NGV-Geonieuws 104

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 November 2005, jaargang 7 nr. 21

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 616 Supernova mogelijk oorzaak van uitsterven mammoeten
  • 617 Hoe het oudste gewervelde landdier zich voortbewoog
  • 618 Oudste fossielen toch geen fossielen
  • 619 Plesiosaurus at ook schelpdieren van de zeebodem
  • 620 Groei van barchanen leidt vanzelf tot nieuwe generatie barchanen

    << Vorige uitgave: 103 | Volgende uitgave: 105 >>

616 Supernova mogelijk oorzaak van uitsterven mammoeten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Over het uitsterven van de grote Pleistocene zoogdieren (zoals de mammoet, die in Amerika ca. 13.000 jaar geleden uitstierf) bestaan tal van theorieŽn. Overbejaging door de prehistorische mens en gebrek aan aanpassing aan de veranderende klimaatomstandigheden op het einde van de laatste ijstijd worden door de meeste onderzoekers als het waarschijnlijkst beschouwd. Op de 2e Internationale Conferentie 'The World of Elephants', die eind september in Hot Springs (Verenigde Staten) werd gehouden, werd echter een geheel nieuwe mogelijke oorzaak genoemd. Uit onderzoek van de kernfysicus Richard Firestone en de geoloog Allen West blijkt namelijk dat de slagtanden van de mammoeten een merkwaardig verschijnsel vertonen.


Inslagen in een mammoetslagtand van 36.000 (plus of min 2300) jaar oud uit Alaska

De slagtanden van mammoeten die 34.000 jaar geleden leefden, blijken kleine 'inslagkraters' te vertonen die veroorzaakt zijn door zeer kleine ijzerrijke deeltjes die de aarde vanuit de ruimte moeten hebben bereikt, naar schatting met een snelheid van zoín 10.000 km per seconde. Dergelijke deeltjes kunnen slechts op weinig manieren zijn ontstaan (uit proefnemingen blijkt dat lagere snelheden geen sporen in de harde slagtanden veroorzaken). Het meest waarschijnlijk is dat ze afkomstig zijn van een supernova, een ontploffende ster. De supernova zou waarschijnlijk zoín 7000 jaar eerder zichtbaar moeten zijn geweest, maar de ontploffende ster zou op een afstand van zoín 250 lichtjaren van de aarde hebben gestaan.


Zeven inslagen in een klein stukje slagtand (ongedateerd) uit SiberiŽ; Eťn van de inslagen (vergroot in inzet) schampte de slagtand

De ijzerrijke deeltjes zouden de aarde hebben bereikt met de eerste schokgolf die de supernova had veroorzaakt. Bij de ontploffing zouden tal van brokstukken zijn gevormd, en zulke brokstukken zouden in de ruimte zijn samengeklonterd tot een soort kometen met een geringe dichtheid. Een van die kometen, met een doorsnede van ongeveer 10 km, zou 13.000 jaar geleden Noord-Amerika hebben getroffen. Die inslag zou het einde hebben betekend van veel van de grote zoogdieren op dat continent.

Op tal van archeologische vindplaatsen in Noord-Amerika (in ver uiteen gelegen gebieden zoals Canada, Michigan, Arizona, New Mexico en Noord- en Zuid-Carolina) hebben de onderzoekers sporen van de inslag gevonden. Merkwaardig genoeg stopte de menselijke activiteit (de zogeheten Clovis cultuur) op die plaatsen ook op dat moment. De sporen van de inslag op deze archeologische vindplaatsen bestaan onder meer uit magnetische bolletjes die vooral bestaan uit titaan, ijzer, mangaan, vanadium, thorium, uranium en zeldzame aardmetalen; deze samenstelling komt sterk overeen met die van stollingsgesteenten die de astronauten op de maan aantroffen en die ook is gevonden bij meteorieten die afkomstig zijn van de maan en die ongeveer 10.000 jaar geleden in het Midden-Oosten terechtkwamen. Dat wijst er volgens de onderzoekers op dat het hele zonnestelsel toen werd gebombardeerd door fragmenten van identiek materiaal, dat zij dus toeschrijven aan een supernova explosie die 41.000 jaar geleden moet hebben plaatsgevonden.

Referenties:
  • Firestone, R.B., West, A. et al., 2005. Evidence for the extinction of mammoths by an extra terrestrial impact event. Presentation at the 2nd International Conference 'The world of Elephants' (Hot Springs, 2005).

Fotoís ter beschikking gesteld door Dan Krotz, Communications Department, Lawerence Berkeley National Lab, Berkeley, CA (Verenigde Staten van Amerika).

617 Hoe het oudste gewervelde landdier zich voortbewoog
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Zo'n 360 miljoen jaar geleden werd het land door de gewervelde dieren veroverd. Het oudste fossiel dat we kennen van deze belangrijke evolutionaire stap komt uit het Boven-Devoon van Groenland. Het gaat om een amfibie Ichthyostega) die nog tal van visachtige kenmerken vertoonde, maar die wel een heup, een schouderpartij en ledematen bezat die hem in staat stelden om het lichaam te dragen en zich over het land voort te bewegen.

Dat voortbewegen moet overigens anders gegaan zijn dan nu bij de gewervelde dieren. Dat concluderen onderzoekers die de oorspronkelijke fossielen resten van Ichthyostega opnieuw hebben onderzocht, maar die ook nieuwe vondsten bij hun analyse hebben meegenomen. Ze komen daarbij tot een ander beeld dan eerdere onderzoekers (1955) deden. Dat hangt vooral samen met details die ze opmerkten aan het gedeelte van het skelet in de axiale zone (dus met betrekking tot de ruggengraat en de directe omgeving daarvan.


Nieuwe (boven) en oude (onder) reconstructie van het skelet van Ichthyostega

Bij de oorspronkelijke reconstructie (op basis van deels afgebroken wervels) bestond de wervelkolom uit min of meer gelijke wervels. Dat blijkt echter onjuist te zijn: bij de nieuwe analyse worden in de wervelkolom vier delen onderscheiden, die elk hun eigen typen wervels bevatten. Die wervels stonden bovendien niet alle op dezelfde wijze gericht, maar hellen in sommige gevallen naar voren, in andere naar achteren. Dat moet de aangehechte spieren de mogelijkheid hebben geboden om een maximale trekkracht te ontwikkelen.


Reconstructie van Ichthyostega

De wijze van voortbewegen kan, op basis van deze bevindingen, in combinatie met een nieuwe interpretatie van de stand van de poten, het beste worden vergeleken met de wijze waarop sommige rupsen zich voortbewegen: Ichthyostega verplaatste waarschijnlijk eerst zijn beide voorpoten naar voren, daarna de beide achterpoten. De kromming die daarbij in het lichaam optrad bood vervolgens weer de mogelijkheid om beide voorpoten naar voren te verplaatsen, etc. Het zou momenteel een zeer kwetsbare vorm van voortbewegen zijn, maar de omstreeks een meter lange Ichthyostega had gedurende het Laat-Devoon, als mogelijk eerste gewervelde op het land, geen natuurlijke vijanden waarvoor hij moest kunnen vluchten.

Een belangrijk verschil tussen vissen en Ichthyostega was dat de laatste zwaar ontwikkelde ribben had, waarschijnlijk om te voorkomen dat de longen beschadigd zouden worden wanneer het dier uit het water op het land kroop. Die zware ribben belemmerden echter het zijdelings heen en weer gaan van het lichaam, dat zo kenmerkend is voor vissen bij het zwemmen. Ichthyostega moest echter ook zwemmen. Om daarbij het nadeel van het minder beweeglijke bovenlichaam op te vangen, had hij een breed uiteinde aan zijn staart.

Referenties:
  • Ahlberg, P.E., Clack, J.A. & Blom, H., 2005. The axial skeleton of the Devonian tetrapod Ichthyostega. Nature 437, p. 137-140.
  • Carroll, R.L., 2005. Between water and land. Nature 437, p. 38-39.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Per Erik Ahlberg, Department of Physiology and Developmental Biology, Uppsala University, Uppsale (Zweden).

618 Oudste fossielen toch geen fossielen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De onenigheid over de al dan niet biologische oorsprong van structuren in zeer oude gesteenten blijft doorgaan. De oudste structuren die door sommigen worden beschouwd als fossiele restanten zijn gevonden in vuursteenbanden, de Apex chert, in AustraliŽ. Deze gesteenten, die behoren tot de Warrawoona Groep, zijn omstreeks 3,465 miljard jaar oud. Onderzoekers hebben hierin, op basis van de vorm, elf soorten van primitieve microorganismen onderscheiden.


Structuur ('augurk') die eerder beschreven werd als Archeoscillatoriopsis maxima


Vergelijkbare structuur ('broek') als de 'augurk' maar veel groter (0,036 mm)


Deze door sommigen als microfossielen bestempelde structuren zijn afkomstig uit het bovenste deel van een vuursteenpakket dat gerelateerd is aan breuken die ontstonden tijdens sedimentatie. Glasachtig materiaal kwam locaal explosief vrij uit deze (en andere) gangen gedurende vroege fasen van vulkanisme, en hierop werden zwarte en witte vuursteenpakketten hydrothermaal (d.w.z. uit heet water neergeslagen) afgezet. Deze vuursteenpakketten, die rijk zijn aan bariumsulfaat, drongen zelf weer de gangen binnen waaruit hun materiaal afkomstig was, waarbij ze onder, boven en tussen eerder gevormde soortgelijke vuursteenpakketten terechtkwamen. In volgende vulkanische fasen vonden identieke processen plaats. Het gevolg is een buitengewoon complex stelsel van vuursteengangen, waarin de 'microfossielen' voorkomen.


Structuur ('slinger') vlakbij een vergelijkbare maar veel kleinere structuur die eerder werd beschreven als Eoleptonema apex

Nieuw onderzoek met uiteenlopende technieken lijkt er nu op te wijzen dat de 'microfossielen' geen biologische oorsprong hebben, maar gevormd zijn door chemische processen, die koolstofhoudend materiaal verplaatsen, vooral gedurende een fase waarin amorf (niet-kristallijn) silica door rekristallisatie werd omgezet in silica met een structuur van straalvormige bolletjes (sferulieten).

Het zou te ver voeren alle structuren hier te tonen en alle argumenten te noemen van de onderzoekers die beweren dat het niet om biogene structuren gaat. Het is wellicht echter toch interessant om een paar voorbeelden te geven. In 1993 werd een 0,06 mm lange structuur (de 'augurk') beschouwd als een nieuwe soort microfossiel: Archaeoscillatoriopsis maxima. Deze werd toen vergeleken met de huidige cyanobacteriŽn (blauwwieren). Volgens het nieuwe onderzoek gaat het om een sferulietische reactierand die ontstond bij de rekristallisatie van hydrothermaal gevormd koolstofhoudend glas. Een structuur (de 'laars') die erg op de vorige lijkt maar die gevorkt is, moet eenzelfde oorsprong hebben. Dat het in dit geval om een fossiel zou gaan dat vergeleken kan worden met cyanobacteriŽn, is alleen al onwaarschijnlijk vanwege zijn grootte (ca. 0,08 mm). Dat is aanzienlijk meer dan het formaat van de eerder als fossiel omschreven microstructuren. Een derde structuur (de 'slinger') blijkt bij een groot overzicht te bestaan uit veelhoekige reactieranden van grafiet rondom een serie kristallen. Eerder werd een deel van deze structuur apart beschouwd zonder zijn context; toen werd hij voor een nieuw soort microfossiel aangezien (Eoleptonema apex), dat te vergelijken zou zijn met bepaalde recente bacteriŽn. Alleen het overzichtsbeeld maakt duidelijk dat daarvan geen sprake kan zijn.

Met deze waarnemingen is het laatste woord over de 'oudste fossielen' zeker nog niet gezegd. Mochten de nieuwe bevindingen niettemin juist blijken te zijn, dan wordt de oorsprong van het leven op aarde, voor zover herkenbaar als duidelijk fossiel materiaal, ongeveer een miljard jaar verschoven. Er zijn echter nog meer zeer oude structuren met koolstof die door sommigen als biogeen van oorsprong worden beschouwd.

Referenties:
  • Brasier, M.D., Green, O.R., Lindsay, J.F., McLoughlin, N., Steele, A. & Stoakes, C., 2005. Critical testing of Earth(s oldest putative fossil assemblage from the ~3.5 Ga Apex chert, Chinaman Creek, Western Australia. Precambrian Research 140, p. 55-102.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Owen Green, Earth Sciences Department, University of Oxford, Oxford (Groot-BrittanniŽ).

619 Plesiosaurus at ook schelpdieren van de zeebodem
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De meest karakteristieke groep van de plesiosauriŽrs, de elasmosauriden, omvatte soorten met een zeer lange nek. Tal van fossiele exemplaren (sommige hebben een maaginhoud die goed determineerbaar is) geven aan dat deze rovers uit de MesozoÔsche oceanen zich voedden met vissen. Algemeen werd daarom tot nu toe aangenomen dat hun lange nek behulpzaam was bij het vangen van vis.


Reconstructie van een elasmosauride PlesiosauriŽr die zich voedt met bodemdieren
Tekening Chris Glen

De vondst van twee elasmosauriden uit het Vroeg-Krijt van AustraliŽ wijst er echter op dat deze niet uitsluitend (en ook niet altijd vooral) vis aten. De maaginhoud van beide exemplaren, die elk 5-6 m lang waren en die ongeveer 1000 kg moeten hebben gewogen, bestaat namelijk vooral uit dieren die de plesiosauriŽrs van de zeebodem moeten hebben opgevist. Deze kennelijke variatie in voedsel zou mede kunnen verklaren waarom de plesiosauriŽrs het zo lang (aanzienlijk meer dan 100 miljoen jaar) op aarde hebben kunnen bolwerken.


Deel van de versteende maag met (inzet): Gastrolieten (geel) en schelpen (rood)


Deel van de bromaliet met rechtsonder een schelp. Meetlat 5 cm


In de maag van een van de twee exemplaren werden veel schelpen (vooral tweekleppigen - onder meer Macoyella - maar ook gastropoden) en crinoÔden (zeelelies) aangetroffen, naast skeletten van zwemmende organismen zoals belemnieten. Opvallend is de grote hoeveelheid (35) maagstenen (gastrolieten). Zulke maagstenen zijn ook van diverse recente diergroepen bekend (onder meer krokodillen); hun functie is niet geheel duidelijk. Sommigen menen dat de stenen helpen om voldoende gewicht te krijgen (zodat duiken gemakkelijker wordt), anderen menen dat ze een rol spelen bij de spijsvertering doordat ze helpen harde delen van prooi in de maag te kraken. Dit eerste exemplaar bevatte ook een 18 cm bromaliet, dat is een massa verteerd materiaal in het spijsverteringskanaal. De onderzoekers schatten dat deze bromaliet 92% tweekleppigen en gastropoden bevat en 8% resten van belemnieten; dat is een gelijke verhouding als in de maaginhoud.

Het tweede exemplaar had in zijn maag vooral kreeftachtige dieren, en maar liefst 135 gastrolieten. Analyse van deze stenen geeft aan dat ze afkomstig zijn uit gebieden die ten minste 300 km verwijderd zijn van de plek waar dit fossiel werd aangetroffen. Dit lijkt erop te wijzen dat er geen voortdurende afwisselingen van de hoeveelheden stenen in de maag optraden (wat gemakkelijk zou zijn geweest bij perioden van meer of minder duiken); aan de andere kant wijzen ongebroken schelpen in de bromaliet van het andere exemplaar erop dat de gastrolieten niet erg effectief waren bij het breken van harde materialen in de maag. De rol van deze stenen wordt daardoor bepaald niet duidelijker door deze vondsten.

Referenties:
  • McHenry, C.R., Cook, A.G. & Wroe, S., 2005. Bottom-feeding plesiosaurs. Science 310, p. 75.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Colin McHenry, School of Environmental and Life Sciences, University of Newcastle, New South Wales (AustraliŽ) en Alex Cook, Geology, Queensland Museum, South Bank (AustraliŽ).

620 Groei van barchanen leidt vanzelf tot nieuwe generatie barchanen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Bij constante windrichting ontwikkelen zich in zandwoestijnen (en op andere plaatsen met veel zand en een harde ondergrond) barchanen. Dat zijn duinen met de vorm van een maansikkel, met de 'staarten' naar de richting vanwaar de wind komt. Deze barchanen bewegen zich langzaam voorwaarts over hun ondergrond. Dat gaat zo langzaam dat de processen die aan die beweging ten grondslag liggen niet goed worden begrepen. Transport van zandkorrels door de wind, maar ook de luchtstromen spelen daarbij echter zeker een belangrijke rol.


Ontwikeling van een veld met barchanen. De gele lijnen op de luchtfoto tonen de positie van barchanen 350 maanden eerder


Mega-barchaan bij Sidi-Aghfinir van 40 m hoog en 600 m breed, met een onregelmatig oppervlak door instabiliteit


Een jarenlange studie van duingebieden in het Marokkaanse deel van de Sahara, in combinatie met het opstellen en toepassen van modellen, heeft nu wat meer duidelijk gemaakt over de beweging van de barchanen. Het blijkt dat ze fundamenteel onstabiel zijn, en dat ze zich niet - zoals tot nu toe werd aangenomen - als op zichzelf staande 'golven' (regelmatige onregelmatigheden in het zandoppervlak) voortbewegen.


De 'Grande Blonde', een duin van 7 m hoog en 100 m lang en breed, met een vrijwel perfecte barchaanvorm

Grote duinen bevatten meer materiaal dan kleine; dat betekent dat, als per tijdseenheid een bepaalde hoeveelheid zand door de wind kan worden verplaatst, een groot duin langzamer voortbeweegt dan een klein duin. Kleine duinen halen dus grotere in. Dat grotere duin slokt daarbij - althans volgens de eerdere aannames - het kleinere duin als het ware op, wordt daardoor nog groter, loopt dus nog langzamer, wordt daardoor nog meer ingehaald door kleinere duinen, etc. Dat zou op den duur leiden tot duinen die zo groot zijn dat ze zich niet meer merkbaar voortbewegen.

Dat beeld blijkt nu onjuist. De onderzoekers merkten namelijk dat zowel bij veranderingen van de windrichting als bij het samenkomen van een grote en een kleine barchaan instabiliteit van de barchanen optreedt. Daardoor ontstaan er op het oppervlak van de grote barchaan onregelmatige vormen, die klein zijn t.o.v. van de 'moederbarchaan' en zich dus sneller voortbewegen. Wanneer dit gebeurt aan de uiteinden van een barchaan, dan kunnen die uiteinden daardoor loskomen van de grote barchaan, en als (kleine) zelfstandige barchaan verder gaan. Zo ontstaan er telkens nieuwe generaties van kleine barchanen, waardoor voorkomen wordt dat op den duur nog slechts een paar megabarchanen in een zandwoestijn overblijven. Dergelijke megabarchanen (zoals die bij Sidi-Aghfinir) zijn dan ook betrekkelijk zeldzaam.

Referenties:
  • Elbelrhiti, H., Claudin, Ph. & Andreotti, B., 2005. Field evidence for surface-wave-induced instability of sand dunes. Nature 437, p. 720-723.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Bruno Andreotti, Laboratoire de Physique et Mťcanique des Milieux HťtťrogŤnes, Parijs (Frankrijk).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl