NGV-Geonieuws 123

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Augustus 2006, jaargang 8 nr. 16

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 711 Biodiversiteit nam na massauitsterving weer zeer snel toe
  • 712 IJskap op West-Antarctica breidde zich vroeg in het Oligoceen sterk uit
  • 713 Nieuwe plesiosauriŽr door geldgebrek pas na decennia beschreven
  • 714 Complexe levensvormen in zee danken bestaan aan primitief leven op land
  • 715 Nieuwe aanwijzingen voor 3,2 miljard jaar oud leven

    << Vorige uitgave: 122 | Volgende uitgave: 124 >>

711 Biodiversiteit nam na massauitsterving weer zeer snel toe
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Na een massauitsterving als gevolg van de een of andere catastrofale gebeurtenis moet er, na verbetering van de omstandigheden, volop ruimte zijn voor overlevende of nieuwe soorten die de opengevallen plaatsen in ecosystemen kunnen innemen. Analyse van de soortenrijkdom, vooral in zee, wees echter uit dat het gewoonlijk 5-10 miljoen jaar duurde voordat er weer net zoveel (en vaak zelfs meer) soorten waren dan er voor de massauitsterving waren. Voor paleontologen en biologen is het altijd een raadsel geweest welk mechanisme kennelijk verhinderde dat de soortenrijkdom weer sneller werd hersteld.


Biodiversiteit van mariene organismen, met diepe en lange dalen (rode pijlen geven massauitstervingen aan), zoals die tot voor kort werden geÔnterpreteerd

Dat raadsel lijkt nu opgelost: het duurt helemaal niet zo lang, want de lange herstelduur is slechts schijn. Die schijn is voor een deel gebaseerd op het feit dat lang niet altijd voldoende gesteenten uit voldoende gebieden beschikbaar zijn voor inventarisatie van de fossielinhoud. Waar voorafgaand aan de massauitsterving gesteenten van tientallen (en soms honderden) miljoenen jaren kunnen worden onderzocht (wat uiteraard de kans op de vondst van veel verschillende soorten groot maakt), daar zijn gesteenten die dateren van slechts de eerste miljoenen jaren na een massa-uitsterving natuurlijk veel zeldzamer. Met als logisch gevolg dat het aantal daarin aangetroffen soorten relatief gering is.


Biodiversiteit voor het hele FanerozoÔcum volgens de oude interpretatie

Er zijn dan ook bepaalde correcties nodig om, op basis van de beschikbare gegevens, een betrouwbaar beeld te krijgen over de biodiversiteit in een (geologisch) klein tijdsbestek. Er is nu een nieuwe correctie uitgevoerd op basis van een statistisch methode (vector autoregressie) die eerder was ontwikkeld - onder meer om trends in de fluctuaties van aandelenmarkten beter te kunnen begrijpen. Die analyse levert een heel nieuw beeld op.

Het herstel na een massauitsterving verloopt volgens deze statistische analyse juist zeer snel, zelfs vrijwel direct als rekening wordt gehouden met de nauwkeurigheid waarmee geologische ouderdommen kunnen worden vastgesteld. Dat geldt althans voor het leven in zee gedurende het FanerozoÔcum (PaleozoÔcum, MesozoÔcum en KenozoÔcum), waarin de grootste massauitstervingen plaatsvonden op de grens Perm/Trias en de grens Krijt/Tertiair, met eveneens twee belangrijke massauitstervingen op de grens Ordovicium/Siluur en Trias/Jura.


Het optreden van nieuwe genera na een massa-uitsterving blijkt veel sneller te verlopen (onder) dan eerder werd aangenomen (boven)

De nieuwe bevindingen hebben grote consequenties voor het beeld dat we hebben met betrekking tot de huidige situatie. Veel milieudeskundigen vrezen dat de huidige overbevolking en de daarmee gepaarde activiteiten zullen uitmonden in een sterke afname van de soortenrijkdom (of wellicht zelfs een massauitsterving), en dat het miljoenen jaren zal duren voordat de natuur zich weer zal hebben hersteld. De angst voor zo'n lange herstelperiode lijkt dus ongegrond, hoewel de nieuwe bevindingen door sommigen nog met enige scepsis worden bekeken. Maar zelfs als de nieuwe bevindingen waar zouden zijn, blijft het voor de mens uiteraard zaak om te voorkomen dat het uiterst gecompliceerde ecosysteem dat de aarde nu kent onherstelbaar wordt beschadigd.

Referenties:
  • Kerr, R.A., 2006. Revised numbers quicken the pace of rebound from mass extinctions. Science 311, 931.
  • Lu, P.J., Yogo, M.Y. & Marshall, C.R., 2006. Phanerozoic marine diversity dynamics in light of the incompleteness of the fossil record. Proceedings of the National Academy of Sciences 103, p. 2736-2739.

712 IJskap op West-Antarctica breidde zich vroeg in het Oligoceen sterk uit
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Glaciologie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Het klimaat op aarde veranderde dramatisch tijdens de overgang van het Eoceen naar het Oligoceen (ca. 34 miljoen jaar geleden). De temperatuur daalde aanzienlijk en ijskappen begonnen zich uit te breiden. Of er toen al een echte ijskap op Antarctica aanwezig was, is niet helemaal duidelijk: er zijn mariene afzettingen bekend die erop wijzen dat ijsbergen met door ijs aangevoerd puin van Antarctica moeten zijn weggedreven, en er is ook een keileem uit die tijd bekend van Oost-Antarctica. De toenmalige uitbreiding van de Antarctische ijsmassa is echter niet bekend. Directe sedimentologische aanwijzingen voor een ijskap die omstreeks de grens Eoceen/Oligoceen tot aan de zee reikte zijn er alleen voor Oost-Antarctica, in de vorm van boorkernen uit het ijs daar. Elders op Antarctica waren geen aanwijzingen voor een in zee uitmondende ijskap tot het Midden- of Laat-Oligoceen. Dat heeft ertoe geleid dat velen van oordeel zijn dat de glaciale geschiedenis van Oost- en West-Antarctica fundamenteel verschilt.


De keileem die op West-Antarctica is aangetroffen

Onderzoekers hebben nu echter op het Antarctisch Schiereiland (dat tot West-Antarctica behoort) glaciomariene afzettingen en een glaciale keileem aangetroffen waaraan ze een ouderdom van grens Eoceen/Oligoceen toekennen, op - in het uiterste geval - een Oligocene ouderdom vlak bij die grens. Dit is voor het eerst dat er directe aanwijzingen zijn dat ook al zo vroeg een tot de zee reikende ijskap op West-Antarctica bestond. Daarmee valt ook de basis weg voor de gedachte dat Oost- en West-Antarctica uiteenlopende glaciale ontwikkelingen hebben doorgemaakt.

Cruciaal bij deze vondst zijn twee aspecten: de aard van de onderzochte sedimenten, en hun exacte ouderdom. Voor het glaciale karakter van de afzettingen geven de onderzoekers diverse argumenten, waaronder het voorkomen van lagen die uit een mengsel van stenen, zand en klei bestaan (diamict), vergelijkbaar met keileem. Dergelijke afzettingen kunnen ook ontstaan als verwerings- of erosiemateriaal langs een helling omlaag komt (bijv. in een modderstroom), maar de lithologie van sommige stenen geeft aan dat die modderstroom dan van minimaal 100 km. ver zou moeten zijn gekomen. Dat lijkt, gezien de omstandigheden ter plaatse, onmogelijk. Ook de aard van breuken in meegevoerde korrels wijst op transport door ijs. En zo zijn er meer aanwijzingen.


Van smeltende ijsschotsen omlaag gevallen stenen (dropstones) in vroeg-Oligocene mariene afzettingen bij Antarctica

De ouderdom is eveneens op verschillende gegevens gebaseerd, onder meer de verhouding tussen strontiumisotopen in schelpfragmenten, en het voorkomen van diverse soorten dinoflagellaten. De soorten dinoflagellaten die gezamenlijk direct onder het keileempakket voorkomen geven een Laat-Eocene ouderdom aan, terwijl de soorten erboven op het oudste Oligoceen wijzen. De keileem lijkt het best stratigrafisch in te passen bij een ouderdom van 33,5 miljoen jaar, dus vlak bij de Eoceen/Oligoceen-grens.

Een en ander betekent dat het warme klimaat uit het Laat-Eoceen nogal abrupt overging in dat van een ijstijd. Dat kan belangrijke consequenties hebben voor ons idee over klimaatveranderingen.

Referenties:
  • Ivany, L.C., Simaeys, S. Van, Domack, E.W. & Samson, S.D., 2006. Evidence for an earliest Oligocene ice sheet on the Antarctic Peninsula. Geology 34, p. 377-38o.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Linda Ivany, Department of Earth Sciences, Syracuse University, Syracuse, NY (Verenigde Staten van Amerika).

713 Nieuwe plesiosauriŽr door geldgebrek pas na decennia beschreven
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 !

In 1868 vond een schooljongen, Tadashi Suzuki, fossiele botten langs de oever van een rivier vlakbij zijn huis in Iwaki, zo'n 200 km noordelijk van Tokyo. Helemaal toevallig was dat niet, want de jongen had eerder gelezen over de vondst van een plesiosauriŽr in zijn woonplaats, en omdat hij een verwoed verzamelaar van fossielen was, ging hij langs de rivier op zoek of hij ook zoiets kon vinden. En dat lukte dus. De botten die hij vond moesten van een heel groot dier afkomstig zijn, en daarom dacht Tadashi dat het wellicht opnieuw om een plesiosauriŽr ging. Dat zou zeker van belang zijn, en hij informeerde daarom een paleontoloog uit zijn woonplaats. Dat leverde echter niet veel op.


Reconstructie van Futabasaurus suzukii (© Utako Kikutani)

Tadashi ging opnieuw op zoek, en vond nog meer vergelijkbare botten, nog vastzittend in gesteenten (van 85 miljoen jaar oud) uit het Krijt. Hij besloot, met de kennis die hij inmiddels had, om de botten niet zelf uit te hakken, maar om dat door een professional te laten doen. Hij schreef daarom naar een paleontoloog uit Tokyo, Ikuo Obata, die de gegevens doorgaf aan een collega, Yoshikazu Hasegawa. Die vond de vondst van voldoende belang om er serieus werk van te maken.

Het kostte alles bij elkaar zo'n zeven jaar om de botten uit te hakken, schoon te maken, en ze in elkaar te passen. Daarbij bleek dat het inderdaad ging om een plesiosauriŽr, die zo'n 3 m lang was. Van het skelet was zo'n 70% compleet, meer dan voldoende om Hasegawa ervan te overtuigen dat het waarschijnlijk om een nieuwe soort ging. Om dat te kunnen vaststellen, moest het fossiele materiaal uiteraard worden vergeleken met dat van andere plesiosauriŽrsoorten, en daar begon eigenlijk de ellende.

In de eerste plaats zou er veel literatuur moeten worden aangeschaft voor het vergelijken van de gegevens, maar ook zou er heel wat gereisd moeten worden om bibliotheken, musea en universiteiten te bezoeken. Geld daarvoor bleek nauwelijks of niet te vinden, en zo bleef het materiaal van Tadahi Suzuki lang liggen wachten op betere tijden.


De schedel van Futabasaurus suzukii

Die betere tijden kwamen in 2003, toen een medewerkster van het Nationaal Wetenschapsmuseum in Tokyo, Tamaki Sato, bij de zaak werd betrokken. Zij had in Canada plesiosauriŽrs bestudeerd, en beschikte ook over gegevens van andere soorten. Met haar kennis kon worden vastgesteld dat het inderdaad om een nieuwe soort ging. Hij behoort tot de belangrijkste groep van de plesiosauriŽrs, de elasmosauriŽrs, die overal ter wereld voorkwamen, maar waarvan in AziŽ maar weinig goed bewaarde exemplaren zijn gevonden. De onderzoekers gaven de nieuwe soort de naam Futabasaurus suzukii, en schreven er een publicatie over. Die verscheen dit jaar in mei. Het heeft al met al dus bijna 40 jaar geduurd voordat over de interessante vondst van Tadashi Suzuki aan de paleontologische gemeenschap werd bericht. Wat de schooljongen van destijds eraan heeft overgehouden is niet meer dan de vereeuwiging van zijn naam in de soortnaam van de door hem ontdekte nieuwe soort.

Referenties:
  • Fuyuno, I., 2006. Teenager waits 40 years for recognition. Nature 441, p. 390.
  • Sato, T., Hasegawa, Y. & Manabe, M., 2006. A new elasmosaurid plesiosaur from the Upper Cretaceous of Fukushima, Japan. Palaeontology 49, p. 467-484.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Tamaki Sato, National Science Museum, Tokyo (Japan).

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 !

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 geÔsoleerd. 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.

715 Nieuwe aanwijzingen voor 3,2 miljard jaar oud leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Vrijwel alle aanwijzingen dat er al 3 miljard jaar geleden (of eerder) leven op aarde voorkwam, berust op geochemische analyses en/of de verhouding tussen bepaalde isotopen. In slechts enkele gevallen zijn, bijv. in vuursteen, structuren aangetroffen met vormen en inwendige verschijnselen die een andere interpretatie dan als fossiele restanten zeer moeilijk maken. In vrijwel alle andere gevallen is echter de biologische oorsprong van de gevonden (zeer oude) levensvormen omstreden.


Als stromatoliet geÔnterpreteerd gesteente uit het ArcheÔcum van AustraliŽ

Uit de 3,2 miljard jaar oude Moodies Groep in Zuid-Afrika zijn nu echter heel andere aanwijzingen voor leven gevonden. Het gaat om sedimentaire structuren die door 'kolonies' van microorganismen (waarschijnlijk bacteriŽn) moeten zijn gemaakt. Het gaat om golvende structuren, krimpscheuren en opgerolde vormen zoals die tegenwoordig ontstaan waar micro-organismen (en/of algen) matten vormen in ondiep water. Op basis van sedimentaire overwegingen zijn de desbetreffende afzettingen uit de Moodies Groep geÔnterpreteerd als wadafzettingen (het zijn de oudst bekende wadafzettingen die niet uit kalksteen bestaan, en de daarin nu waargenomen structuren vertegenwoordigen de eerste tekenen van leven in zandsteen ouder dan 3 miljard jaar), en juist in een dergelijk milieu, waar de matten soms droogvallen, kunnen de waargenomen structuren gemakkelijk ontstaan.


Interpretatie van het milieu waarin stromatolieten in het Vroeg-ArcheÔcum voorkwamen

Ook onder de microscoop vertonen de structuren van de 'bacteriematten' alle kenmerken die karakteristiek zijn voor de activiteit van microorganismen, en bovendien wijst ook de verhouding tussen de koolstofisotopen uit deze matten op een organische oorsprong. Uit vrijwel de hele latere aardgeschiedenis - inclusief de huidige tijd - zijn vergelijkbare structuren bekend uit ondiep-mariene afzettingen. Dat wijst erop dat dergelijke milieus al meer dan 3 miljard jaar - waarschijnlijk ononderbroken - dit soort microorganismen hebben gehuisvest.


Recente stromatolieten in Shark Bay (AustraliŽ)

De onderzoekers hebben aanwijzingen gevonden dat de voor de structuren verantwoordelijke organismen fotosynthese toepasten. Omdat er nauwelijks bekend is of er destijds al een atmosfeer met zuurstof was (waarschijnlijk niet), leverde de organismen mogelijk, in tegenstelling tot de huidige planten, bij de fotosynthese geen zuurstof aan de atmosfeer. Mocht dat echter wel het geval zijn geweest, dan zouden deze organismen mogelijk verantwoordelijk zijn voor een periode van honderden miljoenen jaren waarin al enig zuurstof werd geproduceerd, die dan overigens wel weer bijna net zo snel door andere organismen (of andere chemische processen) werd verbruikt.

Referenties:
  • Noffke, N., Eriksson, K.A., Hazen, R.M. & Simpson, E.L., 2006. A new window into Early Archean life: microbial mats in Earth's oldest siliciclastic tidal deposits (3.2 Ga Moodies Group, South Africa). Geology 34, p. 253-256.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl