NGV-Geonieuws 123 artikel 714

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Augustus 2006, jaargang 8 nr. 16 artikel 714

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 123! Op de huidige pagina is alleen artikel 714 te lezen.

<< Vorig artikel: 713 | Volgend artikel: 715 >>

714 Complexe levensvormen in zee danken bestaan aan primitief leven op land
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Het schematische beeld van de ontwikkeling van het leven op aarde is dat eerst primitieve levensvormen in zee ontstonden, daarna (op het eind van het Precambrium) meer complexe vormen (eerst de beroemde Ediacara-fauna, daarna - in het Cambrium - de fauna waarvan de huidige dieren afstammen). Pas later werd het land veroverd, eerst door primitieve, kleine plantjes (waarschijnlijk in het Ordovicium) daarna door dieren in het Devoon, met - tenslotte - de weelderige flora van het Carboon.


Martin Kennedy (University of California Riverside, UCR), drijvende kracht achter het onderzoek

Dat beeld moet waarschijnlijk worden aangepast: nieuw onderzoek wijst dat het eerste complexe mariene leven waarvan we de vorm goed kennen (hoewel vrijwel uitsluitend in de vorm van afdrukken die deze dieren in de zachte zeebodem achterlieten) hun bestaan te danken hebben aan primitieve organismen die al daarvoor het land hadden veroverd. Daarbij valt te denken aan mossen, korstmossen en - waarschijnlijk het belangrijkst - schimmels. Van die primitieve terrestrische organismen zijn geen fossiele restanten bekend, maar er zijn nu wel aanwijzingen voor. Bovendien stemmen de conclusies van het nieuwe onderzoek goed overeen met DNA-onderzoek, op basis waarvan het aannemelijk is dat de genoemde groepen van terrestrische micro-organismen zo'n 700-600 miljoen jaar geleden tot ontwikkeling kwamen.

Een van de grote vragen met betrekking tot de evolutie van het leven op Aarde is altijd geweest waarom het leven zich betrekkelijk snel ontwikkelde (ca. 3,5 miljard jaar geleden), maar dat het tot ca 600 miljoen jaar geleden duurde voordat meercellige vormen (eukaryoten) zich ontwikkelden. Omdat veel primitieve eencellige organismen zonder celkern (prokaryoten) geen zuurstof nodig hebben, terwijl (bijna) alle eukaryoten wel van zuurstof afhankelijk zijn, werd al snel de relatie tussen het ontstaan van een zuurstofrijke atmosfeer en het ontstaan van de eukaryoten gelegd. Dat verband is echter niet zo simpel, want de overgang naar een atmosfeer met zuurstof vond al zo'n 2,4 miljard jaar geleden plaats, ver voor het eerste optreden van de eukaryoten. Dat blijkt onder meer uit het plotseling wereldwijd voorkomen van sedimenten met geoxideerd ijzer.


Mary Droser (UCR), de belangrijkste paleobiologe van het team

Zuurstof in de atmosfeer is echter niet genoeg om een grote gemeenschap eukaryoten in leven te houden: die zuurstof moet, ook in zee, in voldoende mate aanwezig zijn. En het is zeker niet ondenkbaar dat aanvankelijk zoveel zuurstof uit de atmosfeer werd gebruikt om elementen zoals ijzer te oxideren, dat er onvoldoende overbleef voor leven in zee. Daarom rees het idee om te zoeken naar sedimenten die wijzen op de aanwezigheid van aanzienlijke hoeveelheden zuurstof, zowel in de atmosfeer als in de zee.

Bekend was al dat er in het oude Precambrium vrijwel geen kleigesteenten voorkomen. Klei is een verweringsproduct van (in oorsprong) stollingsgesteenten zoals graniet, en de verwering van die stollingsgesteenten wordt sterk bevorderd door de activiteit van micro-organismen. Bovendien komt bij deze verwering veel zuurstof vrij. Daarbij komt dat klei gemakkelijk organisch materiaal bindt. Als de kleideeltjes (bijv. door een rivier) naar zee worden afgevoerd, dan binden ze daar organisch materiaal (bijv. afkomstig van afgestorven organismen), dat zo als het ware uit het milieu wordt geļsoleerd. Omdat organisch materiaal normaal een rottingsproces ondergaat (waarbij veel zuurstof wordt gebruikt), betekent de onttrekking van organisch materiaal aan het zeewater door kleideeltjes dat er meer zuurstof in het zeewater overblijft.

Op basis van deze gedachtegang hebben onderzoekers nagegaan wanneer en waar er mariene kleigesteenten in het Precambrium voorkomen. Daarbij vonden ze dat er plotseling - wereldwijd - een enorme toename was van dergelijke kleigesteenten in de periode van ca. 730-500 miljoen jaar geleden: (geologisch) vlak voor en tijdens de ontwikkeling van de Ediacara-fauna. Een dergelijke plotselinge toename van de hoeveelheid klei kan alleen worden verklaard door een plotseling veel sterkere verwering. Omdat er niet zolang tevoren een zeer sterke vergletsjering van bijna de hele aarde was opgetreden (sneeuwbal aarde), kan er toen geen sterke chemische verwering hebben plaatsgevonden. Die sterke verwering van continentale gesteenten moet dus echt heel plotseling zijn gekomen. Dat blijkt ook uit het feit dat vanaf ca. 700 miljoen jaar geleden de verhouding tussen de isotopen strontium-87 en strontium-86 in kalksteen plotseling veranderde.


De fameuze Precambrische Banded Iron Formations (BIF), die door een plotseling zuurstofrijke atmosfeer veel roodgekleurd ijzeroxide bevatten, vertoont hier een dropstone die wijst op glaciale omstandigheden

De enige verklaring voor zo'n plotseling sterke verwering vormt het even plotseling actief worden van grote hoeveelheden micro-organismen op het land. Daarmee passen alle puzzelstukjes prachtig in elkaar: micro-organismen op het land zorgden voor verwering waardoor kleien ontstonden; die kleien bonden organisch materiaal in zee, waardoor er meer zuurstof voor eukaryoten overbleef, en zo kon de - overigens nog steeds met veel raadsels omgeven - Ediacara-fauna ontstaan die de oudste complexe levensvormen omvat.

Referenties:
  • Derry, L.A., 2006. Fungi, weathering, and the emergence of animals. Science 311, p. 1386-1387.
  • Kennedy, M., Droser, M., Mayer, L.M., Pevear, D. & Mrofka, D., 2006. Late Precambrian oxygenation; inception of the clay mineral factory. Science 311, p. 1446-1449.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl