Two times Burgess:

"Time capsules of life"

(Deutscher Text unten)

Thousands upon thousands of soft fossils from the above-mentioned find-ing places have opened the door to an animate world in the Lower and Middle Cambrian, which we had never thought possible. Now, there was proof that numerous new animal phyla, a plethora of new genera and species and even completely indeterminable bizarre fossils populated the oceans 525 to 505 million years ago. Probably even much earlier and up until much later - although we have not found reliable evidence of this at the finding places we know today.



It was in late August 1909, when Charles Doolittle Walcott, a US palaeontologist, whose main field of expertise was the Cambrian, was riding his horse on the Burgess Pass through the Canadian Rocky Mountains, accompanied by his wife Helena. On its way down, Helena Walcott's horse tripped over a rock on a steep path between Mount Wapta and Mount Field. Charles Walcott smashed this piece of rock and found the first Burgess fossil: Marrella.

This is at least how the story goes. Regrettably, there is no evidence that this nice story really happened, not even in Walcott's diary. The diary, however, does mention that he and his wife were collecting fossils in the Stephen Formation on 31 August 1909. Among these fossils was a "remarkable phyllopod".

In September 1909, Walcott discovered many more petrified creatures from the Burgess Shale, where today the Yoho National Park is located. Until 1924, he went back to the "crime scene" every year and collected about 65,000 fossils, which he tried to classify according to the taxonomy of modern animal species. During his work, he made many mistakes, which sometimes seem rather amusing today. Even a Charles Walcott was not infallible and he was, after all, a child of his time. For the time being, the fossils were put aside, as they were regarded as mere "curiosities"...

Names like Simonetta (1962) and Wittington (1966) stand for the revision of these fossils, for new excavations in the "Walcott Quarry" and its surroundings as well as for the realization that these fossils were something really special. This biota had been considerably more diverse and more unusual than its discoverer Walcott had ever thought. "Parks Canada" and the UNESCO recognized the importance of the Burgess Shale in 1970, and the book "Wonderful Life - the Burgess Shale and the Nature of History" by Stephen Jay Gould (1989) eventually made the "wonderful life" of the Middle Cambrian famous. Fossil names like Hallucigenia or Anomalocaris imply what kind of impression the signs of life in the clay shale must have made on the amazed palaeontologists. With growing amazement, they were recovering fossilized creatures that saw the light of day for the second time after more than 500 million years. Everything was preserved: Eyes, fins, legs, antennae, digestive tracts, and so on. Opabinia even had five eyes for a good view around. A real treasure chest for research!

 

The composition of the Burgess deposits in the Stephen Formation is very interesting. For the first time, the concept of feeding and being fed appears to have played a greater role in the history of life - but apparently, it hadn't been that bad after all! What scientists found out (of course always under reserve): only about 10% of the animals were carnivores or scavengers. All other animals fed on organic substances on the sea floor or in the ground and on small particles they filtered from the water. The proportion of animals with skeletons or shells amounted to a mere 14%.

The mobile biota on the sea floor made up roughly 40% of the entire biota and was dominated by arthropods (such as crustaceans or trilobites). Only 10% of all animals seemed to live above the sea floor. However, the floating animals may have been better at escaping the mud currents, which buried the Burgess biota and are thus under-represented among the finds.

At the time, the superior "predator" of the animal world had been Anomalocaris. It was about 1 m big, had lobe-like extensions which enabled it to swim, had extremely nimble tentacles, keen telescope eyes and a disk-like mouth with horn plates. Obviously, it was very successful, as its relatives lasted until as much as 100 million years later! A single find from the German Hunsrück Shale with the witty name Schinderhannes bartelsi proved that the Anomalocaridids lived and hunted even in the Late Devonian. Who knows what else may hide inside the rocks that will eventually turn our ideas about the development of life upside down once again...



The media quickly started calling the news "sensational" - but this time, it really was. In the summer of 2012, Professor Jean-Bernard Caron at the Royal Ontario Museum (ROM) and his team discovered another large soft fossil finding place in the Burgess Shale! This time in the nearby Kootenay National Park. Caron, expert on the early Cambrian, also represented the University of Toronto. Moreover, scientists of the Canadian University of Saskatchewan and the Swedish University of Uppsala were involved. The yield was incredible already after the first 15 days: 3,000 fossils were found, among them more than 50 new species, hitherto unknown to the scientific world.

The finding place was kept secret at first. The information "Marble Canyon" was deliberately misleading, because the fossils from the bottom of a tropical ocean were not found in the valley, but 2,000 m above today's sea level, only accessible by helicopter. Everything else would have been far too troublesome for the excavation works and the removal of the fossils from the site. When telling about the first venture, it became apparent that Dr Caron did not want to be just a technocratic scientist, but that he was involved with ardour and passion. In his blog on the ROM's website, he wrote: "The story of the discovery of the new Kootenay site is first and foremost a human story of a group of researchers, students and volunteers working together to unlock a critical chapter in life history using fossils as the main source of evidence."

The first fossil to be picked up sat on a loose boulder that had come off a more elevated piece of rock. The next fossils were found quickly after that. Caron remembers his colleagues' frequent exclamations of surprise and admiration. "It was unbelievable!" He realized that they had "stumbled upon" something really special. Caron described very vividly the ordeal and hard work the team had to go through: "Hammer in hand, chisel in pocket, ready for action, we have to be prepared for frigid temperatures, scorching sun and roaring rain - basically all four seasons even in the middle of summer!" He called the fossils they subsequently found "time capsules of life on our planet". They were the reward for all the hard work. "Once collected," Caron continued, "a fossil will have a life of its own again, after being frozen in obscurity for millions of years."

In February 2014, Jean-Bernard Caron commented in the "Media Room" of the University of Toronto: "there is no doubt in my mind that this new material will significantly increase our understanding of early animal evolution." The neighbouring country, the USA, were impressed, too. The "second Burgess Shale Formation site nearby which is as rich, if not richer, than the 1909 original", the "Scientific American", a popular scientific magazine, enthused two days later.

The first publication in 2010 made the finds famous. "A new Burgess Shale-type assemblage from the ,thin' Stephen Formation of the southern Canadian Rockies" is the headline of an article in "Geology", the publication of the Geological Society of America (GSA). A detailed report followed in early 2014 in "Nature Communications". In Germany, the popular-scientific magazine "Geo" spread the good news in its December 2014 issue with a comprehensive and impressively illustrated text.



The digging went on. And here they were again: Opabinia, Hallucigenia, Marrella (pictures), Isoxys, Leanchoilia, Canadaspis, Sidneyia, Wiwaxia, the vertebrate progenitor Metaspriggina and all the others. The finds of Primicaris fossils are of special importance, as this arthropod has been excavated solely in the Lower-Cambrian Chengjiang/China so far. In this way, the time period and the prevalence of these animals can be gauged. In the course of the summer of 2014, an estimated 10,000 fossils were excavated, and once more, there were numerous hitherto unknown species among them. In total, the percentage of new types of fossils amounted to 22% - really a substantial proportion!

(English - from the book "Troppenz: The New Precambrian",

Deutsch aus dem Buch "Troppenz: Wohin die Spuren führen" , Bd. 2.)

 

DEUTSCHER TEXT:

Zweimal Burgess: „Zeitkapseln des Lebens“

Abertausende von Weichteilfossilien aus den genannten Fundorten ha-ben Fenster zu einer Lebewelt im Unter- und Mittelkambrium geöffnet, die man vorher nicht für möglich gehalten hatte. Zahlreiche neue Tierstämme, Unmengen neuer Gattungen und Arten oder auch völlig unbestimmbare skurrile Fossilien haben nachweislich vor 525 bis 505 Millionen Jahren die Meere bevölkert. Wahrscheinlich schon weit vorher und noch lange nachher - aber das geben die bisherigen Fundorte nicht her.

Ende August 1909 ritt der US-amerikanische Paläontologe Charles Doo-little Walcott, dessen Spezialgebiet vornehmlich das Kambrium war, mit seiner Frau durch den Burgess-Pass durch die kanadischen Rocky Mountains. Beim Abstieg über einen steilen Pfad zwischen Mount Wapta und Mount Field stolperte das Pferd von Helena Walcott über einen Felsbrocken. Charles Walcott zerschlug diesen Brocken und entdeckte das erste Burgess-Fossil: Marrella.

Soweit die Sage. Leider gibt es keinerlei Hinweis darauf, ob diese schöne Story zutrifft, nicht einmal in den Tagebuchaufzeichnungen Walcotts. Dort steht allerdings, dass er am 31. August 1909 zusammen mit seiner Frau in der Stephen-Formation Fossilien aufgesammelt hat, darunter einen “bemerkenswerten Phyllopoden“.

Viele weitere versteinerte Lebewesen aus dem Burgess-Schiefer wurden dann im September 2009 von Walcott im heutigen Yoho-Nationalpark gefunden. Bis 1924 kehrte er jährlich an den "Tatort" zurück und sammelte rund 65.000 Fossilien, die er in die Systematik moderne Tierarten einzuordnen versuchte. Dabei unterliefen ihm eine Menge Feh-ler, die uns heute teilweise amüsant erscheinen. Aber auch ein Walcott war nicht unfehlbar und blieb ein Kind seiner Zeit. Die Fossilien verschwanden erstmal in den Schubladen - als "Kuriositäten"...

Namen wie Simonetta (1962) und Wittington (1966) stehen für die Revision dieser Fossilien, neue Grabungen im "Walcott-Quarry" sowie in dessen Umgebung und die Erkenntnis, dass es sich hierbei um etwas ganz Besonderes handelt. Denn diese Fauna war erheblich diverser und ungewöhnlicher, als es Entdecker Walcott angenommen hatte. "Parks Canada" und die UNESCO anerkannten 1970 die Bedeutung des Burgess-Schiefers, und das Buch "Wonderful Life - the Burgess Shale and the Nature of History" von Stephen Jay Gould (1989) machte das "wundervolle Leben" des Mittelkambriums schließlich berühmt. Fossilnamen wie Hallucigenia oder Anomalocaris lassen schon darauf schließen, welchen Eindruck die Lebenszeichen im Tonschiefer auf die staunenden Paläontologen machten. Sie bargen mit immer größerer Verwunderung fossilisierte Wesen, die nach mehr als 500 Millionen Jahren zum zweiten Mal das Licht der Welt erblickten. Alles ist erhalten: Augen, Flossen, Beine, Antennen, Verdauungstrakte usw. Opabinia verfügte sogar über fünf Augen für einen guten Rundblick. Eine Schatzkammer für die Forschung!

Die Zusammensetzung der Burgess-Ablagerungen in der Stephen-Formation ist sehr interessant. Denn offenbar spielen Fressen und Gefressenwerden erstmals eine größere Rolle in der Geschichte des Lebens - doch so schlimm war's anscheinend auch wieder nicht! Was die Wissenschaftler (natürlich immer unter Vorbehalt) herausfanden: nur rund 10% der Tiere waren Fleisch- bzw. Aasfresser, der Rest ernährte sich von organischer Substanz im und auf dem Meeeresboden sowie von feinen Partikeln, die aus dem Wasser gefiltert wurden. Der Anteil skelett- bzw. schalentragender Tiere betrug lediglich 14%.

Die bewegliche Fauna auf dem Boden machte etwa 40% der Gesamtfauna aus, dominiert von Arthropoden (Gliederfüßer wie Krebse oder Trilobiten). Lediglich 10% der Tiere lebten anscheinend oberhalb des Meeresbodens. Es kann allerdings sein, dass die Schwimmer den Schlammströmen, die wohl die Burgess-Fauna verschüttet haben, besser entkommen konnten und deshalb bei den Funden unterrepräsentiert sind.

Der mit lappenähnlichen Fortsätzen frei schwimmende rund 1m große Räuber Anomalocaris mit seinen äußerst beweglichen Greifarmen, den scharfen Stielaugen und dem scheibenförmigen Mund mit Hornplatten war seinerzeit der oberste "Prädator" der Tierwelt. Offensichtlich war er sehr erfolgreich. Schließlich existierten seine Verwandten sogar noch 100 Millionen Jahre später! Ein Einzelfund aus dem Hunsrückschiefer mit dem originellen Namen Schinderhannes bartelsi bewies, dass Anomalocariden noch im unteren Devon gelebt und gejagt haben. Wer weiß, was sich noch alles in den Gesteinen verbirgt und die Vorstellung von der Entwicklung des Lebens mal wieder auf den Kopf stellt...

Die Medien sind schnell dabei, eine Neuigkeit "sensationell" zu nennen - aber dieses Mal stimmt es wirklich. Im Sommer 2012 entdeckt ein Team um Professor Jean-Bernard Caron vom Royal Ontario Museum (ROM) ein große zweite Weichtier-Fundstätte im Burgess-Schiefer! Und zwar im benachbarten Kootenay-Nationalpark. Caron, Spezialist für das frühe Kambrium, repräsentiert gleichzeitig die University of Toronto. Desweiteren sind Wissenschaftler der kanadischen University of Saskatchewan und der schwedischen Universität Uppsala beteilligt. Die Ausbeute ist schon in den ersten 15 Tagen unglaublich: 3.000 Fossilien werden gefunden, davon mehr als 50 neue Arten, die der Wissenschaft bisher unbekannt waren.

Der Fundpunkt wird geheim gehalten. Die Angabe "Marbel Canyon" ist eine absichtliche Irreführung, denn die Fossilien vom Boden eines tropischen Ozeans werden nicht im Tal gefunden, sondern 2.000 m über dem heutigen Meeresspiegel, nur erreichbar per Hubschrauber. Alles andere wäre für die Bergungsarbeiten und den Abtransport viel zu beschwerlich.

Bei der Darstellung der ersten Unternehmung zeigt sich, dass auch Dr. Caron kein rein technokratischer Wissenschaftler sein will, sondern mit Leidenschaft bei der Sache ist. In seinem “Blog“ auf der Website des ROM berichtet er: "Die Story der Entdeckung der Kootenay-Fundstelle ist zuerst und vor allem eine menschliche Geschichte von Forschern, Studenten und Freiwilligen, die zusammenarbeiten und gemeinsam ein kritisches Kapitel in der Geschichte des Lebens aufschlagen. Die Fossilien sind dabei die Hauptquelle der Beweisführung."  
Das erste Fossil, das aufgehoben wurde, befand sich auf dem losen Brocken eines höher gelegenen Felsens, von dem er heruntergerutscht war. Danach ging es zügig weiter. Caron erinnert sich an die vielen bewundernden Ausrufe der Überraschung bei seinen Kollegen und Assistenten alle paar Minuten. "Es war unglaublich!" Ihm wurde klar, dass man über etwas ganz Besonderes "gestolpert" war. Lebendig beschreibt er die Strapazen, denen das Team ausgesetzt war: "Den Hammer in der Hand, den Meißel in der Tasche, bereit zur Aktion, mussten wir auch bereit sein für eisige Temperaturen, Gluthitze und stürmische Regengüsse - im Grunde alle vier Jahreszeiten mitten im Sommer!" Die Fossilien, die dann gefunden werden, nennt er "Zeitkapseln des Lebens auf unserem Planeten". Sie sind der Lohn für alle Mühen. "Einmal aufgesammelt", fährt Caron fort, "bekommt ein Fossil ein neues Eigenleben,  nachdem es Millionen von Jahren in der Dunkelheit eingefroren war."

"Für mich gibt es keinen Zweifel", so Jean-Bernard Caron im Februar 2014 im "Media Room" der Universität von Toronto, "dass dieses neue Material unser Verständnis von der frühen Evolution der Tiere wesentlich erweitern wird." Auch im Nachbarland USA ist man beeindruckt. "Der Fundort ist genauso reichhaltig - wenn nicht noch reichhaltiger als das Original von 1909", schreibt die populärwissenschaftliche Zeitschrift "Scientific American" zwei Tage später begeistert.

Eine erste Veröffentlichung 2010 macht die Entdeckung bekannt. "A new Burgess Shale-type assemblage from the ‚thin' Stephen Formation of the Southern Canadian Rockies" heißt der Titel des Beitrags in "Geology", der Publikation der Geological Society of America (GSA). Ein ausführlicherer Artikel folgt Anfang 2014 in "Nature Communications". In Deutschland verbreitet die populärwissenschaftliche Zeitschift "Geo" in ihrer Dezember-Ausgabe 2014 die frohe Botschaft mit einem umfangreichen und eindrucksvoll bebilderten Text.

Das große Graben geht weiter. Da sind sie alle wieder: Opabinia, Hallucigenia, Marrella, Isoxys, Leanchoilia, Canadaspis, Sidneyia, Wiwaxia, der Wirbeltier-Vorfahr Metaspriggina und wie sie alle heißen. Funde von Primicaris sind insofern bedeutend, als dass dieser Arthropode bisher ausschließlich im unterkambrischen Chengjiang/China ausgegraben wurde. So lassen sich Zeitrahmen und Verbreitung derartiger Tiere einschätzen. Im Laufe des Sommers 2014 werden rund 10.000 Fossilien geborgen, darunter abermals zahlreiche bisher unbekannte Arten. Insgesamt sind es jetzt 22% neuartige Fossilien - ein erheblicher Anteil!