https://frosthead.com

The Evolutionary Secrets In the Messel Pit

W środku lasu, około 20 minut od miasta Darmstadt w środkowych Niemczech, znajduje się wycofana z eksploatacji kopalnia pasów o szerokości pół mili. Dzisiaj zarośnięte krzaki pokrywają dno, gdzie ścieżki brudu wiją się obok stawów deszczowych wypełnionych jasnozielonymi algami. Szczelina o głębokości 200 stóp w zalesionej wsi nie wydaje się na pierwszy rzut oka warta zachowania Messel Pit, nie wspominając o jej odwiedzeniu, ale od 1995 roku jest miejscem światowego dziedzictwa UNESCO, dzięki serii niefortunnych wydarzeń około 48 milionów lat temu.

Świat był wtedy zupełnie innym miejscem, w okresie znanym naukowcom jako eocen. Poziomy dwutlenku węgla w atmosferze były wyższe niż obecnie (przynajmniej na razie), powodując efekt cieplarniany szybujących temperatur. W Arktyce gigantyczne krokodyle pływały w paprociach w ciepłych wodach. Tropikalny las deszczowy pokryty Antarktydą. Kształty kontynentów byłyby w większości rozpoznawalne, chociaż Indie były nadal na kursie kolizyjnym z Azją, która utworzyłaby Himalaje. Poziomy morza były o około 150 stóp wyższe niż obecnie, więc Europa nie była w dużej mierze ciągłym lądem, ale rozległym archipelagiem.

Miejsce zajmowane teraz przez nowe, rzucające się w oczy eleganckie, betonowo-szklane centrum dla odwiedzających Messel Pit - które obejmuje podróż w czasie przez wirtualny otwór wiertniczy - znajdowało się w eocenie, w pobliżu głębokiego jeziora, którego szczyt miał około dwóch mil średnicy . Jezioro stało się śmiertelną pułapką dla niezliczonych zwierząt, a geochemia w zgodzie z milionami lat gromadzenia się osadów roślinnych i mineralnych zachowałaby w zadziwiający sposób cechy zatopionych zwłok.

Rozkładające się zwierzęce i roślinne materiały zakopane i ściśnięte pod ogromną presją przez miliony lat dają plony, jak wie każde dziecko w szkole, paliwo kopalne, w tym przypadku przede wszystkim łupek naftowy - warstwy miękkiego szarego kamienia impregnowanego olejem. Złoża te przyciągały górników od końca XIX wieku do lat 70. XX wieku, kiedy kopalnia odkrywkowa została zamknięta i została zapomniana przez wszystkich oprócz niewielkiej grupy ludzi, którzy chcieli wydobyć nie paliwo, ale skamieliny.

Około 48 milionów lat temu Messel Pit było miejscem głębokiego jeziora o średnicy około dwóch mil u szczytu, w którym zginęły tysiące zwierząt. Z czasem warstwy gliny i martwe glony zachowały okazy jak kwiaty wciśnięte między strony książki. (Berthold Steinhilber) Są to żółwie, które prawdopodobnie zostały zatrute podczas kopulacji. (Jonathan Blair / Corbis) Jelonkowate prezentuje swoje kolory. (Berthold Steinhilber) Badacz bada skamielinę pierwotnego konia ( Eurohippus ), który był mniej więcej wielkości współczesnego teriera. (Berthold Steinhilber) Badacz pracujący nad skamieliną Titanomyrma giganteum, mrówki, która urosła jak koliber. (Berthold Steinhilber) Skamielina karalucha ( Blattodea ) o długości około dwóch cali. (Berthold Steinhilber) Skamielina prehistorycznego krokodyla. Podobny okaz odkryli górnicy w 1875 r. (Berthold Steinhilber)

Wieść o niesamowitych znaleziskach rozprzestrzenia się szybko. A poza być może zrozumiałym zjawiskiem krótkowzroczności obywatelskiej, gdy lokalny rząd rozważał przekształcenie gigantycznej dziury w ziemi w wysypisko śmieci - propozycję, której paleontolodzy i inni stanowczo sprzeciwiali się przez 20 lat, panującą w 1992 r. - miejsce to było cenione jako największa kopalnia tego rodzaju. „Wszyscy w paleontologii kręgowców znają Messel”, mówi paleontolog z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, Ken Rose. „Naprawdę nie ma na świecie miejsca, które można by porównać. Stamtąd pochodzi duża część tego, co wiemy z tego okresu. ”

Eocen, od 56 do 34 milionów lat temu, był kluczowym punktem zwrotnym w historii życia na Ziemi, czasie, który sami jesteśmy winni znaczny dług, ponieważ wtedy ssaki weszły na swoje i ewoluowały, aby zająć się ekologią nisze opuszczone przez wyginięcie dinozaurów. W Messel Pit mnóstwo szkieletów ssaków jest nienaruszonych, często z konturami futra i mięsa wciąż widocznymi w otaczającej skale. Prymitywne oposy, konie wielkości foksterierów, mrówkojada, ośmiu gatunków nietoperzy i lemurski naczelny, który może być wczesną gałęzią drzewa genealogicznego ludzkości - te i wiele innych skamielin dają wgląd w odległych przodków gatunków, które znamy dzisiaj.

Podczas gdy paleontolodzy często marszczą brwi, widząc, że goście kroczą po wykopaliskach, Messel Pit, prowadzony przez Instytut Badawczy Senckenberg we Frankfurcie, jest otwarty dla zwiedzających z przewodnikiem. Pewnego dnia podążam za geologiem Marie-Luise Frey z centrum dla odwiedzających o wartości 6, 5 miliona dolarów, otwartego w 2010 roku, do dna dołu. Prowadzi mnie z utwardzonej ścieżki na łagodny stok niedawno zamkniętego wyrobiska. Pod moimi butami chrzęści płatki wysuszonego oleju łupkowego. Ostry róg odsłania miejsce, w którym paleontolodzy przecinają warstwy łupków za pomocą piły łańcuchowej, usuwając duże bloki, a następnie ostrożnie je rozdzielając w poszukiwaniu ukrytych skamielin.

Krawędzie wykopalisk przypominają strony spalonej książki. Nawet dzisiaj łupek naftowy to głównie woda. Jak wysycha, Frey wyjaśnia w języku niemieckim, łupek naftowy zmienia się w płatkowaty jak ciasto filo i ostatecznie kruszy się w pył. Próbuję sobie wyobrazić to miejsce, jakie było przedtem, ale chłodne powietrze, obracające się liście, huk maszyn w pobliskiej żwirowni nie pomagają mi znaleźć się w dżungli 48 milionów lat temu.

Zauważam podejrzanie okrągłe kamyki i wybieram jeden. Jest mniej więcej wielkości pralinki. „ Das ist ein Koprolith ”, Frey mówi mi jasno - „koprolit”, paleontolog, przemawia za kawałkiem skamieniałej kupy. Ta prawdopodobnie została wyprodukowana przez bardzo dużą rybę, mówi: „Nadal możesz powiedzieć, co zjadły, badając je”. Podążam za Freyem dalej do dołu, chętny zrozumieć, jak to miejsce powstało.

W pewnym momencie około 50 milionów lat temu podziemna woda zetknęła się z żyłą stopionej skały. Wybuchła para pod wysokim ciśnieniem, tworząc krater o stromych bokach. W miarę jak woda wyciekała, tworzyło jezioro bardziej przypominające szklankę do picia niż miskę do zupy. Każde zwierzę, które wpadło, szybko opadło na dno.

Jednak to nie wyjaśnia, dlaczego zginęło tutaj tyle ssaków lądowych - nie wspominając o ptakach, nietoperzach i owadach. Jedna z teorii głosi, że dwutlenek węgla okresowo bulgotał z głębi dna jeziora, dusząc zwierzęta w pobliżu brzegu. Inną możliwością jest to, że niektóre letnie zakwity glonów były toksyczne, zatruwając zwierzęta, które wybrały niewłaściwy czas i miejsce, aby zaspokoić swoje pragnienie. A może mniejsze zwierzęta padły w pobliżu i zostały zmyte przez małe powodzie lub pędzące strumienie.

Jezioro było tak głębokie, że tlen nie krążył w pobliżu dna, co oznaczało, że w pobliżu nie było podajników dna, które pochłaniałyby martwe i umierające zwierzęta. Z roku na rok glony przeszukiwające powierzchnię jeziora kwitły i ginęły, tak więc warstwy drobnej gliny i martwych mikroorganizmów dryfowały na dno. Każda warstwa była gruba jak pasmo włosów. Nagromadzenie cala błota zajęło 250 lat. Przez miliony lat rośliny i zwierzęta były zachowywane jak kwiaty wciśnięte między strony książki, a glony i inne substancje organiczne zamieniły się w łupki naftowe.

Wśród tysięcy skamielin odkrytych przez paleontologów w Messel Pit znajdują się okazy reprezentujące prawie 45 różnych gatunków ssaków. Te znaleziska mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak ewoluowały ciepłokrwiste stworzenia. Ssaki i dinozaury pojawiły się w tym samym czasie około 200 milionów lat temu. Ale dinozaury były tak dobrze dostosowane do środowiska, że ​​wyparły konkurencję. Ssaki żyły na obrzeżach, głównie małe stworzenia zarabiały na życie jedząc owady pod osłoną ciemności. „Po prostu starali się nie wchodzić w drogę” - mówi Thomas Lehmann, paleontolog z Senckenberg Research Institute. I tak trwało prawie 150 milionów lat.

Potem w jednej chwili wszystko się zmieniło, najwyraźniej gdy asteroida lub kometa uderzyła w Ziemię 66 milionów lat temu i dramatycznie zmieniła klimat, ostatecznie niszcząc gigantyczne gady. Różnorodność gatunków znalezionych wśród skamielin w Messel Pit pokazuje, że ssaki rzucały się, by wypełnić każdy pusty zakątek ekologiczny. „Naprawdę próbowali wszystkiego - latania, skakania, biegania, zamieszkiwania drzew, jedzenia mrówek” - mówi Lehmann. „Z punktu widzenia ewolucji Messel jest fantastycznym laboratorium, które pozwala zobaczyć, co mogło nam dać życie”.

Może tak, ale w wielu przypadkach nie. Najbardziej fascynującymi okazami Messela mogą być te gatunki, które nie mają żywych krewnych, choć wyglądają niesamowicie znajomo. W centrum dla zwiedzających dzieci gromadzą się wokół i patrzą, jak konserwator uzbrojony w szczoteczki do zębów, kostki dentystyczne i skalpele oczyszcza warstwy łupków z dala od skamielin odkrytych zaledwie kilka tygodni wcześniej. Dla mnie szkielet Ailuravus macrurus wygląda jak gigantyczna wiewiórka. Ma trzy stopy długości, w tym krzaczasty ogon. W pobliżu żeber czarna plama śledzi skamieniałe przewód pokarmowy stworzenia. Mimo ogona Ailuravus nie jest przodkiem wiewiórki. To ewolucyjny ślepy zaułek; Ailuravus i wszyscy jego krewni zmarli ponad 37 milionów lat temu. Czemu? Może padli ofiarą zmian klimatu, lepiej przystosowanego konkurenta, zanikających źródeł żywności lub zwykłego pecha.

Podobieństwo Ailuravusa do współczesnej wiewiórki jest przykładem konwergencji ewolucyjnej. Mając wystarczająco dużo czasu, adaptacje mogą prowadzić do prawie identycznych rozwiązań - powiedzmy krzaczastych ogonów lub potężnych, przypominających kangur tylnych nóg - pojawiających się u różnych gatunków. „To jak używanie tego samego Legos do budowania różnych form”, mówi Lehmann.

I jest mnóstwo form w Messel Pit. Znakomicie zachowane skamieliny zapewniły paleontologom bezprecedensowy wgląd w strategie adaptacyjne - niektóre z nich zakończyły się sukcesem, a inne nie - adoptowane przez ssaki do karmienia, przemieszczania się, a nawet reprodukcji. Na przykład zawartość maleńkiego prehistorycznego żołądka konia - skamieniałe liście i nasiona winogron - wskazują, że zwierzę to nie pasło się, lecz przeglądarka, zjadając to, co znalazło na dnie lasu. Paleontolodzy znaleźli także osiem skamieniałych okazów ciężarnych klaczy, z których każda nosiła jedno źrebię. Odkrycie to sugeruje, że wczesne konie przyjęły już zachowanie stada, ponieważ wspólna opieka byłaby najlepszym sposobem na zapewnienie przetrwania małej liczbie potomstwa.

Takie odkrycia sprawiają, że miejsce to nie przypomina cmentarza, a nie kapsuły czasowej obejmującej ekosystem sprzed 48 milionów lat. „To nie tylko paleontologia, to biologia” - mówi Jens Lorenz Franzen, emerytowany paleontolog, który pracował w Instytucie Badawczym Senckenberg i pomógł odkryć niektóre z najbardziej niezwykłych znalezisk Messel. „Możemy odtworzyć żywy świat tamtej epoki”.

The Evolutionary Secrets In the Messel Pit