rekonstruieren."

Die Evolutionsgeheimnisse in der Grube von Messel