NGV-Geonieuws 169

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Juli 2010, jaargang 12 nr. 4

Redactie: dr. W.M.L.(Willem) Schuurman

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 1030 Organische mist beschermde vroege aarde tegen ultraviolette straling
  • 1031 Vroege hominiden aten niet alleen landdieren
  • 1032 Fossiele ‘mier’ blijkt oudste (en bijzondere) vijgenwesp
  • 1033 Een prehistorische kraamkamer van Carcharocles megalodon
  • 1034 Geoneutrino’s (antideeltjes van neutrino’s) ontdekt
  • 1035 Oudste knaagsporen van zoogdieren gevonden op dino- en andere botten
  • 1036 Koude Jonge Dryas was geen gevolg van meteorietinslag
  • 1037 Meters diepe kloof werd in slechts 3 dagen gevormd
  • 1038 Hominiden liepen al lang voor Lucy rechtop
  • 1039 Hogere temperaturen leidden, door verandering van bladvorm, tot meer bosbranden

    << Vorige uitgave: 168 | Volgende uitgave: 170 >>

1030 Organische mist beschermde vroege aarde tegen ultraviolette straling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Geofysica !

Gedurende het Archeïcum (3,8-2,5 miljard jaar geleden) waren er al primitieve levensvormen op aarde. Dat kan zich alleen hebben ontwikkeld als er een afscherming bestond tegen de sterke ultraviolette straling. Onderzoekers nemen daarom reeds lange tijd aan dat er een soort dampkring was die de straling deels tegenhield. Volgens de huidige opvattingen bestond die dampkring vooral uit stikstof, met geringere hoeveelheden kooldioxide, methaan, waterstof en waterdamp.

Een dergelijke atmosferische samenstelling zou echter tot zeer lage temperaturen hebben geleid waardoor de aarde bevroren had moeten zijn, want de hoeveelheid zonnestraling die de aarde destijds ontving was zo’n 20-30% geringer dan nu. Toch waren de temperaturen aan het aardoppervlak zeker net zo hoog als nu, en veel onderzoekers menen daarom dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer moeten hebben gezeten dan algemeen wordt aangenomen. Waar die broeikasgassen uit zouden hebben bestaan, en waar ze vandaan zouden moeten zijn gekomen, kon echter niemand aannemelijk verklaren.


Titan, een maan van Saturnus, heeft een dampkring die
vergelijkbaar is met die van de aarde gedurende het vroege Archeïcum.

Tot nu, tenminste, want onderzoekers van de Universiteit van Colorado hebben nu een theoretische verklaring gevonden. Ze menen dat de dampkring vooral bestond uit methaan en stikstofverbindingen (o.a. ammonia) die werden gevormd door reacties van op het aardoppervlak aanwezige stoffen, inclusief ‘organisch’ materiaal (zoals methaan dat bij vulkanische uitbarstingen kan zijn vrijgekomen), onder invloed van zonlicht. Vooral het broeikasgas ammonia zou, samen met het methaan, hebben bijgedragen aan hogere temperaturen.

De onderzoekers gingen uit van een klimaatmodel van het (Amerikaanse) National Center for Atmospheric Research, en van biochemische studies die aan de eigen universiteit werden uitgevoerd. Die laatste studies geven een verklaring voor de merkwaardige dampkring van Titan, de grootste maan van Saturnus en de op een na grootste maan van ons zonnestelsel; Titan bevat bovendien, net als de Aarde, vloeistoffen aan het oppervlak. De dampkring van deze grote maan vormde onderdeel van veel studies die zijn uitgevoerd sinds het ruimtevaartuig Cassini Saturnus in 2004 bereikte.


Het zaad van de populier. Een dergelijke complexe
vorm zouden de (microscopisch kleine) mistdeeltjes
in de aardatmosfeer tijdens het Archeïcum hebben gehad.

Een van de bevindingen van dat onderzoek van Titan was dat de eigenschappen van de dampkring moeilijk te verklaren zijn op basis van de algemeen aanvaarde veronderstelling dat de aërosoldeeltjes waaruit de atmosfeer bestaat bolvormig zijn. Een betere verklaring werd verkregen als werd aangenomen dat die kleine deeltjes een soort onregelmatige ketting vormen van samengestelde deeltjes. De vorm zou vergelijkbaar zijn met die van de zaadjes van populieren. Een dergelijke vorm van de aërosoldeeltjes nemen de onderzoekers nu ook aan voor de dampkring van de aardatmosfeer gedurende het Archeïcum.

Volgens de onderzoekers moet er destijds per jaar zo’n 100 miljoen ton ‘mist’ op aarde zijn geproduceerd. Die bleven niet een steeds dikkere atmosfeer opbouwen, want de deels organische verbindingen ‘regenden’ ook langzaam weer uit op aarde, zo ‘voedsel’ verschaffend voor de zeer primitieve organismen die toen de zeeën bevolkten.

Het idee van een vroege dampkring op aarde die vooral bestond uit kooldioxide en ammonia is op zich niet nieuw: er werd zo’n 35 jaar geleden ook al over gespeculeerd. Men schoof dat idee toen echter terzijde omdat men zo’n samenstelling toen niet kon verklaren. In 1997 stelde Carl Sagan, bekend van zijn televisieprogramma’s over wetenschap, met collega Cristopher Chyba ook een Archeïsche dampkring met organische verbindingen voor, maar zij gingen nog uit van bolvormige aërosoldeeltjes, wat uiteindelijk hun verklaring niet aanvaardbaar maakte. Nu is er dus wel zo’n verklaring gevonden, die aangeeft dat de Aarde er destijds, vanuit de ruimte, ongeveer zo moet hebben uitgezien als Titan nu, met een roodachtige atmosferische omhulling, en met oceanen die destijds niet blauw waren, maar groen als gevolg van het vele in het water opgeloste ijzer.

Referenties:
  • Wolf, E.T. & Toon, E.B., 2010. Fractal organic hazes provided an ultraviolet shield for early Earth. Science 328, p. 1266-1269.

Foto van Titan: NASA/JPL/Space Science Institute.

1031 Vroege hominiden aten niet alleen landdieren
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie ! Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

De mens is een alleseter, d.w.z. dat hij zowel dieren als planten eet. Tot de dieren die hij eet behoren zowel landdieren als dieren die geheel of grotendeels in het water leven. Dat is niet altijd zo geweest: tot nu toe was van de vroege hominiden niet bekend dat waterdieren tot hun normale voedsel behoorden. Het lijkt op het eerste gezicht misschien niet erg belangrijk wat voor dieren onze verre voorouders aten, maar het is dat wel degelijk: momenteel wordt namelijk aangenomen dat een dieet dat niet alleen planten en landdieren bevatte van grote betekenis was voor de evolutionaire ontwikkeling van onze hersenen, omdat met waterdieren ook meer eiwitten en calorieën binnen kwamen. En met beter ontwikkelde hersenen ontstond ook de mogelijkheid om vanuit Afrika naar andere continenten te trekken.


De vroege hominiden in Kenya aten onder andere
nijlpaarden.


Ook krokodil stond op het menu van de vroege
hominiden in Kenya


De trek uit Afrika vond volgens anthropologen omstreeks 2 miljoen jaar geleden plaats. Dat is vrijwel even lang geleden als het moment waarop, volgens een nu beschreven nieuwe vondst, hominiden in Kenya begonnen met het toevoegen van waterdieren aan hun menu. De vondst werd al in 2004 gedaan, op een locatie in het noorden van Kenya waar de desbetreffende lagen paleomagnetisch konden worden gedateerd als 1,95 miljoen jaar oud. De opgraving zelf heeft vier jaar geduurd, en leverde duizenden (stukken van) werktuigen en botten op. Het komt zelden voor dat op land botten en stenen werktuigen samen worden gevonden, en daarom hebben de onderzoekers een uiterst gedetailleerde opgraving gedaan. Daardoor werd een goed overzicht gekregen wat de mensen die op deze plaats woonden hebben gegeten. Dat blijkt uiterst gevarieerd te zijn geweest: er werden plantenresten aangetroffen, tal van de ‘normale’ landdieren waarvan al bekend was dat die tot het normale dieet van de Afrikaanse hominiden behoorden, maar ook vogels en een heel scala van waterdieren, uiteenlopend van schildpadden tot nijlpaarden en krokodillen.


Onderzoeker Andy Herries dateerde
paleomagnetisch de lagen waarin de
resten werden aangetroffen.

De aangetroffen dieren zijn met zekerheid niet toevallig ter plaatse aan hun eind gekomen. Het is duidelijk dat tenminste tien van die dieren (o.a. schildpadden, vissen, krokodillen en antilopen) ter plaatse zijn geslacht om te worden opgegeten. De botten van die dieren tonen tekenen dat het slachten gebeurde met simpele, scherpe stenen werktuigen. Niet duidelijk is hoe de hominiden de dieren vingen; niet onmogelijk is dat het om elders gestorven dieren ging die naar de vindplaats werden meegenomen; in dat geval zouden de hominiden dus aaseters zijn geweest. Het is niet duidelijk of ze het vlees bewerkten; de onderzoekers achten het echter het meest waarschijnlijk dat het vlees rauw werd gegeten.


Onderzoeksleider David Braun van de Universiteit van Kaapstad.

Uit het onderzoek blijkt dat de hominiden in een nat - mogelijk zelfs een moerassig - milieu leefden. Isotopenanalyse van de aangetroffen fossiele tanden van de prooidieren geeft aan dat de meeste van die dieren in een grasrijk milieu met veel water leefden. Dat staat in schril contrast met het milieu ter plaatse nu: dat is extreem droog.

Referenties:
  • Brown, D.R., Harris, J.W.K., Levin, N.E., McCoy, J.T., Herries, A.I.R., Bamford, M.K., Bishop, L.C., Richmond, B.G. & Kibunjia, M., 2010. Early hominin diet included diverse terrestrial and aquatic animals 1.95 Ma in East Turkana, Kenya. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 107, p. 10002-10007.

Foto Herries: University of New South Wales.

1032 Fossiele ‘mier’ blijkt oudste (en bijzondere) vijgenwesp
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

In 1920 werd enkele fossiele mieren beschreven die in het Oligoceen van het eiland Wight (voor de zuidkust van Engeland) waren gevonden. Toen onlangs de fossiele flora en fauna van Wight werden geïnventariseerd, werden ook de in 1920 beschreven fossielen nog eens goed bekeken. Toen bleken de zeer kleine diertjes (ca. 1,5 mm) geen mieren te zijn, maar vijgenwespen. Met hun ouderdom van 34 miljoen jaar waren het ook gelijk de oudste vertegenwoordigers van deze merkwaardige groep (Agaonidae).


De fossiele vijgenwesp. Het pollenzakje
is met een rode pijl aangegeven.
Foto NHM.


Scanning electron microscope (SEM) opname
van een recente vijgenwesp. Het pollenzakje
is met een rode pijl aangegeven.
Foto NHM.


Opvallend is dat de drie opnieuw bestudeerde exemplaren, die zeer goed zijn gepreserveerd, nauwelijks te onderscheiden zijn van recente vertegenwoordigers. Dat betekent dat ze in 34 miljoen jaar nauwelijks zijn geëvolueerd (een dergelijke langdurige ongewijzigde staat wordt in de biologie met ‘stasis’ aangeduid), wat erop duidt dat ze hun leefwijze niet of nauwelijks hoefden aan te passen aan veranderende omstandigheden. Dat is des te opvallender omdat de relatie tussen vijgenwespen en vijgenbomen (genus Ficus; de vijgenboom met eetbare vijgen behoort hier ook toe) zeer complex is.

Vijgenbomen en vijgenwespen zijn namelijk volledig van elkaar afhankelijk. Er bestaan ongeveer 800 soorten vijgenbomen, en iedere soort wordt, via meegebrachte pollen, bestoven door slechts 1 of 2 soorten vijgenwespen. Andere soorten vijgenbomen worden door de vijgenwespen genegeerd. De bestuiving van de vijgenbomen met pollen vindt plaats door vijgenwespen die daartoe een op een specifieke soort vijgenbloem afgestemde lichaamsvorm hebben, en die kenmerken hebben ontwikkeld waardoor ze naar de bloemen kunnen kruipen.


Microscopische opname van een vijgenwesp
met pollen in het pollenzakje (rode pijl).
Foto NHM.


Fossiele pollen (doorsnede ca. 2 micron)
Foto NHM.


De larven van vijgenwespen ontwikkelen zich het beste als ze opgroeien in een bevruchte vijgenbloem. De best ontwikkelde soorten vijgenwespen bestuiven de bloemen daarom voordat ze eieren leggen; dat levert een beter resultaat op dan wanneer ze met pollen van boom naar boom vliegen. De vijgenwespen verzamelen het stuifmeel (pollen) in zakjes aan de onderkant van hun lichaam. De onderzoekers troffen dergelijke pollenzakjes ook aan de onderzijde van de onderzochte Oligocene vijgenwespen aan, evenals bij een 20 miljoen jaar oude vijgenwesp in barnsteen uit de Dominicaanse republiek.


Microscopische opname van het pollenzakje
(met pollen) van een recente vijgenwesp.
Foto NHM.


De vijgenwesp in de Dominicaanse barnsteen.
Foto Simon van Noort, Iziko Museums, Kaapstad.


Op basis van de ‘moleculaire klok’ waarmee kan worden geschat wanneer verschillende taxa zich van elkaar hebben afgescheiden, wordt aangenomen dat zowel de vijgenbomen als de vijgenwespen zich al ruim 60 miljoen jaar samen verder hebben ontwikkeld. Dat is nu dus zeker voor 34 miljoen jaar. In die lange periode zijn er tal van klimaatveranderingen opgetreden, en ook hebben zich steeds weer andere diersoorten ontwikkeld die vijgen aten. Kennelijk hebben zowel de vijgenbomen als de vijgenwespen al die miljoenen jaren aan die bedreigingen kunnen ontsnappen, en dat ook nog zonder noemenswaard te veranderen. Het moet dus om een zeer uitgekiend ontwerp gaan, zowel bij de vijgenbomen als bij de vijgenwespen.


Vijg met vijgenwespen.

Referenties:
  • Compton, S.G., Ball, A.D., Collinson, M.E., Hayes, P., Rasnitsyn, A.P. & Andrew, J., 2010. Ancient fig wasps indicate at least 34 Myr of stasis in their mutualism with fig trees. Biology Letters, doi:10.1098/rsbl.2010.0389, 5 blz.

Foto’s (© Natural History Museum, Londen) welwillend ter beschikking gesteld door Daisy Barton (Royal Society, Londen, Groot-Brittannië).

1033 Een prehistorische kraamkamer van Carcharocles megalodon
Auteur: drs. Bram van den Berkmortel

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

Een van de meeste geliefde en meest gezochte fossielen haaientanden zijn wel de tanden van de uitgestorven reuzenhaai Carcharocles megalodon (Agassiz 1843). Met name het formaat van de tanden spreekt vaak tot de verbeelding. De tanden van C. megalodon worden wereldwijd gevonden.
Amerikaanse paleontologen hebben nu in Panama een prehistorische kraamkamer gevonden van C. megalodon. Een kraamkamer voor haaien wordt gedefinieerd als een geografisch afgezonderd gebied waar zwangere vrouwtjes en pasgeborene aanwezig zijn en bescherming biedt tegen predatie (van grotere haaien) en beschikt over voldoende voedsel.


Het studiegebied in Panama en de twee locaties waar de tanden zijn verzameld.

Tijdens twee jaar veldwerk zijn op twee locaties in Panama, uit Neogene marine sedimenten van de Gatun Formatie fossiele haaientanden verzameld. In totaal zijn meer dan 400 fossiele haaientanden verzameld die 16 verschillende taxa vertegenwoordigen. Van al deze tanden waren slechts 28 exemplaren van C. megalodon. De Gatun Formatie is een fossielrijke Neogene formatie in de istmus (landengte) van Panama, met een diverse haaienfauna. Tijdens het late Mioceen lag de locatie in een zeestraat die de Grote Oceaan verbond met de Caribische Zee. Uit studie van de fossiele molluskenfauna blijkt dat het gebied een productief, ondiep (~25 m diepte) ecosysteem was.


De collectie Carcharocles megalodon tanden verzameld
uit de Gatun Formatie en gebruikt voor het onderzoek.

Om aan te tonen dat de gevonden tanden uit Gatun duiden op een kraamkamer voor C. megalodon, moesten de paleontologen de tanden uit Gatun vergelijken met soortgelijke tanden van andere locaties. Dit werd gedaan aan de hand van de kroonhoogte (CH) en kroonbreedte (CW) van de verschillende tanden. Allereerst vergeleek men de tanden uit Gatun met tanden uit de Calvert Formatie van Maryland (ouder dan Gatun) en met tanden uit de Bone Valley Formatie van Florida (jonger dan Gatun). Door de tanden uit Gatun te vergelijken met oudere en jonger tanden kon men nagaan of C. megalodon in de loop van de tijd groter is geworden. Uit de resultaten bleek dat er in de loop van de tijd geen verandering van grootte was in C. megalodon. Het relatief kleine formaat van de tanden uit Gatun is dus niet het gevolg van een evolutionaire verandering in grootte bij C. megalodon.


Vergelijking van de grootte van tanden uit de Gatun Formatie (laat Mioceen) met tanden
uit de Calvert Formatie (midden Mioceen) en tanden uit de Bone Valley Formatie (vroeg Plioceen).

Vervolgens zijn de tanden uit Gatun vergeleken met de tanden uit een samengestelde tandenset van een jonge C. megalodon en de samengestelde tandenset van een volwassen C. megalodon. Met deze vergelijking kon gekeken worden of de grootte van de tanden uit Gatun gerelateerd is aan de positie in de kaak. Hieruit bleek dat de tanden ongeacht de tandpositie overeenkomen met de tandenset van een jonge haai en niet met de volwassen haai. Om nog beter te bepalen of de tanden behoren tot jonge of volwassen dieren, is op basis van de kroonhoogte van de verschillende tanden de totale lichaamslengte bepaald. Uit eerdere onderzoeken kwam naar voren dat een C. megalodon foetus tot 4 meter lang kon worde, jonge dieren tot 10,5 meter en volwassen dieren tot ongeveer 17 m. Uit de berekende totale lichaamslengte van de haaien uit Gatun blijkt dat 21 individuen jonge dieren zijn en 7 individuen volwassen dieren. Het is niet onverwacht om volwassen dieren aan te treffen in een kraamkamer voor haaien. Op de eerste plaats zwemmen in het gebied ook zwangere vrouwtjes rond om eieren te leggen en die tanden verliezen. Op de tweede plaats biedt een kraamkamer geen totale bescherming tegen predatie en kunnen volwassen individuen ook in de kraamkamer komen voor voedsel.


Histogram van de totale lengte van de Carcharocles megalodon individuen in verschillende levensfasen.

Op basis van het grote aantal jonge individuen van C. megalodon in de late Miocene Gatun Formatie, het ondiepe milieu en de marine vertebraten en invertebraten fauna’s typisch voor een haaienkraamkamer, wijzen de onderzoekers de Gatun Formatie aan als een kraamkamer voor jonge C. megalodon individuen. Bovendien tonen de onderzoekers met dit onderzoek aan dat haaien al zeker 10 miljoen jaar gebruik maken van kraamkamers.

Referenties:
  • Pimiento C., Ehret D.J., MacFadden B.J., Hubbel G., 2010, Ancient Nursery Area for the Extinct Giant Shark Megalodon from the Miocene of Panama, PLoS ONE 5(5): e10552. doi: 10.1371/journal.pone.0010552

1034 Geoneutrino’s (antideeltjes van neutrino’s) ontdekt
Auteur: prof. dr . A.J.(Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !

Geoneutrino’s zijn antimaterie, namelijk het tegengestelde van ‘gewone’ neutrino’s. Ook dat zijn overigens al merkwaardige deeltjes, zonder lading, en zo klein dat ze dwars door de aarde kunnen vliegen zonder daardoor merkbaar te worden afgeremd. Neutrino’s worden door de zon uitgestoten en maken ook deel uit van de kosmische straling. Aanwijzingen voor het bestaan van geoneutrino’s werden voor het eerst verkregen in 2005 bij een Japans experiment. Maar nu zijn ze werkelijk ontdekt.


De buitenzijde van de neutronendetector,
die een doorsnede heeft van ca. 18 m.

Geoneutrino’s ontstaan onder meer in de aardkorst en aardmantel, bij het radioactief verval van elementen zoals uranium, thorium en kalium. Net als neutrino’s worden ze niet merkbaar door materie afgeremd, en daardoor kunnen ze aan het aardoppervlak worden waargenomen. Dat is nu gebeurd door een groot internationaal onderzoeksteam dat gebruik maakte van een enorme neutronendetector van het Italiaanse Gran Sasso Nationaal Laboratorium van het Instituut voor Nucleaire Fysica.


Onderzoekers aan het werk in de neutronendetector.

Neutrino’s en dus ook geoneutrino’s zijn zogeheten fundamentele deeltjes. Daarvan zijn er inmiddels veel verschillende typen ontdekt. Hoewel uiterst interessant vanuit het oogpunt van fundamentele fysica, zijn aan de ontdekking van die fundamentele deeltjes gewoonlijk (nog?) geen praktische consequenties verbonden. In het geval van de geoneutrino’s ligt dat echter anders: de onderzoekers verwachten dat de geoneutrino’s informatie kunnen verschaffen over de materie waaruit het diepe inwendige van de aarde is opgebouwd. Daarmee zou ook het inzicht kunnen worden verdiept in de fysische processen die daar plaatsvinden. Dat betreft onder meer de warmteproductie die het gevolg is van het natuurlijk verval van radioactieve isotopen. Die warmte is de oorzaak van de convectiestromen in het inwendige der aarde, en daarmee ook van de schollentektoniek (continentverschuiving). De warmteproductie is daarom ook verantwoordelijk voor met de schollentektoniek verband houdende verschijnselen zoals vulkanisme en aardbevingen. Er bestond echter geen zekerheid over de vraag of het natuurlijke verval van radioactieve isotopen de warmteproductie in de aarde volledig beheerst, of dat het verval slechts een van de factoren is. Door de ontdekking van de geoneutrino’s is nu duidelijk geworden dat radioactief verval op zijn minst een significante bijdrage levert aan de totale warmteproductie in de aarde, en waarschijnlijk zelfs voor het merendeel van die warmteproductie verantwoordelijk is.


Frank Calaprice van Princeton University is een van de onderzoeksleiders.

Wanneer geoneutrino’s in de toekomst nog meer informatie opleveren, is het volgens de onderzoekers niet uitgesloten dat het veel beter mogelijk zal worden om aardbevingen en vulkanische uitbarstingen (voor zover samenhangend met continentverschuiving) te voorspellen.

Referenties:
  • Bellini, G., Benzinger, J., Bonetti, S., Buizza Avanzini, M., caccianiga, B., Cadonati, L., Calaprice, F., Carraro, C., Chavarria, A., Dalnoki-Veress, F., D’Angelo, D., Davini, S., De Kerret, H., Darbin, A., Eteko, A., Fiorentini, G., Fomenko, K., Franco, D., Galbiati, C., Gazzana, S., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goeger-Neff, M., Goretti, A., Guardincerri, C., Hardy, S., Ianni, A., Ianni, A., Joyce, M., Kobychev, V.V., Koshio, Y., Korga, G., Kryn, D., Laubenstein, M., Leung, M., Lewke, T., Litvinovich, E., Loer, B., Lombardi, P., Ludhova, L., Machulin, I., Manecki, S., Maneschg, W., Manuzio, G., Meindl, Q., Meroni, E., Miramonti, L., Misiszek, M., Montanari, D., Muratova, V., Oberauer, L., Obolensky, L., Ortica, F., Palavicini, M., Papp, L., Perasso, L., Perasso, S., Pocar, A., Raghavan, R.S., Ranucci, G., Razetto, A., Re, A., Ricci, B., Risso, P., Romani, A., Rountree, D., Sabelnikov, A., Saldanha, R., salvo, C., Schönert, S., Simgen, H., Skorokhvatov, M., Smirnov, O., Sotnikov, A., Sukhotin, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., testera, G., Vignaud, D., Vogelaar, R.B., Von Feilitzsch, F., Winter, J., Wojcik, M., Wright, A., Wurm, M., Xu, J., Zaimidoroga, O., Zavatarelli, S. & Zuzel, G., 2010. Observation of geo-neutrinos. Physics Letters B 687, blz. 299-304.

Foto’s: Paolo Lombardi (Italian Institute of Nuclear Physics)

1035 Oudste knaagsporen van zoogdieren gevonden op dino- en andere botten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De oudste sporen die de tanden van zoogdieren achterlieten op de botten van andere dieren dateren, sinds een vondst van onderzoekers van de Yale Universiteit en het Museum voor Natuurlijke Historie van Cleveland van 75 miljoen jaar geleden (Laat-Campanien). De sporen werden ontdekt op botten uit een collectie van het Laboratorium voor Vertebraten-Paleontologie van de Universiteit van Alberta en een andere collectie van het Royal Tyrell Museum, waarna aanvullend materiaal in het veld werd verzameld.


Detail van het knaagspoor op een rib van een
dinosaurus, waarschijnlijk behorend tot de Ornithischia.

De sporen werden ontdekt op een dijbeen van Champosaurus (een voornamelijk in het water levend reptiel dat ongeveer anderhalve meter lang kon worden), een rib van een dinosauriër die waarschijnlijk tot de hadrosauriërs of de ceratopsiden behoorde, het dijbeen van een grote dinosaurus die waarschijnlijk tot de Ornithischia behoorde, en op de onderkaak van een klein buideldier, Eodelphis.


Knaagsporen op het bot uit het
dijbeen van een Champosaurus.

Dat de sporen gemaakt werden door zoogdieren leiden de onderzoekers af uit het feit dat het in alle gevallen gaat om sporen van twee naar elkaar toe gerichte tanden (een uit de bovenkaak, de ander uit de onderkaak), wat gedurende het Laat-Krijt alleen bij zoogdieren het geval was. De verantwoordelijke zoogdieren behoorden waarschijnlijk tot de multituberculaten, een uitgestorven groep van vroege zoogdieren die op de huidige knaagdieren leken, met grote tanden. Deze dieren moeten ongeveer de grootte van een eekhoorn hebben gehad. Het is dan ook onwaarschijnlijk dat het jagers waren: de prooidieren zouden immers vele malen groter zijn geweest dan de jagers.


Knaagsporen op de onderkaak van het buideldier Eodelphis.

Verschillende botten vertonen elkaar overlappende sporen op de gebogen oppervlakken van de botten; een dergelijk patroon doet denken aan dat van mensen die bijvoorbeeld een maïskolf eten. De onderzoekers menen daarom dat het niet om vraatsporen gaat maar om knaagsporen: de dieren zouden op de botten hebben geknaagd om zo de benodigde mineralen binnen te krijgen. Wij zouden dat nu een voedingssupplement noemen!


Reconstructie hoe de knaagsporen ontstonden.

De onderzoekers memoreren dat er nog veel meer sporen van zoogdiertanden op (deels nog oudere) botten zijn aangetroffen, maar die moeten nog nader worden onderzocht.

Referenties:
  • Longrich, N.R. & Ryan, M.J., 2010. Mammalian tooth marks on the bones of dinosaurs and other Late Cretaceous vertebrates. Paleontology, doi:10.1111/j.1475-4983.2010.00957.x

Foto’s (Nicholas Longrich, Yale University) welwillend ter beschikking gesteld door Suzanne Taylor Muzzin, Office of Public Affairs, Yale University, New Haven, CT (Verenigde Staten van Amerika).

1036 Koude Jonge Dryas was geen gevolg van meteorietinslag
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Zo’n 12.900 jaar geleden, bijna aan het eind van de laatste ijstijd, werd het klimaat plotseling veel kouder. Het was ook de tijd waarin de mammoeten van bijna overal op aarde verdwenen, waarin diverse Indiaanse culturen in Noord-Amerika ophielden te bestaan, en van nog andere grote veranderingen. De oorzaak van deze koude fase, de Jonge Dryas, heeft tot talrijke speculaties en hypotheses geleid. Een daarvan was de inslag van een komeet of meteoriet (zie Geonieuws 874), hetgeen onder meer werd afgeleid uit het voorkomen van koolstofrijke bolletjes en kanodiamantjes in lagen uit die tijd. Dergelijke bolletjes kunnen namelijk ontstaan bij uitgestrekte bosbranden (zoals die kunnen voorkomen na een inslag) en de zeer kleine diamantjes kunnen ontstaan bij een zeer hoge temperatuur, ook zoals die bij een inslag optreedt.


Doorsnede door een bolletje gevonden
in de Arlington Canyon, California.

Opvallend genoeg was er tot nu toe geen onderzoek gedaan (althans geen onderzoek waarover in de literatuur werd gepubliceerd) aan de koolstofrijke bolletjes. Dat is nu wel gebeurd, en het blijkt uit dit onderzoek dat deze bolletjes, die vrijwel allemaal een halve tot twee millimeter groot zijn, op veel eenvoudiger wijze zijn ontstaan: het gaat om de gefossiliseerde balletjes van schimmels, om houtskool en om uitwerpselen. Ook blijkt dat deze bolletjes niet allemaal op één moment zijn gevormd, maar gedurende een periode van duizenden jaren (van 16.821 tot 11.457 jaar geleden) die allang voor de aanvang van de Jonge Dryas begon, en ook daarna nog doorging. Dat is niet te verenigen met een ontstaanswijze die samenhangt met een inslag.

De conclusies over de aard van de bolletjes werden getrokken na bestudering met geavanceerde apparatuur waarmee het inwendige van de bolletjes kon worden geanalyseerd. Daarbij bleek dat veel bolletjes een inwendige opbouw hebben die gelijk is aan die van sommige schimmels (zoals Sclerotium en Cenococcum). Veel schimmels uit de bodem en plantenschimmels vormen dergelijke bolletjes om perioden te overleven waarin de condities ongunstig zijn. Andere bolletjes bleken uitwerpselen van arthropoden (waarschijnlijk termieten) en insecten, galnootjes of stukjes houtskool.


Onderzoeksleider Andrew Scott.

Het onderzoek van de houtskoolfragmenten was ook interessant: onder meer werd gemeten hoeveel licht het materiaal reflecteerde. Daaruit kan namelijk worden afgeleid aan welke temperaturen het materiaal blootgesteld is geweest. Uit de metingen bleek dat die temperatuur waarschijnlijk niet boven de 450 °C is uitgekomen, veel te laag om een grote bosbrand aannemelijk te maken.

Referenties:
  • Scott, A.C., Pinter, N., Collinson, M.E., Hardiman, M., Anderson, R.S., Brain, A.P.R., Smith, S.Y., Marone, F. & Stampanoni, M., 2010. Fungus, not comet or catastrophe, accounts for carbonaceous spherules in the Younger Dryas ‘impact layer’. Geophysical Research Letters (in druk).

Foto van bolletje ter beschikking gesteld door Simon Doyle, Royal Holloway, University of London, Londen (Groot-Brittannië).

1037 Meters diepe kloof werd in slechts 3 dagen gevormd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Vaak wordt gesproken over de vorming van een geologisch verschijnsel gedurende ‘geologisch lange tijd’. Steeds vaker blijkt echter dat een groot deel (zo niet het grootste deel) van wat de geologische geschiedenis aan ons heeft overgeleverd, gedurende korte, uitzonderlijke gebeurtenissen ontstond. Dergelijke gebeurtenissen zijn echter zeldzaam, en voor zover ze al in historische tijden plaatsvonden, was er vaak niemand getuige van. Nu is echter een dergelijk verschijnsel beschreven waarvan tal van mensen getuige waren. Het gaat om de vorming van een kloof die op veel plaatsen wel zo’n 7 m diep is, en die in slechts drie dagen werd gevormd.


Het stuwmeer van Canyon Lake overstroomde in 2002,
wat leidde tot de vorming van de kloof
(foto Comal County, Texas).

