Die Grube Messel – ein einzigartiges Fenster ins Eozän

Nach 47 Mio. Jahren wachgeküsst

von Dr. Stephan F.K. Schaal

47,8 Millionen Jahre ist es her, dass eine Naturkatastrophe in Hessen die Voraussetzung für ein „Fenster in die Urzeit“ geschaffen hat. Aufsteigende Gesteinsschmelze hat im Kontakt mit dem Grundwasser eine Serie von Explosionen ausgelöst und dabei einen kilometergroßen Explosionstrichter geschaffen, das Messeler Maar. Heute ist dieses Maar mit Ölschiefer gefüllt. In diesen befinden sich wertvolle Fossilien – ein Glücksfall für die paläontologische Forschung.

Einzigartiger Einblick in die Erdgeschichte

Gleich nach Abklingen der vulkanischen Aktivitäten hat sich das Messeler Maar zu einem Süßwassersee entwickelt und als Sammelbecken für eozänzeitliche Sedimente und organische Reste gedient. Passiert ist dies, als Mitteleuropa eine Inselwelt war und noch auf ca 40 ° nördlicher Breite lag, auf der Höhe des heutigen Sizilien. Erst später driftete unser Kontinent nach Norden. Der Seebodenschlamm, heute ein fein geschichtetes rohphenolhaltiges Tongestein, enthält in beeindruckender Erhaltungsqualität fossilisierte Pflanzenteile, Insekten [1] und Wirbeltiere. Umgangssprachlich als Ölschiefer bezeichnet, wurde das Gestein zwischen 1884 und 1962 zur Gewinnung von Vergaserkraftstoffen und Ölen gefördert, wodurch die muldenartige Morphologie der heutigen Grube entstanden ist. Seit dem Jahr 1975 bis ins Jahr 2013 gibt es regel­mäßige wissenschaftliche Grabungen nach Fossilien und 2001 wurde eine 433?m tiefe Forschungsbohrung zur Erforschung des Untergrunds abgeteuft. Rund 1500 Publikationen sind zur Genese der Fundstätte und über die urzeitliche Tier- und Pflanzenwelt geschrieben worden. Grabungen von Amateuren bis in die 80er-Jahre und offizielle Grabungen von Wissenschaftlern und studentischen Hilfskräften seit 1975 haben bis heute tausende von aussagekräftigen Fossilienfunden hervorgebracht. Ihre interdisziplinäre Erforschung durch internationale Forscherteams ermöglicht es, puzzleartig ein Bild zu entwerfen, das einen ungewöhnlich guten Einblick in die Geschichte der Erde und des Lebens vor 47 Millionen Jahren erlaubt.

Vom Streitobjekt zur Weltberühmtheit

In die regionalen Schlagzeilen geraten ist die Grube Messel erstmals in den 70er- und 80er Jahren, als sie mit Müll verfüllt werden sollte. Dieser Abschnitt ihrer Geschichte liest sich wie ein Krimi und er war erst 1990 nach langem juristischen Streit beendet, als zwischen den verschiedenen Beteiligten klar war, dass die Bürger von Messel keine Deponie vor ihre Haustür bekommen. Gleichzeitig wurde sichergestellt, dass die Grube zukünftig für wissenschaftliche Grabungen erhalten bleibt. Das Land Hessen hat im Jahr 1991 das gesamte Grubenareal gekauft und 1992 wurde Senckenberg in Frankfurt am Main mit dem Betrieb des Tage­baus beauftragt [2]. 1995 wird die „Messel Pit Fossil Site“ in die UNESCO World Heritage List aufgenommen. Die weltweite Berühmtheit der Grube ist auf die Erforschung des Fossilreichtums der Ölschiefer zurückzuführen. In erster Linie waren es zunächst die Säugetierfunde, die geholfen haben, Messel bekannt zu machen. Ihre oft vollständigen Skelette sind mit Abbildung der Körperumrisse überliefert und nach der Präparation auf Kunstharz echte „Eyecatcher“. Zusätzlich überlieferte Reste aus dem Verdauungstrakt erlauben aufschlussreiche Aussagen zur Ernährung. Diese ganz spezielle Fossilüberlieferung aus dem Messeler Maar ermöglicht zuverlässige Rekonstruktionen des Habitus, der Anatomie, Aussagen zu Fortbewegungsweisen, zur Orientierung und zur Fortpflanzung der urzeitlichen Tiere. Unter normalen Fossilisationsbedingungen, wie sie sonst weltweit bekannt sind, wären all diese Erkenntnisse nicht zu gewinnen.

Innovation der Säugetierfauna

Es ist bereits das „Zeitalter der Säugetiere“, in dessen Verlauf der Messeler Ölschiefer abgelagert wurde. Nach dem Aussterben der Saurier vor 65 Millionen Jahren wurden sie zur beherrschenden Wirbeltiergruppe. Europa erlebte im Paläozän und im Eozän eine Innovation der Säugetierfauna, sodass in Messel archaische Formen neben modernen Formen auftreten. Zu den bedeutenden Funden gehören Beuteltiere, Ameisenbären, Insektenfresser, Schuppentiere, Fledermäuse, Primates, Nagetiere (Abb. 1), Urraubtiere und Huftiere (Abb. 2). Die foxterriergroßen Urpferdchen (Eurohippus messelensis, Abb. 3) sind wohl die bekanntesten der 45 entdeckten Säugetierarten der Fundstätte und wurden zusammen mit einer Fledermaus im Jahr 1978 sogar als Motive für Briefmarken gewählt.

Einige trächtige Urpferd-Stuten sind sogar mit ihren Föten überliefert. Eine beeindruckende und wichtige Entdeckung ist mit dem Primaten Darwinius masillae gelungen. Es handelt sich um ein 50 cm langes junges Weibchen, dem vollständigsten jemals gefundenen fossilen Vertreter dieser Gruppe (Abb. 4). Darwinius war ein agiles baumbewohnendes Tier und ­gehört zu den Adapoidea, einer ausgestorbenen Primatengruppe, die zu den Feuchtnasenaffen gestellt werden. Reste aus dem Verdauungstrakt bestätigen, dass seine letzte Mahlzeit aus Blättern und Früchten bestanden hat. Wie Europolemur, ein lemurenähnlicher Adapide aus Messel, hat er sich in Afrika entwickelt und ist nach Europa eingewandert. Hunderte von Fledermausfunden belegen mit 8 Arten die älteste fossile Fledermausgemeinschaft weltweit. Dies ist in der Tat einzigartig. Auch für sie gilt: überwältigend gute Erhaltung und Fragen ohne Ende. In der Erforschung fossiler Fledermäuse ist Senckenberg weltweit an der Spitze. Beispielsweise ist es gelungen, die Cochlea einiger Funde in 3D und microtomografisch zu untersuchen. So konnten Fragen zur Evolution und Qualität der Echoortung geklärt werden (3).

Früher waren die Säugetiere die „Stars“ der Messelforschung, heute sind es alle Tiergruppen gleichermaßen.>/i>

Fische, Amphibien und Reptilien gehören zu den wasserliebenden Tieren und werden als Seebewohner am häufigsten bei unseren Grabungen geborgen. Regelmäßig finden die Grabungsteams Barsche, Schlammfische, Knochenhechte, Frösche, Schildkröten, Echsen, Schlangen, Krokodile und nahezu jährlich nimmt die Zahl der verschiedenen Arten zu. Das gesamte Bild über die Tierwelt, die Räuber-Beute-Beziehungen, unser Wissen über den eozänen Lebensraum am See wächst konstant und fügt sich puzzle­artig zusammen [4]. Ein Highlight aus dem vergangenen Jahr sei hier erwähnt [5]. So konnte nachgewiesen werden, dass neun in Messel geborgene Schildkrötenpärchen tatsächlich gemeinsam zu Tode gekommen sind. Sie sind während des Paarungsaktes in tiefer gelegene toxische Wasserschichten des Maarvulkansees abgetaucht, haben sich dort vergiftet und sind noch vor der möglichen Trennung ganz dicht beieinander auf dem Seeboden abgelagert worden. Später wurden sie – wie alle anderen Tierkadaver – von der nachfolgenden Sedimentation eingebettet und fossilisiert (Abb.?5).

Abb. 5 Bei der Paarung ist dieses Schildkrötenpärchen (Allaeochelys crassesculpta) in die toxischen Tiefenwässer des Messeler Maarsees gelangt und dort zu Tode gekommen. Am Boden rutschte das Männchen vom Rücken des Weibchens und beide wurden Seite an Seite fossilisiert.

Seltener als die typischen Wasserbewohner sind die Vögel. Trotzdem sind sie bezüglich der Anzahl der bislang nachgewiesenen Arten die häufigste Gruppe unter den Landwirbeltieren. Über 50 Arten der meist kleinen Vögel werden 30 Vogelfamilien zugeordnet und sind heute ausgestorben oder sehr ursprüngliche Vertreter (Abb.?6).

Abb.?6?Dieser spechtartige Vogel (Primozygodactylus danielsi) ist einer von über 50 Vogelarten, die bis heute bei Grabungen in Messel entdeckt wurden.

Zu ihnen gehören Verwandte oder Vorfahren der Schwalmvögel, Mausvögel, Hopfe, Segler, Kolibris, Racken, Rallenartige, Straußenvögel, Ibisse und etliche mehr. Ihre Erhaltung ist wie die der Säugetiere bemerkenswert und aussagekräftig: vollständige Skelette mit den fossilen Resten des Federkleids sowie Nahrungsreste im gesamten Verdauungstrakt. Der größte, nur mit einem Oberschenkelabdruck nachgewiesene Vogel ist der flugunfähige zwei Meter hohe Laufvogel Gastornis, ein spannender Fund. Dieser seltene Riesenvogel ist nämlich aus gleichaltrigen Schichten Nordamerikas bekannt und belegt zusammen mit weiteren Beispielen aus der Gruppe der Säugetiere ihre Verbreitungswege und die Existenz ­einer früheozänen Landverbindung zwischen Euro­pa und Nordamerika. Wie bei allen anderen Tiergruppen gibt es auch bei den Vögeln viele offenen Fragen, denen zu ­unserer großen Freude aber Neufunde aus jeder Grabungssaison gegenüberstehen. Mit ihrer zukünftigen wissenschaftlichen Bearbeitung werden überraschende Ergebnisse erwartet. Die Interpretation eines Treibhausklimas zur Zeit des damaligen Maarsees wird maßgeblich auf die in Messel nachgewiesenen Pflanzenfamilien zurückgeführt [6], auch wenn die zahlreichen wärmeliebenden Krokodile bereits ein klares Indiz für diese These sind. Alle Pflanzen sind in den feuchtwarmen Tropen und Subtropen vertreten. Geografische Bezüge fand man in Südostasien und Zentralamerika und es gab einen Florenaustausch über den Nordat­lantik hinweg, sodass es Ähnlichkeiten in der Zusammensetzung gleichaltriger Floren aus manchen Teilen Nordamerikas gibt. Viele Daten sprechen für hohe Temperaturen im Jahresmittel und für wenig ausgeprägte Jahreszeiten. Die Polkappen waren in dieser warmen Zeit des Eozäns nicht vereist, ­Europa eine Inselwelt. Dieser kurze Einblick in die Erforschung der Fundstätte Messel ist gewiss nur die Spitze des Eisbergs. Dutzende von Paläonto­logen, Biologen und Geologen weltweit befassen sich mit den Funden aus Messel, beschreiben und deuten Neufunde oder wenden neue Untersuchungsmethoden wie z. B. die 3D-Computertomografie auf alte längst bekannte Funde an. Ein Ende der spannenden Erforschung des Welterbes Grube Messel ist nicht in Sicht.

Literatur
[1] Rust, J., Wappler, T., Wedmann, S. (2008), Fossile Kostbarkeiten in Ölschiefer, labor&more, 4, 14–16
[2] Schaal, S. & Schneider, U. (1995), Chronik der Grube Messel 1965–1995; pp. 195–276 in S. Schaal, and U. Schneider (eds.), Chronik der Grube Messel, Kempkes, Gladenbach
[3] Habersetzer, J. et al. (2008), Fledermäuse: Die Evolution des Fluges und der Echoortung, BiuZ 4, 246–254
[4] Vernissage-Verlag ( Ed.) (2005), UNESCO-Welterbe – Fossillagerstätte Grube Messel – Momentaufnahmen aus dem Eozän. Vernissage, Reihe: UNESCO-Welterbe 21/05, 13 (151): 1–68; Heidelberg (Vernissage-Verlag)
[5] Joyce, W.G. et al. (2012), Caught in the act: The first record of copulating fossil vertebrates, Biol. Letters, doi:10.1098/rsbl.2012.0361
[6] Collinson, M.E. et al. (2012), Fossil Fruits and Seeds of the Middle Eocene Messel biota, Germany, Abhandlungen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung 570:1-251
[7] Franzen, J.L. et al. (2009), Plos One 4(5): e5723, 1–27, doi:10.1371/journal.pone.0005723

Foto
Abb. 1, 2 | S. Tränkner
Abb. 3, 5, 6 | A. Vogel
Abb. 3 | Rö-Bild: J. Habersetzer
Abb. 4 | © 2009 Franzen et al., Quelle: Franzen, J.L. et al. (2009), PLoS ONE 4(5): e5723