Site fossilifère de Messel

La surface actuelle de la fosse de Messel se trouve à environ 60 m sous la terre locale et sa superficie est d'environ 0,7 km². Le lit de schiste bitumineux s'étendait à l'origine jusqu'à une profondeur de 190 m. Il y a 47 millions d'années, à l'Éocène, lorsque les gisements de Messel se sont formés, la région était 10° plus au sud qu'elle ne l'est aujourd'hui. Cette période se situait juste après le maximum thermique du Paléocène-Éocène, et le climat et l'écologie du site étaient très différents de ce qu'ils sont aujourd'hui. Une grande série de lacs, entourés de forêts subtropicales luxuriantes, abritait une incroyable diversité de vie. Le lit du lac Messel était probablement un point central de drainage des rivières et des ruisseaux voisins. Les dépôts de la fosse ont été formés à l'époque éocène du Paléogène, il y a environ 47 millions d'années. Ceci est basé sur la datation des fragments de basalte sous les strates fossilifères.

Le schiste bitumineux, formé par le lent dépôt anoxique de boue et de végétation morte sur le fond du lac, est la roche primaire du site.

Ses sédiments s'étendent sur 130 m vers le bas et reposent sur une fondation de grès plus ancienne. Les fossiles dans le schiste montrent une clarté et une préservation remarquables en raison des caractéristiques de dépôt uniques du lac.

Les couches supérieures du lac avaient beaucoup de vie, mais le fond était anoxique. Comme l'eau n'était pas très perturbée, peu d'oxygène se retrouvait dans les niveaux inférieurs. Cela a empêché de nombreuses espèces épifauniques (vivant au fond) et infauniques (fouisseurs) d'y vivre. C'est pourquoi les cadavres étaient si peu endommagés. Le renversement des couches du lac (causé par les variations saisonnières) a fait baisser la teneur en oxygène près de la surface et a entraîné une "mort" périodique des espèces aquatiques. Combiné à un taux de dépôt relativement faible (0,1 mm/an), c'était un environnement idéal pour la préservation de la faune et de la flore.

Rejets de gaz volcaniques

La zone autour de la fosse de Messel a été géologiquement et tectoniquement active pendant l'Éocène. Les rejets de gaz volcaniques pourraient expliquer les importants dépôts d'espèces non aquatiques.

Les déplacements souterrains ont libéré de grandes concentrations de gaz réactifs (tels que le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène) dans le lac et les écosystèmes adjacents, tuant les organismes sensibles. Lors de ces rejets, les oiseaux et les chauves-souris peuvent être tombés s'ils se trouvent près de la surface du lac, et les terrestres peuvent être submergés près des rives du lac.

La fosse de Messel fournit les preuves les mieux préservées de la flore et de la faune du début de l'Éocène qui ont été découvertes jusqu'à présent. La plupart des autres sites ont la chance de contenir des squelettes partiels, mais Messel se vante d'avoir largement préservé son intégrité structurelle, allant même jusqu'à préserver la fourrure, les plumes et les "ombres de peau" de certaines espèces. Une préservation inhabituelle a donné lieu à des interprétations très raisonnées. Les marques de morsure symptomatiques en forme de "haltère" de chaque côté de la nervure d'une feuille fossilisée ont été identifiées comme étant la morsure d'une fourmi charpentière parasitée par un champignon qui, apparemment, à l'époque comme aujourd'hui, a pris le contrôle de son comportement pour libérer ses spores à un bon endroit ; c'est le premier exemple clair de manipulation comportementale fongique.

La diversité des espèces est étonnante. Voici un bref résumé de certains des fossiles trouvés sur le site :

• Fossile de primate précoce présentant des caractéristiques anthropoïdes (c'est-à-dire non lémuroïdes) : découverte rendue publique en mai 2009 de Darwinius masillae
• Neuf couples de tortues fossiles ont été trouvés. Les tortues, Allaeochelys crassesculpta, étaient en coït (en train d'avoir des relations sexuelles). Il s'agit de couples mâle-femelle, la queue du mâle étant repliée sous celle de la femelle, c'est ainsi qu'elles ont des relations sexuelles. Leur mort a dû être rapide. On suppose que les tortues avaient commencé à s'accoupler dans les eaux de surface aérées de l'ancien lac. En s'enfonçant dans les eaux plus profondes, elles ont été terrassées par le dégagement de gaz volcanique toxique. Elles ont ensuite été enterrées dans les sédiments du lac. Les tortues appartenant à cette clade vivent encore. Elles ont perdu leurs écailles reptiliennes, et leur peau absorbe l'oxygène de l'eau. Normalement, c'est un avantage : cela les aide à rester submergées pendant de longues périodes. Cependant, dans des conditions anoxiques, c'est un inconvénient, car le dioxyde de carbone et les poisons dissous sont également absorbés.
• Plus de 10 000 poissons fossilisés de nombreuses espèces
• Des milliers d'insectes aquatiques et terrestres, dont certains de couleur distincte, ont été préservés
• De nombreux petits mammifères dont les chevaux pygmées, les grandes souris, les primates, les habitants du sol (hérissons, marsupiaux, pangolins), les parents des oryctéropes et les chauves-souris.
• De nombreux oiseaux, en particulier des espèces prédatrices.
• Crocodiles, grenouilles, tortues, salamandres et autres reptiles ou amphibiens
• Les restes de plus de 30 espèces de plantes, dont les feuilles de palmier, les fruits, le pollen, le bois, les noix et les vignes

L'assemblage de fossiles comprend un fourmilier sud-américain, deux types d'oiseaux incapables de voler en Amérique du Sud et un ancêtre du fourmilier écailleux (Manis) des tropiques de l'ancien monde.

• Lagerstätte