https://frosthead.com

De evolutionaire geheimen in de Messel Pit

Midden in een bos, ongeveer 20 minuten van de stad Darmstadt in Midden-Duitsland, ligt een ontmantelde strookmijn van een halve mijl breed. Tegenwoordig bedekken struikgewassen de bodem, waar vuilpaden slingeren langs regenwatervijvers gevuld met felgroene algen. Een gapende 200-voet diepe guts in het bosrijke landschap, de Messel Pit lijkt op het eerste gezicht niet de moeite waard om te behouden, laat staan ​​een bezoek, maar sinds 1995 is het een Unesco Werelderfgoed, dankzij een reeks ongelukkige evenementen die beginnen ongeveer 48 miljoen jaar geleden.

De wereld was toen een heel andere plaats, in de periode die wetenschappers bekend staan ​​als het Eoceen. De niveaus van koolstofdioxide in de atmosfeer waren hoger dan vandaag (althans voorlopig), wat een broeikaseffect veroorzaakt van stijgende temperaturen. In het Noordpoolgebied zwommen gigantische krokodillen in warme wateren tussen de varens. Een tropisch regenwoud bedekt Antarctica. De vormen van de continenten zouden grotendeels herkenbaar zijn, hoewel India nog steeds op het ramkoers lag met Azië dat de Himalaya zou vormen. De zeespiegel was ongeveer 150 voet hoger dan vandaag, dus Europa was geen grotendeels ononderbroken landmassa maar een enorme archipel.

De plek nu ingenomen door het nieuwe, opvallend slanke, betonnen en glazen bezoekerscentrum van Messel Pit - dat een reis terug in de tijd door een virtueel boorgat omvat - was, in het Eoceen, in de buurt van een diep meer dat op zijn hoogtepunt ongeveer twee mijl over was . Het meer werd een dodelijke valstrik voor talloze dieren, en geochemie in combinatie met miljoenen jaren accumulerende planten- en minerale sedimenten zou de kenmerken van de gezonken karkassen in verbazingwekkende mate behouden.

Rottend dierlijk en plantaardig materiaal begraven en geperst onder enorme druk over miljoenen jaren opbrengsten, weet elk schoolkind, fossiele brandstof, in dit geval voornamelijk olieschalie - lagen van zachte grijze steen geïmpregneerd met olie. Die afzettingen trokken mijnwerkers aan het eind van de 19e eeuw tot de jaren 70, toen de open mijn dichtging en werd vergeten door iedereen, behalve een kleine groep mensen die erop uit waren niet de brandstof maar de fossielen te winnen.

Ongeveer 48 miljoen jaar geleden was de Messel Pit de plaats van een diep meer - ongeveer twee mijl over de top - waar duizenden dieren omkwamen. Na verloop van tijd bewaarden lagen klei en dode algen de exemplaren als bloemen die tussen de pagina's van een boek werden geperst. (Berthold Steinhilber) Dit zijn schildpadden die waarschijnlijk vergiftigd waren tijdens het copuleren. (Jonathan Blair / Corbis) Een mannetjeskever pronkt met zijn kleuren. (Berthold Steinhilber) Een onderzoeker onderzoekt het fossiel van een oerpaard ( Eurohippus ) dat ongeveer zo groot was als een moderne terriër. (Berthold Steinhilber) Een onderzoeker die werkt aan een fossiel van Titanomyrma giganteum, een mier die zo groot werd als een kolibrie. (Berthold Steinhilber) Het fossiel van een kakkerlak ( Blattodea ), ongeveer twee centimeter lang. (Berthold Steinhilber) Het fossiel van een prehistorische krokodil. Een soortgelijk exemplaar werd ontdekt door mijnwerkers in 1875. (Berthold Steinhilber)

Woord van geweldige vondsten verspreidde zich snel. En afgezien van een misschien begrijpelijke aanval van burgerlijke kortzichtigheid, toen de lokale overheid overwoog om het gigantische gat in de grond in een vuilnisbelt te veranderen - een voorstel dat paleontologen en anderen twintig jaar lang fel tegen waren, in 1992 - is de site gekoesterd als de grootste fossiele trove in zijn soort. "Iedereen in de paleontologie van gewervelde dieren kent Messel", zegt paleontoloog John Rose Hopkins University. “Er is echt geen plek ter wereld die te vergelijken is. Veel van wat we uit die periode weten, komt daar vandaan. "

Het Eoceen, van 56 miljoen tot 34 miljoen jaar geleden, was een cruciaal keerpunt in de geschiedenis van het leven op aarde, een tijd waaraan we zelf een grote schuld hebben, want toen kwamen zoogdieren tot hun recht en evolueerden ze om het ecologische te bezetten nissen verlaten door het uitsterven van de dinosauriërs. In Messel Pit zijn de skeletten van zoogdieren intact intact, vaak met de contouren van vacht en vlees nog steeds zichtbaar in de omliggende rots. Primitieve opossums, paarden zo groot als vossen terriërs, een miereneter, acht vleermuis soorten en een maki-achtige primaat die een vroege tak op de stamboom van de mensheid zou kunnen zijn - deze en veel meer fossielen bieden een glimp van de verre voorouders van soorten die we vandaag kennen.

Terwijl paleontologen vaak fronsen bij het vooruitzicht van bezoekers die ronddobberen, is Messel Pit, dat wordt gerund door het Senckenberg Research Institute in Frankfurt, open voor het publiek voor rondleidingen. Op een herfstdag volg ik geoloog Marie-Luise Frey vanuit het bezoekerscentrum van $ 6, 5 miljoen, geopend in 2010, naar de bodem van de put. Ze leidt me van het verharde pad naar de zachte helling van een onlangs gesloten opgraving. Vlokken uitgedroogde oliehoudende leisteen kraken onder mijn laarzen. Een scherpe hoek laat zien waar paleontologen lagen schalie doorsnijden met een kettingzaag, grote blokken verwijderen voordat ze ze voorzichtig uit elkaar wrikken om te zoeken naar verborgen fossielen.

De randen van de opgraving lijken op de pagina's van een verbrand boek. Zelfs vandaag is de olieschalie meestal water. Terwijl het droogt, legt Frey in het Duits uit, wordt de olieschalie net zo schilferig als filodeeg en verkruimelt uiteindelijk tot stof. Ik probeer me de plek voor te stellen zoals het eerst was, maar de kilte, de draaiende bladeren, het gerommel van machines in een nabijgelegen grindfabriek helpen me niet om me 48 miljoen jaar geleden in een jungle te plaatsen.

Ik zie enkele verdacht ronde kiezelstenen en pak er een op. Het is ongeveer de grootte van een praline. " Das ist ein Koprolith, " vertelt Frey me helder - een "coproliet", paleontoloog-spreek voor een brok fossiele kak. Deze is waarschijnlijk geproduceerd door een zeer grote vis, zegt ze: "Je kunt nog steeds zien wat ze aten door ze te onderzoeken." Ik volg Frey verder de kuil in, enthousiast om te begrijpen hoe deze plek is ontstaan.

Op ongeveer 50 miljoen jaar geleden kwam ondergronds water in contact met een ader van gesmolten gesteente. Hoge druk stoom brak uit en vormde een krater met steile zijkanten. Terwijl water naar binnen sijpelde, creëerde het een meer in de vorm van een drinkglas dan een soepkom. Elk dier dat viel viel zonk snel naar de bodem.

Maar dat alleen verklaart niet waarom zoveel landzoogdieren - om nog maar te zwijgen van vogels, vleermuizen en insecten - hier zijn omgekomen. Een theorie is dat koolstofdioxide periodiek opborrelde vanuit diep onder de bodem van het meer, dieren in de buurt van de kust verstikkend. Een andere mogelijkheid is dat sommige van de zomeralgenbloei giftige, vergiftigende dieren waren die de verkeerde tijd en plaats hadden gekozen om hun dorst te lessen. Of misschien stierven kleinere dieren in de buurt en werden ze ingespoeld door kleine overstromingen of stromende beekjes.

Het meer was zo diep dat er geen zuurstof rond de bodem circuleerde, wat betekende dat er geen bodemvoeders waren om de dode en stervende dieren te consumeren. Jaar na jaar bloeide en stierven algen die het oppervlak van het meer opschuimden, en lagen lagen fijne klei en dode micro-organismen naar de bodem. Elke laag was zo dik als een haarlok. Het duurde 250 jaar om een ​​centimeter modder op te bouwen. Meer dan miljoenen en miljoenen jaren werden planten en dieren bewaard als bloemen die tussen de pagina's van een boek werden geperst, en de algen en andere organische stoffen veranderden in olieschalie.

Onder de duizenden fossielen die paleontologen hebben gevonden in Messel Pit bevinden zich exemplaren die bijna 45 verschillende zoogdieren vertegenwoordigen. Die vondsten zijn van cruciaal belang om te begrijpen hoe warmbloedige wezens evolueerden. Zoogdieren en dinosaurussen verschenen ongeveer 200 miljoen jaar geleden bijna tegelijkertijd. Maar dinosaurussen waren zo goed geschikt voor het milieu dat ze elke concurrentie verdrongen. Zoogdieren leefden in de marge, meestal kleine wezens die hun brood verdienden door insecten te eten onder de dekking van de duisternis. "Ze probeerden gewoon uit de weg te blijven", zegt Thomas Lehmann, paleontoloog van het Senckenberg Research Institute. En zo ging het bijna 150 miljoen jaar.

Toen veranderde in een oogwenk alles, blijkbaar toen een asteroïde of komeet 66 miljoen jaar geleden de aarde trof en het klimaat dramatisch veranderde, waardoor uiteindelijk de gigantische reptielen werden uitgeroeid. De diversiteit aan soorten die wordt gevonden tussen de fossielen van Messel Pit onthult dat zoogdieren zich haasten om elk leeg ecologisch hoekje en gaatje dat ze konden vinden te vullen. "Ze hebben echt alles geprobeerd - vliegen, springen, rennen, boombewoners, miereneters eten", zegt Lehmann. "Vanuit het oogpunt van evolutie is Messel een fantastisch laboratorium om te zien wat het leven ons heeft kunnen geven."

Misschien wel, maar in veel gevallen niet. De meest fascinerende exemplaren van Messel kunnen die soorten zijn die geen levende familieleden hebben, hoewel ze er schokkend vertrouwd uitzien. In het bezoekerscentrum verdringen kinderen zich om toe te kijken terwijl een conservator gewapend met tandenborstels, tandenstokers en scalpels lagen olieschalie schoonmaakt van een fossiel dat slechts enkele weken eerder is opgegraven. Voor mij lijkt het skelet van Ailuravus macrurus op dat van een gigantische eekhoorn. Het is drie voet lang, inclusief zijn pluimstaart. Nabij de ribben volgt een zwarte vlek het versteende spijsverteringskanaal van het wezen. Ondanks zijn staart is Ailuravus geen voorouder van eekhoorns. Het is een evolutionaire doodlopende weg; Ailuravus en al zijn familieleden stierven meer dan 37 miljoen jaar geleden. Waarom? Misschien werden ze het slachtoffer van klimaatveranderingen, of een beter aangepaste concurrent, of verdwijnende voedselbronnen, of gewoon pech.

De gelijkenis van Ailuravus met een moderne eekhoorn is een voorbeeld van evolutionaire convergentie. Bij voldoende tijd kunnen aanpassingen leiden tot vrijwel identieke oplossingen - zeg maar bossige staarten of krachtige, kangoeroe-achtige achterpoten - die in verschillende soorten opduiken. "Het is alsof je dezelfde Legos gebruikt om verschillende vormen te bouwen", zegt Lehmann.

En er zijn vormen in overvloed in de Messel Pit. De prachtig bewaarde fossielen hebben paleontologen ongekende inzichten verschaft in de adaptieve strategieën - sommige succesvol, andere niet - overgenomen door zoogdieren voor voeding, beweging en zelfs reproductie. Bijvoorbeeld, de inhoud van de maag van het kleine prehistorische paard - gefossiliseerde bladeren en druivenpitten - geeft aan dat het dier geen grazer was maar een browser, die at wat het op de bosbodem vond. De paleontologen vonden ook acht gefossiliseerde exemplaren van drachtige merries, elk met een enkel veulen. Die ontdekking suggereert dat de vroege paarden al kuddegedrag hadden aangenomen, omdat gezamenlijke verzorging de beste manier zou zijn om het overleven van kleine aantallen nakomelingen te garanderen.

Dergelijke bevindingen geven de plek minder het gevoel een begraafplaats te zijn dan een tijdcapsule die een 48 miljoen jaar oud ecosysteem omvat. "Het is niet alleen paleontologie, het is biologie, " zegt Jens Lorenz Franzen, een gepensioneerde paleontoloog die werkte bij het Senckenberg Research Institute en hielp bij het opgraven van enkele van de meest opmerkelijke vondsten van Messel. "We kunnen de levende wereld van dat tijdperk reconstrueren."

De evolutionaire geheimen in de Messel Pit