De condities waaronder deze kloof werd gevormd bestonden uit een combinatie van factoren, waarbij zowel de natuur als de mens een rol speelden. Het begon in de zomer van 2002, toen een week van uitzonderlijk zware regens in het centrale deel van Texas het waterpeil in het stuwmeer in de Guadelupe Rivier zo sterk deed stijgen dat gevreesd werd voor een damdoorbraak. Om dat te voorkomen werd de bij dergelijke stuwdammen gebruikelijke overlaat in werking gesteld. Daardoor werd weliswaar het waterpeil van het stuwmeer op veilige hoogte gehouden, maar er kwam uiteraard benedenstrooms van de dam een enorme hoeveelheid water vrij. Dat duurde zes weken, waarbij de stroom zo sterk was dat eikenbomen werden meegesleurd, evenals grote hoeveelheden grond. Ook werd een brug vernield. Dat kon mede gebeuren omdat metersgrote blokken werden meegesleurd. Hoe sterk de stroom was blijkt wel uit het feit dat over een lengte van meer dan 2 km een 7 m diepe kloof in het harde gesteente werd uitgesleten.


Enorme blokken werden door de heftige stroom meegevoerd
(foto © M.P. Lamb, Caltech).

Dat laatste gebeurde volgens de onderzoekers die de gebeurtenissen nauwkeurig hebben gereconstrueerd, in slechts drie dagen. De grote blokken die daarbij werden geërodeerd, werden ver meegevoerd. In sommige gevallen concentreerden ze zich tot een soort gestroomlijnde hopen, die nu als eilandjes boven het gewone waterpeil uitsteken. Dat bewijst dat de grote hoeveelheid water ook zeer snel moet hebben gestroomd. De eilandjes zijn vooral ook interessant omdat die ook bekend zijn uit geulen op Mars. Ook daar wordt gedacht aan plotseling gigantische waterstromen die voor dergelijke opeenhopingen verantwoordelijk zouden kunnen zijn.


Veel grote stenen werden door de stroom als
een gestroomlijnd eiland achtergelaten
(foto © M.P. Lamb, Caltech).

Op basis van een empirisch (proefondervindelijk model) konden de onderzoekers ook vaststellen dat de erosie niet, zoals bij normale riviererosie, gelimiteerd werd door de snelheid waarmee de gesteenten in de bodem door het stromende water worden gebroken en geabradeerd; in dit geval bestond de limiterende factor uit de hoeveelheden gesteentemateriaal (zand, stenen, blokken, etc.) die door de rivier konden worden meegevoerd.

De snelle erosie van de bodem kon plaatsvinden doordat de met materiaal beladen stroom in staat was om stukken steen uit de bodem te ‘plukken’. Dat kon doordat het gesteente waaruit de bodem bestond als eerder tektonisch in kleine stukken was opgebroken. Door het ‘wegplukken’ van die fragmenten ontstonden plaatselijk zelfs 10-12 m hoge watervallen. Die leidden weer gemakkelijk tot achterwaartse erosie, die doorging tot aan de stuwdam.

Referenties:
  • Lamb, M.P. & Fonstad, M.A., 2010. Rapid formation of a modern bedrock canyon by a single flood event. Nature Geoscience 3, doi:10.1038/ngeo894.

Foto’s ter beschikking gesteld door het California Institute of Technology (Caltech).

1038 Hominiden liepen al lang voor Lucy rechtop
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie ! Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Tot nu toe werd ‘Lucy’ als de oudste voorouder van de mens beschouwd; het skelet van deze kleine vrouw (ca. 1 m lang) werd in 1974 in het gebied van Afar (Ethiopië) gevonden, en daarom werd de nieuwe soort waarbij zij werd ingedeeld, als vroege hominide (mensachtige) Australopithecus afarensis gedoopt. Pp basis van het gevonden skelet concludeerden de onderzoekers destijds dat Lucy rechtop had gelopen. Haar korte benen deden andere onderzoekers echter daaraan twijfelen, waardoor ook twijfel rees aan het moment waarop de voorouders van de mens rechtop gingen lopen. Als Lucy inderdaad rechtop heeft gelopen, zou dat moment ca. 3,2 miljoen jaar geleden zijn geweest.


De opgegraven botten van
Kadanuumuu in hun onderlinge positie.


De opgraving in 2006. Ieder vlaggetje geeft de vindplaats
van een fragment aan.


Aan alle twijfel lijkt nu een eind gekomen na de vondst van een overigens slechts zeer gedeeltelijk skelet van een mannelijk exemplaar van Australopithecus afarensis. Dit exemplaar is 400.000 jaar ouder (3,6 miljoen jaar) en ook veel groter (ca. 1,6 m) dan Lucy. Het kreeg daarom de troetelnaam ‘Kadanuumuu’, wat in de lokale taal ‘grote man’ betekent. Uit de gevonden restanten kan met zekerheid worden opgemaakt dat Kadanuumuu rechtop heeft gelopen, 400.000 jaar voordat Lucy liep. Dat betekent dat ook Lucy naar alle waarschijnlijkheid rechtop heeft gelopen. De korte benen van Lucy, op basis waarvan twijfel over haar rechtop lopen ontstond, waren dus geen overgangsvorm van dieren die op vier poten liepen naar rechtop lopende hominiden, maar een gevolg van de geringe lengte van Lucy.


Na de vondst van de ellepijp werd het zand
van de directe omgeving (30 m2) gezeefd in
de hoop op meer vondsten.


Deel van de heup, zoals die bij het uitgraven
te voorschijn kwam.


Kadamuunuu werd gedurende een reeks van jaren gevonden, stukje voor stukje. In 2005 werd een deel van een ellepijp gevonden (zie ook Geonieuws 556). Daarna begon een scrupuleus onderzoek - dat vijf jaar duurde - in enkele tientallen vierkante meters rondom de vindplaats. Met kwastjes en tandartsapparatuur werd de grond beetje bij beetje leeggehaald, waarna het zand ook nog eens werd gezeefd om mogelijk over het hoofd geziene fragmentjes te vinden. Zo kon tenslotte een zo groot deel van het skelet worden samengesteld - met onder meer het meest complete sleutelbeen en een van de meest complete schouderbladen die ooit van hominiden zijn gevonden, evenals een aantal ribben, een deel van de heup, een compleet scheenbeen, een deel van de arm en delen van de wervelkolom - dat kon worden gereconstrueerd hoe Kadamuunuu zich moet hebben voortbewogen.


Locatie van de vindplaats van Kadanuumuu, ongeveer 50 km van de vindplaats van Lucy.

De schouder en de ribbenkast van Kadamuunuu zijn duidelijk verschillend van die van een chimpansee. Daaruit kan worden afgeleid dat zowel de mensen als onze naaste verwanten - de chimpansees - een belangrijke en gespecialiseerde evolutie hebben doorgemaakt sinds ze zich afscheiden van een gezamenlijke voorouder.

Referenties:
  • Haile-Selassie, Y., Latimer, B.M., Alene, M., Deino, A.L., Gibert, L., Melillo, S.M., Saylor, B.Z., Scott, R.G. & Lovejoy, C.O., 2010. An early Australopithecus afarensis postcranium from Woranso-Mille, Ethiopia. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 107, doi:10.1073/pnas.1004527107.

Foto’s (© Yohannes Haile-Selassie) beschikbaar gesteld door het Cleveland Museum of Natural History, Cleveland, OH (Verenigde Staten van Amerika).

1039 Hogere temperaturen leidden, door verandering van bladvorm, tot meer bosbranden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over het Milieu ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Tot wat voor interessante resultaten multidisciplinair onderzoek kan leiden, blijkt uit een studie waarin wordt aangetoond dat veranderingen van het klimaat in het geologische verleden tot meer bosbranden moeten hebben geleid. De resultaten geven ook aan dat de aarde, bij voortgaande opwarming, ook in de toekomst aan meer branden zou kunnen worden blootgesteld.


Bosbranden ontstaan gemakkelijker wanneer de bomen smalle
bladeren of naalden hebben.

Bosbranden zijn, geologisch gezien, van aller tijden, althans vanaf de tijd dat bossen het land begonnen te bedekken. Een van de oorzaken is blikseminslag, maar de ernst van een brand wordt in hoge mate bepaald door de brandbaarheid van het materiaal, in dit geval dus bossen. Uit de studie blijkt dat de bladvorm van bomen de brandbaarheid beïnvloedt.


Deze fossiele conifeer, Podozamites, gekenmerkt door brede
bladeren, dateert van vóór de grens Trias/Jura in oostelijk Groenland.

Het geologische deel van de studie werd uitgevoerd op Groenland, waar de fossiele flora uit gesteenten op de grens Trias/Jura werden onderzocht. Die grens wordt gekenmerkt door een massa-uitsterving, waarvan wordt aangenomen dat die voortvloeide - of althans indirect mede werd bepaald door - een duidelijke temperatuurstijging; die zou hebben samengehangen met een hogere concentratie van CO2in de atmosfeer. Het blijkt dat de bladeren van de bomen gedurende de klimaatverandering zich aan de hogere temperaturen aanpasten door smaller te worden: daardoor verdampten ze minder water.


Deze fossiele conifeer, Stachyotaxus, gekenmerkt door naaldvormige
bladeren, dateert van na de grens Trias/Jura in oostelijk Groenland.

Dat gegeven werd meegenomen bij experimenten die werden uitgevoerd bij het Centre for Fire Safety Engineering van de Universiteit van Edinburgh. Dat centrum houdt zich bezig met brandveiligheid en met methoden om de kans op brand te verminderen. Bij de in dit centrum uitgevoerde experimenten bleek dat bomen met smalle bladeren brandbaarder zijn dan bomen met brede bladeren, en dat ze bij een door bliksem ontstane brand daardoor gemakkelijker leiden tot het afbranden van een groot gebied.


onderzoekleidster Claire Belcher
gedurende het onderzoek in Groenland.

Op basis van de experimenten komen de onderzoekers tot de conclusie dat de bossen op het eind van het Trias ongeveer vijfmaal beter brandden dan de bossen uit de tijd dat de temperatuur nog niet was gestegen. Er is geen reden om aan te nemen dat de flora nu anders zal reageren op een temperatuurstijging dan in het geologische verleden. Dat betekent dat, als de temperatuurstijging uit de vorige eeuw blijft doorgaan (wat overigens niet het geval lijkt), ook de bossen van nu brandbaarder zullen worden. Ook nu vinden echter al grote bosbranden plaats; zo werden in 1988 bijna 500.000 hectare bos verwoest bij een brand in Yellowstone Park. Voor zover bekend zijn er tot nu toe echter geen veranderingen opgemerkt in de bladvorm van de bomen waaruit onze bossen bestaan. Belcher:

Referenties:
  • Belcher, C.M., Mander, L., Rein, G., Jervis, S.X., Haworth, M., Hesselbo, S.P., Glasspool, I.J. & McElwain, J.C., 2010. Increased fire activity at the Triassic/Jurassic boundary in Greenland due to climate-driven floral change. Nature Geoscience 3, 426-429.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Claire Belcher (http://clairebelcher.carbonmade.com), School of Biology and Environmental Science, University College Dublin, Dublin, Ierland.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl