NGV-Geonieuws 105

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 November 2005, jaargang 7 nr. 22

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 621 Bloed uit het Mioceen
  • 622 Vroege oceaan was giftig en zag paars
  • 623 Klimaatsimulatie verklaart massauitsterving op grens Perm/Trias
  • 624 Vroege vogels en pterosauriŽrs zaten elkaar niet in de weg
  • 625 Ontsnappende gashydraten joegen temperatuur op in Midden-Jura

    << Vorige uitgave: 104 | Volgende uitgave: 106 >>

621 Bloed uit het Mioceen
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 Filistatidae, een familie van de spinnen, komen wereldwijd voor in tropische en warme streken. Dit jaar werd het eerste fossiele exemplaar beschreven, dat Misionella didicostae werd genoemd. Het werd in de Dominicaanse Republiek aangetroffen in barnsteen uit het Mioceen, in een formatie die is gedateerd als 15-20 miljoen jaar oud. Kort na de eerste vondst werd een tweede exemplaar van deze soort aangetroffen, eveneens in Miocene barnsteen uit hetzelfde land, maar in een museumcollectie.

Het bijzondere van beide exemplaren is dat ze de ongelijke strijd met de kleverige hars waaruit later de barnsteen ontstond, niet ongehavend hebben doorstaan. Ze vertonen namelijk breuken van de poten, en bij het breken is er bloed vrijgekomen dat als druppels aan hun poten is gefossiliseerd. Dat is een uitzonderlijke gebeurtenis, want fossiel bloed is buitengewoon zeldzaam.


De Miocene spin met bloeddruppels (o.a. aan de een na onderste poot)

Het is niet uitgesloten dat het bloed 'fossiel' DNA zal opleveren dat niet is verontreinigd met het DNA van recente microorganismen. Dergelijke verontreinigingen zijn bijna altijd aanwezig wanneer bloed uit fossiele weefsels wordt geÔsoleerd. Ook komen in weefsels al van oorsprong vaak microben voor, waarvan het DNA in het gefossiliseerde materiaal gewoonlijk niet te isoleren is van het DNA van de gastheer. Bij bloed speelt dat in het algemeen geen rol.

Ook om een andere reden zijn de twee exemplaren van de Miocene spin van belang. Ze wijzen er namelijk op dat het beeld dat we hebben van de wijze waarop fossielen werden ingevangen in hars (het latere barnsteen) niet juist is. Het huidige idee daarover is dat dieren zoals spinnen met hun poten in de kleverige hars terechtkomen en hun poten daar niet meer uit kunnen lostrekken, waarna ze bij voortgaande harsvorming geleidelijk steeds verder in de hars worden ingebed totdat ze er volledig door zijn omgeven. Volgens de onderzoeker van de spinnen kan dat beeld echter niet juist zijn, want dan zouden de bloeddruppels die nu nog aangehecht aan de poten zitten, door de hars zelf van die poten moeten zijn 'afgewassen'. Juist omdat die bloeddruppels aan de poten nog zo fraai intact bewaard zijn gebleven, meent hij dat de spin zijn poten plotseling moet hebben gebroken en dat hij ook plotseling in zijn geheel moet zijn ingebed door een stroom van goed vloeibare hars. Langzame overspoeling zou hebben geleid tot uitdroging van het bloed.

Deze visie wordt gedeeld door een andere deskundige, George Poinar (Oregon State University), die eveneens meent dat de spin door een relatief kalme stroom van hars snel moet zijn ingebed. Volgens hem kunnen in een dergelijke harsstroom inderdaad uitzonderlijke zaken zoals bloed worden gefossiliseerd.

Referenties:
  • Penney, D., 2005a. Fossil blood droplets in Miocene Dominican amber yield clues to speed and direction of resin secretion. Palaeontology 48, p. 925-927.
  • Penney, D., 2005b. First fossil Filistatidae: a new species of Misionella in Miocene amber from the Dominican Republic. The Journal of Arachnology 33, p. 93-100.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door David Penney, School of Earth, Atmospheric an Environmental Sciences, University of Manchester, Manchester (Groot-BrittanniŽ).

622 Vroege oceaan was giftig en zag paars
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !

Over de ontwikkelingen van de vroege oceanen is nog betrekkelijk weinig bekend. Nieuwe onderzoekstechnieken leiden momenteel echter tot een stroom van nieuwe gegevens, die vaak een geheel nieuw beeld opleveren. Dat geldt onder meer voor de levensvormen die de vroege oceanen bevolkten. Het gaat daarbij om microorganismen waarvan gewoonlijk geen direct herkenbare fossielen bewaard zijn gebleven. Uit organische restanten valt nu echter vaak hun aard te herleiden.


De 1,65 Miljard jaar oude Kombolgie Fm. werd afgezet door een rivier die waarschijnlijk zwavelverbindingen uit verweringsproducten naar de 'Paarse zee' vervoerde


Boorkern van de oudst bekende (1,64 miljard jaar) formatie (Barney Creek Fm., dolomitische mudstone) waaruit biogene olie sijpelt


Omstreeks 2,45-2,32 miljard jaar geleden begon het zuurstofgehalte in de atmosfeer duidelijk toe te nemen. Dat betekende het einde van de afzetting van de gelaagde ijzerformaties (banded iron formations) die accumuleerden in zuurstofloze, ijzerrijke diepe oceanen. Tegelijk met het stijgende zuurstofgehalte in de atmosfeer nam namelijk ook het zuurstofgehalte in het water toe. Door het hoge zwavelgehalte in de oceaan (doordat de zuurstofrijke atmosfeer op het land meer verwering veroorzaakte waarbij sulfiden oxideerden), leken die zeeŽn echter nog niet erg op de huidige. Waarschijnlijk bestonden er in deze vroege periode van de aardgeschiedenis overal op aarde oceanen en zeeŽn die weliswaar veel zuurstof en sulfaten bevatten, maar toch in duidelijk lagere concentraties dan in de huidige oceanen. De levensgemeenschappen van microorganismen die hierin leefden, waren daarom ook anders dan nu.


Schema van de mogelijke opbouw van de palaeoproterozoÔsche zee

Onderzoekers hebben nu in een 1,64 miljard jaar oud bekken in Noord-AustraliŽ biogene koolwaterstoffen (biomarkers) gevonden die een inzicht geven in het leven van die tijd. De biomarkers wijzen op een zuurstofarme diepe zee met veel sulfiden maar weinig sulfaten. Het water in deze zee bestond uit 'lagen' die zich nauwelijks met elkaar mengden. In de bovenste laag kwamen zwavelbacteriŽn voor die hun energie ontleenden aan zonlicht en sulfiden. Ze leefden in de bovenste 20-40 m en hadden een paarse kleur (Chromatiaceae) die waarschijnlijk ook de zee een paarse kleur gaf. Waarschijnlijk iets dieper leefden vooral groene zwavelbacteriŽn (Chlorobiaceae), die hun energie op dezelfde wijze kregen als hun paarse medeschepselen. Deze organismen kwamen in zulke grote hoeveelheden voor dat de dolomitische mudstone die op de bodem van de zee werd afgezet rijk werd aan koolwaterstoffen die ontstonden bij het vergaan van de afgestorven organismen. Boorkernen uit deze formatie zijn zo rijk aan (zware) koolwaterstoffen dat die eruit sijpelen.

Naast de Chromatiaceae en de Chlorobiaceae kwamen er in de zee van destijds algen voor en zuurstofproducerende cyanobacteriŽn, maar deze twee groepen waren betrekkelijk zeldzaam omdat het sulfidenrijke water giftig voor hen was. Dit giftige karakter zou kunnen verklaren waarom gedurende de eerste 85-90% van de aardgeschiedenis geen evolutie optrad tot dieren die zuurstof nodig hadden.

Referenties:
  • Brocks, J.J., Love, G.D., Summons, R.E., Knoll, A.H. Logan, G.A. & Bowden, S.A., 2005. Biomarker evidence for green and purple sulphur bacteria in a stratified Palaeoproterozoic sea. Nature 437, p. 866-870.
  • Marais, D.J. des, 2005. Sea change in sediments. Nature 437, p. 826-827.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Jochen Brocks, Research School of Earth Sciences, Australian National University, Canberra (AustraliŽ). Het schema komt van Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences van het Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA (Verenigde Staten van Amerika).

623 Klimaatsimulatie verklaart massauitsterving op grens Perm/Trias
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De oorzaak van de grootste massauitsterving op aarde, op de grens van Perm en Trias (251 miljoen jaar geleden) is nog steeds niet geheel duidelijk, al komen er steeds meer aanwijzingen dat een broeikaseffect op zín minst medeverantwoordelijk is geweest. Die hypothese wordt ondersteund door een computersimulatie die medewerkers van het Amerikaanse National Center for Atmospheric Research hebben uitgevoerd. Ze simuleerden daarbij het klimaat tijdens de overgang van Perm naar Trias in een tot nu toe ongekend detail.


De gemiddelde oppervlaktetemperatuur (įC) aan het einde van het Perm

Daarbij vonden ze dat er 251 miljoen jaar geleden een plotseling zeer grote stijging optrad van het broeikasgas CO2 (koolzuurgas) in de atmosfeer. Dat resulteerde in een sterke stijging van de gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak: op veel plaatsen steeg die tot boven de 30 įC, in de centrale gedeelten van het toenmalige supercontinent Pangea zelfs tot boven de 40 įC. Door die temperatuurstijging werd ook het circulatiepatroon van de oceaanstromen beÔnvloed. Daardoor werd de aanvoer van zuurstofrijk water belemmerd, wat uiteindelijk de dood betekende voor het overgrote deel van de zeebewoners (90-95% van alle soorten in zee levende dieren stierf uit). Mede door de verandering in vegetatie op het land, waar de temperatuur 10-30 įC hoger was dan nu, konden ook de dieren op het land het niet bolwerken; zoín 70% van alle landdieren stierf uit.


Pangea, het supercontinent aan het einde van het Perm

De oorzaak van de veranderde circulatiepatronen in de oceaan was dat het oppervlaktewater, dat veel warmer was dan in de tijd daarvoor - weinig zuurstof kon opnemen; omdat warm water ook lichter is dan koud water, kon het zuurstofarme water niet naar de oceaanbodem zakken, maar bleef het in de bovenste 3000-4000 m 'drijven'. Andersom kon het koude, zuurstofrijke en voedselrijke dieptewater niet meer opstijgen, waardoor de oppervlaktewateren een tekort aan voedingsstoffen kregen. Dat was waarschijnlijk de belangrijkste factor waardoor het leven uit zee verdween.

De les die hieruit kan worden geleerd is dat een stijging van het CO2-gehalte in de atmosfeer genoeg kan zijn om de zee te veranderen in een milieu dat niet geschikt is voor leven, en dat er ook op het land veranderingen door kunnen optreden waardoor het leven grotendeels te gronde gaat. Ook eerdere modellen waarin het klimaat op de grens Perm/Trias werd gereconstrueerd wezen al op problematische omstandigheden. De in die modellen gebruikte parameters waren echter relatief gering in aantal en detail, zodat de klimaatreconstructie niet door iedereen geloofwaardig werd geacht. In het nieuwe model zijn fysische, chemische en biologische processen in atmosfeer, oceaan en land echter geÔntegreerd, en is hun interactie in detail meegenomen. De uitkomst blijkt een nog veel rampzaliger klimaat dan eerder werd verondersteld: een dodelijke broeikas.

Referenties:
  • Kiehl, J.T. & Shields, Chr. A., 2005. Climate simulation of the latest Permian: implications for mass extinction. Geology 33, p. 757-600.

Figuur oppervlaktetemperatuur: National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO (Verenigde Staten van Amerika).

624 Vroege vogels en pterosauriŽrs zaten elkaar niet in de weg
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Vroege vogels en pterosauriŽrs zaten elkaar niet in de weg De provincie Liaonin in noordoost China levert een voortdurende stroom van interessante nieuwe fossielen op. De afzettingen zijn vooral bekend geworden door de vondsten van gevederde dinosauriŽrs, maar zijn minstens zo interessant door het gelijktijdige voorkomen van pterosauriŽrs en vroege vogels. Daarover zijn net nieuwe gegevens beschikbaar gekomen, die ook meer inzicht geven in de onderlinge verhoudingen tussen beide groepen.


De schedel van Feilongus youngi

In de Yixian Formatie zijn de schedel en de onderkaak een nieuwe pterosauriŽr gevonden, Feilongus youngi. Het gaat om een (nieuw) geslacht dat tot de Archaeopterodactyloidea moet worden gerekend. Met zijn spanwijdte van ca. 2,4 m is hij de grootst bekende vertegenwoordiger uit deze groep. De tanden (het moeten er in totaal 76 zijn geweest) zijn naaldvormig. In de Jiufotang Formatie is het grotendeels complete skelet gevonden van een exemplaar dat eveneens een nieuw geslacht representeert, Nurhachius ignaciobritoi, dat tot de Istiodactylidae moet worden gerekend. De spanwijdte bedroeg 2,4-2,5 m, en deze soort had 54 tanden. Beide nieuwe vondsten komen uit afzettingen (de Jehol Groep) die ongeveer 225 miljoen jaar oud zijn (Vroeg-Krijt), en beide behoren tot taxa die tot nu toe alleen uit Europa bekend waren. Dat betekent volgens de onderzoekers dat er waarschijnlijk een levendig 'verkeer' tussen Europa enerzijds en SiberiŽ en Oost-AziŽ anderzijds bestond.


Het complete skelet van Nurhachius ignaciobritoi

De oudste formatie van de Jehol Group, de Yixian Formatie, heeft nu 7 soorten pterosauriŽrs opgeleverd. De op de Yixian volgende Jiufotang Formatie heeft nu 6 soorten opgeleverd. Het is daarbij interessant dat de beide formaties verschillende faunaís van pterosauriŽrs hebben, die resp. relatief primitief en relatief ver ontwikkeld zijn. Dat is opvallend omdat vindplaatsen van pterosauriŽrs elders ter wereld alleen betrekkelijk primitieve vormen bevatten (Solnhofen) of juist alleen betrekkelijk ontwikkelde vormen (Santana Fm.). De onderzoekers vermoeden dat de relatief lange tijdspanne waarin de Jehol Groep werd afgezet (5 miljoen jaar) verantwoordelijk is voor deze zichtbare evolutie. Die evolutie lijkt overigens complex en moet nog grotendeels ontrafeld worden.


Reconstructie van een pterosauriŽr uit de Jehol groep

Naast de ca. 40 resten van pterosauriŽrs die de Yixian Formatie heeft opgeleverd, zijn er ook meer dan 1000 fossiele vogels uit afkomstig. De Jiufotang Formatie heeft, naast zoín 1090 pterosauriŽrs, ook meer dan 1000 vogels opgeleverd. In totaal zijn er nu uit de Jehol Groep 21 vogelsoorten beschreven (terwijl nog tenminste vijf nieuwe soorten niet zijn beschreven). Voor de pterosauriŽrs gaat het om 13 beschreven en minstens 3 nog onbeschreven soorten. Door deze aantallen is nu een redelijk beeld van de vliegende fauna van destijds verkregen. Duidelijk is dat er veel meer vogels waren dan pterosauriŽrs, zowel in soortenrijkdom als in aantal. De verspreiding van deze fossielen wijst erop dat beide groepen elkaar in het Vroeg-Krijt (en mogelijk gedurende het grootste deel van het MesozoÔcum) niet in de weg zaten: de vogels leefden vooral in het binnenland, terwijl de pterosauriŽrs meer de kustgebieden bevolkten.

Referenties:
  • Wang, X., Kellner, A.W.A., Zhou, Z. & Almeida Campos, D. de, 2005. Pterosaur diversity and faunal turnover in Cretaceous terrestrial ecosystems in China. Nature 437, p. 875-879.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Xiaolin Wang, Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Chinese Academy of Sciences, Beijing (China).

625 Ontsnappende gashydraten joegen temperatuur op in Midden-Jura
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Olie, Gas & Mijnbouw ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Omstreeks 180 miljoen jaar geleden, in het Midden-Jura, steeg de temperatuur op aarde plotseling sterk. Hoe dat kwam, werd ontdekt door een promovendus van de Open Universiteit in Engeland, Dave Kemp, in samenwerking met de stafleden Angela Coe en Anthony Cohen en met Lorenz Schwark van de Universiteit van Keulen. Ze vonden dat er destijds grote hoeveelheden methaangas in de atmosfeer terecht moeten zijn gekomen. Methaan is een nog veel sterker broeikasgas door koolzuurgas.

Het vrijkomen van de gigantische hoeveelheden methaangas leidde tot een temperatuurstijging van zoín 10 įC, en dat leidde weer tot het uitsterven van een groot aantal soorten, zowel op het land als in zee. Dat er methaangas in het Midden-Jura was vrijgekomen, wisten de onderzoekers al eerder; nu pas is echter duidelijk geworden dat het ging om zulke grote hoeveelheden dat de gevolgen fataal waren voor veel soorten.


De kliffen, even ten noorden van Whitby, waar het onderzoek werd uitgevoerd

Uit het onderzoek, dat werd uitgevoerd in mudstones langs de kust van Yorkshire, blijkt dat het methaangas niet allemaal tegelijk in de atmosfeer is terecht gekomen, maar dat dat gebeurde in drie afzonderlijke stappen, die elk zeer snel plaatsvonden. Na iedere fase probeerde de natuur een nieuw evenwicht te vinden, maar dat duurde steeds enkele honderdduizenden jaren.

Het vrijkomende methaangas was afkomstig uit gashydraten (methaangas met daaraan verbonden kristalwater; dit gashydraat is een ijsachtige substantie die zich, bijv. onder invloed van trillingen of bij verwarming, gemakkelijk splitst in methaangas en water). Dergelijke verbindingen komen momenteel op veel plaatsen in grote hoeveelheden voor in de zeebodem en in permafrostgebieden.


Dave Kemp en Angela Coe nemen monsters van het onderzochte gesteente

Volgens Dave Kemp werd het destijds in de zeebodem aanwezige gashydraat instabiel op momenten dat de aarde, door kleine periodieke schommelingen in de aardbaan, relatief dicht bij de zon stond. Daardoor warmde de oceaan genoeg op om het gashydraat te destabiliseren. De opwarming kan overigens een handje zijn geholpen doordat verhoogde vulkanische activiteit destijds veel broeikasgassen in de atmosfeer bracht. Toen het methaangas (CH4) eenmaal in de dampkring was vrijgekomen, reageerde het met zuurstof waardoor het meer bekende broeikasgas CO2 ontstond.

De onderzoekers stellen dat hun resultaten meer inzicht verschaffen in de snelheid waarmee zowel de aarde als het leven op onze planeet reageren op het plotseling vrijkomen van grote hoeveelheden methaangas in de atmosfeer. Ze denken dat de huidige vrijzetting van CO2 door het verbranden van fossiele brandstoffen wel eens sneller zou kunnen gaan dan de vorming van dat gas door de oxidatie van het methaangas 180 miljoen jaar geleden. Omdat de gevolgen toen desastreus waren voor het leven op aarde, is het volgens hen noodzakelijk om actie te ondernemen teneinde een soortgelijke ramp in de toekomst te voorkomen.

Referenties:
  • Kemp, D.B., Coe, A.L., Cohen, A.S. & Schwark, L., 2005. Astronomical pacing of methane release in the Early Jurassic period. Nature 437, p. 396-399.

Foto's ter beschikking gesteld door het Centre for Earth, Planetary, Space & Astronomical Research van de Open University, Milton Keynes (Groot-BrittanniŽ).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl