NGV-Geonieuws 174

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


December 2010, jaargang 12 nr. 9

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 1109 Explosieve evolutie het gevolg van precambrische ijstijden?
  • 1110 De Rijn-Maas vallei: Van riviervallei naar estuarium
  • 1111 Leven met vulkanen, ook in Nederland
  • 1112 Vroegere opwarming van de aarde zorgde voor een grotere diversiteit van planten in het tropisch regenwoud
  • 1113 Nieuwe ideeën over diepste aardmantel
  • 1114 Komodovaraan verwant met fossiele hagedis uit Afrika
  • 1115 Tyrannosaurus rex was kannibaal
  • 1116 Groen-blauwe zeestroom wervelingen voor kust van Namibië
  • 1117 Cambrische explosie te danken aan toenemend zuurstofgehalte op zeebodem ?
  • 1118 Uitgestorven dolfijn vernoemd naar Hoekman
  • 1119 ‘Onaardse’ bacterie kan arsenicum gebruiken i.p.v. fosfor
  • 1120 Groeve Hambach - het grootste 'zwarte gat' van Europa
  • 1121 Tyrannosaurus rende hard dankzij bijzondere staart
  • 1122 Wind zorgt indirect voor uitzonderlijke fossilisatie
  • 1123 Zoogdieren werden 1000 maal groter na uitsterven dino’s
  • 1124 Oorsprong van de mens toch niet in Afrika?
  • 1125 Vrije doortocht ‘om de Noord’ niets bijzonders
  • 1126 Fossiele bos levert informatie over strijd tegen dalende temperatuur
  • 1127 Lichaamsgrootte van dieren nam toe dankzij vaatplanten

    << Vorige uitgave: 173 | Volgende uitgave: 175 >>

1109 Explosieve evolutie het gevolg van precambrische ijstijden?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De meest uitgebreide “vergletschering” van de aarde vond, voor zover bekend, plaats tussen 750 en 580 miljoen jaar geleden. Sommige onderzoekers menen dat de aarde destijds diverse malen geheel met ijs was bedekt en dat de gemiddelde temperatuur tot -50 C daalde (‘Snowball Earth’ : zie Geonieuws 900) of dat de aarde op zijn minst vrijwel geheel met een pakket waterige sneeuw was bedekt (‘slushball Earth’). Er zijn echter ook talrijke sceptici die stellen dat de aarde niet geheel door ijs bedekt kan zijn geweest.

Hoe het ook zij, het is opvallend dat betrekkelijk snel na de laatste grote precambrische ijstijd (die ca. 12 miljoen jaar duurde: Geonieuws 609) de zogenaamde cambrische explosie plaatsvond, waarin zich in een extreem korte tijd (slechts enkele miljoenen jaren) een grote variëteit van levensvormen, vaak met harde schalen, ontwikkelde. Over een relatie tussen de grote “vergletsjeringen” en die cambrische explosie is veel gespeculeerd.

Een onderzoeksteam is nu de geschiedenis van het oceanische fosfor nagegaan door de samenstelling te analyseren van ijzerrijke sedimenten (in het bijzonder de zogeheten ‘banded iron formations’: gelaagde afzettingen met veel hematiet en fosfor). Analyses van ± 700 monsters (waarvan een deel al eerder was geanalyseerd, maar waarvan de resultaten niet met hetzelfde oogmerk werden bekeken) toonden aan dat er enkele enorme pieken in de fosforconcentratie zijn opgetreden in het midden van het Neoproterozoïcum (dat van ongeveer 750 tot ongeveer 635 miljoen jaar geleden duurde). Opvallend was dat deze pieken steeds samenvielen met het einde van een ijstijd.


Boorkern van de 2,2 miljard jaar
oude 'banded iron'Hotazell-Formatie
in Zuid-Afrika.


Handstuk uit de 2,7 miljard jaar oude
'banded iron formation'in Zimbabwe
die deel uitmaakte van de studie.


Ze verklaren deze abnormaal hoge concentraties in het zeewater door sterk toegenomen erosie en verwering op de continenten gedurende ‘Snowball Earth’. Daardoor werd niet alleen veel meer ijzer maar ook meer fosfor naar de zeeën afgevoerd. De grote hoeveelheid fosfor leidde in de oceanen, door fotosynthese van algen etc., tot veel zuurstofproductie (vgl. Geonieuws 603), en die zuurstof ontsnapte voor een belangrijk deel naar de atmosfeer. Deze hogere atmosferische zuurstof concentraties waren op hun beurt weer zeer gunstig voor de ontwikkeling en diversificatie van levensvormen. Een van de consequenties hiervan was dat zich ook dierlijk leven kon ontwikkelen, en dat daarin ook een grote diversificatie kon optreden (zoals we die uit het Cambrium kennen).

Tot nu toe werd door de meeste onderzoekers op grond van geochemische overwegingen aangenomen dat de geochemische omstandigheden in de ijzerrijke oceanen na een grote “vergletsjering” juist leidden tot lage fosfor-concentraties. De werkelijkheid blijkt dus anders te zijn. Het is, volgens de onderzoekers, de eerste harde aanwijzing dat de cambrische explosie een, zij het indirect, gevolg is van het beschikbaar komen van een ruime hoeveelheid voedingsstof die eerder niet voorhanden was.


Onderzoeker Noah Planavski bij
glaciale keileem in Noorwegen,
gevormd aan het einde van de
Neoproterozoïsche grootschalige
'vergletscheringen'.


Onderzoekers Timothy Lyons (links)
en Noah Planavski bekijken een
handstuk uit een 'banded iron' formatie.


Referenties:
  • Planavsky, N.J., Rouxel, O.J., Bekker, A., Lalonde, S.V., Konhauser, K.O., Reinhard, Chr.T. & Lyons, T.W., 2010. The evolution of the marine phosphate reservoir. Nature 467, p. 1052-1053.

Foto': LyonsLab, University of California at Riverside, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1110 De Rijn-Maas vallei: Van riviervallei naar estuarium
Auteur: Dr. Marc Hijma, Tulane University, New orleans, USA

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

Aan het begin van het Holoceen, zo’n 11,700 jaar geleden, stond de zeespiegel meer dan 60 meter lager dan nu. Met enige voorzichtigheid kon men met droge voeten naar Engeland lopen. De Rijn en de Maas stroomden langs Rotterdam in een ondiepe vallei met aan weerszijden hogere dekzandgebieden. 5000 jaar later zag het landschap rondom Rotterdam er volledig anders uit. De zeespiegel was meer dan 50 m gestegen en de riviervallei was veranderd in een estuarium met aan weerszijden een Waddenachtige omgeving. Het landschap was ook flink opgehoogd: een sedimentpakket van maximaal 15 m dik bedekte het landschap uit de ijstijd. Doordat de omgeving van Rotterdam zo dicht bebouwd is zijn er veel grondgegevens over het sedimentpakket aanwezig. Veel van deze gegevens waren echter verspreid over instituten en gemeentes. Tijdens mijn onderzoek heb ik veel deze data verzameld en samengevoegd tot een database; daarnaast zijn ook behoorlijk wat nieuwe boorgegevens verzameld. De database bestaat uit tienduizenden boringen en sonderingen, buitengaatse seismiek, honderden koolstofdateringen en tientallen OSL-dateringen. Met behulp van al deze informatie heb ik de ondergrond van West-Nederland in de vingers gekregen en de verdrinking in kaart gebracht. Het onderzoek is gedaan binnen het departement Fysische Geografie van de Universiteit Utrecht in nauwe samenwerking met TNO Bouw en Ondergrond en Deltares.

Zeespiegelstijging
Nederland kent een goede traditie van zeespiegelonderzoek. Het werk van Saskia Jelgersma en Orson van de Plassche is wereldberoemd en heeft voor West-Nederland een betrouwbare zeespiegelreconstructie van de laatste 7500 jaar opgeleverd. Uit de periode daarvoor is veel minder bekend over zeespiegelstanden, terwijl juist in die periode de verdrinking van de Rijn-Maas vallei begon. Eén van de doelen van mijn onderzoek was daarom om de bestaande zeespiegelcurve zover mogelijk in de tijd door te trekken. Hierbij is gebruikt gemaakt van de beproefde basisveen methode. Het basisveen vormde zich in de vallei en later ook daar buiten als gevolg van de zeespiegelstijging. De vallei vernatte, de getijdeninvloed nam toe en er ontstonden veenmoerassen langs de gemiddelde hoogwaterlijn. Wanneer je de ouderdom en de diepte van het veen weet, weet je dus ook het hoogwaterniveau van die tijd en indien het getijverschil bekend is eveneens het gemiddelde zeeniveau. Dit simpele concept blijkt in de praktijk weerbarstiger. In lagere delen van de vallei ontstond bijvoorbeeld al veen voordat de zee invloed kreeg. Het daar gevormde veen heeft dus geen enkele relatie met een zeespiegelstand. Het is dus heel belangrijk goed de landschappelijke context te weten van het veen dat gedateerd wordt. In Nederland is dit mogelijk doordat er een dicht netwerk van boringen bestaat. Daarnaast groeien de verschillende veensoorten (bijv. bos, riet, zegge, etc.) elk in verschillende waterdieptes, is het getijverschil vaak onbekend en is het basisveen behoorlijk gecompacteerd door de druk van bovenliggende sedimenten. Deze onzekerheden dienen allen goed gewogen en meegenomen te worden in het onderzoek.
Het blijkt dat de zeespiegel in West-Nederland 9000 jaar geleden zo’n 24 m lager stond dan nu. In het navolgende millennium steeg deze naar -13.5 m N.A.P. (~1 m/eeuw!). De snelheid van zeespiegelstijging nam daarna langzaam af doordat de grote landijskappen van Scandinavië en Noord-Amerika weggesmolten waren. Tussen 8000 en 7000 jaar geleden steeg de zee nog met 50 cm/eeuw naar -8 m N.A.P., daarna nam de stijgsnelheid snel af om vanaf het begin van de 19de eeuw weer toe te nemen. De huidig wereldwijdgemiddelde snelheid is 25-30 cm/eeuw. In mijn proefschrift heb ik hierover de volgende stelling opgenomen : “de snelheid van (eustatische) zeespiegelstijging zal de komende eeuwen zeker niet hoger worden dan 1 m/eeuw, de waarde die bereikt werd tijdens het toppunt van het landijssmelt in het vroeg-Holoceen. Modeluitkomsten die anders beweren dienen met een korrel zout genomen te worden ”.


Landschappelijke situatie rond
Rotterdam 9100 jaar geleden


Landschappelijke situatie rond
Rotterdam 7500 jaar geleden


Verdrinking van het landschap
Door de snelle stijging van de zee veranderde het landschap rondom Rotterdam in rap tempo. Op basis van gegevens uit de database heb ik de veranderingen met behulp van kaarten inzichtelijk gemaakt. Aan de hand van twee van deze kaarten zal ik nu de ontwikkelingen bespreken. Cursieve getallen tussen haakjes verwijzen naar een locatie op de kaart.
De eerste kaart (Figuur 1) geeft de situatie van 9100 jaar geleden weer toen de zeespiegel 24 m lager stond dan nu en er nog geen getijdeninvloed was. De Rijn (2), Maas en Schelde (7) stroomden als meanderende rivieren door een ondiep en zeer moerassig dal (5). Aan weerszijden van het dal liggen enkele meters hoger gelegen dekzandgebieden die begroeid zijn met bossen (3). In het dal liggen eerder gevormde stuifduincomplexen (4) hoog en droog in het zompige gebied. Uit de vele archeologische vondsten op de duinen blijkt duidelijk dat dit goede plaatsen voor bewoning waren. Ten westen van de huidige Maasvlakte komen de Rijn, Maas en Schelde samen in een brede riviervlakte (1) waarop veel houtrijke klei wordt afgezet. De kustlijn ligt tientallen kilometers verder de deels droge Noordzee op. Omdat er nog geen verbinding is tussen het zuidelijk deel van de Noordzee (kustgebieden België, Zeeland en Zuid-Holland) en het deel ten noorden van de Waddeneilanden, is het nog steeds mogelijk om vrij gemakkelijk Engeland te bereiken.
De volgende kaart (Figuur 2) toont aan hoe het landschap er 7500 jaar geleden uitzag, compleet anders dus! De zee is in de tussentijd 11 meter gestegen en het getijverschil is 1.5 m. De kustlijn is een stuk naar het oosten opgeschoven en ligt ongeveer 10 km ten westen van de huidige lijn. De kust zit vol zeegaten die in verbinding staan met Waddenzeeachtige gebieden. Ook de moerassen zijn ver naar het oosten teruggedrongen. De Rijn, Maas en Schelde komen samen in een groot en breed estuarium (23, 24). De monding steekt een flink stuk verder in zee dan de Waddeneilanden aan weerszijden. Dit verschil is veroorzaakt doordat in het mondingsgebied veel van de bovengenoemde houtklei in de ondergrond zit. In de voormalige dekzandgebieden bestaat de ondergrond vooral uit zand dat veel gemakkelijker erodeert dan klei, waardoor er dus uiteindelijk een uitstulping ontstaat. Daarnaast voeren de rivieren constant nieuw sediment aan dat er ook voor zorgt dat de terugschrijding van het mondingsgebied relatief langzaam verloopt. Waar de Rijn in het diepere estuarium uitmondt via een complex stelsel van geulen (26) bouwt hij tijdelijk een delta uit (25).

Hoe ging en gaat het verder
Rond 6000 bevond de kustlijn zich op zijn meest oostelijke positie en lag langs de lijn Rijswijk-Voorburg-Voorschoten. Daarna bereikte hij door eerst uit te bouwen en toen weer een stukje terug te gaan zijn huidige positie. Onze kust wordt nu goed beschermd en zal niet veel veranderen in de komende eeuw. Zeespiegel veranderingen zullen onze kust echter blijven beinvloeden en ik hoop dat mijn studie een bijdrage levert aan een beter begrip hoe daarmee om te gaan.

Referenties:
  • Hijma, M. Van Riviervallei naar estuarium.
  • Geobrief,1 2010, pag 15-17.

Met dank aan de redactie van Geobrief, de nieuwsbrief van het KNGMG, waarin bovenstaand artikel oorpsronkelijk is gepubliceerd

1111 Leven met vulkanen, ook in Nederland
Auteur: dr. M. van Bergen, RU-Utrecht

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Wereldwijd leven zo’n 500 miljoen mensen zo dicht in de buurt van vulkanen dat ze de gevaren aan den lijve kunnen ondervinden. Daar horen we in Nederland niet bij, maar de IJslandse aswolk heeft duidelijk gemaakt dat een vulkaanuitbarsting zelfs hier tot ernstige gevolgen kan leiden. Na het stilleggen van het vliegverkeer in grote delen van Europa barstten heftige discussies los over nut en noodzaak van de maatregel. De economische belangen waren immers groot, net als de problemen van de duizenden gestrande reizigers. Waarom mocht er niet gevlogen worden? Hoe lang zou het gaan duren? Was het vliegverbod wel nodig? En wiens schuld was het allemaal? Verschillende spelers werden direct met een nieuw fenomeen geconfronteerd: het Volcanic Ash Advisory Centre (VAAC) in Londen, meteorologische diensten, luchtverkeersleidingen, de Europese luchtvaartautoriteit, Europese ministers van verkeer, vliegmaatschappijen en vliegtuigbouwers. Ondanks alle kennis en technologische verworvenheden kwam een schrikbarende onvoorbereidheid aan het licht.


De pluim van de Eyjafjallajokull
op 19 april 2010 ( Bron:ESA)

Voor aardwetenschappers kwam de gebeurtenis niet echt als een verrassing. De aard, frequentie, reikwijdte en effecten van uitbarstingen op IJsland zijn immers bekend. In de bodem van noord-west Europa zitten allerlei aslaagjes afkomstig van IJslandse vulkanen, en de ernstige gevolgen van de uitbarsting van de Laki in 1783-84 zijn uitgebreid gedocumenteerd aan de hand van historisch, vulkanologisch en meteorologisch onderzoek. Daardoor weten we dat IJslandse erupties nog veel heftiger en langduriger kunnen zijn dan die van de Eyjafjallajökull. Bovendien kunnen ze risico’s inhouden voor de volksgezondheid en de landbouw.

Maar zoals zo vaak is er eerst een ramp nodig om kennis om te zetten in daden. Pas nu wordt in Europees verband nagedacht over betrouwbare procedures om aswolken te monitoren en gevarenzones aan te wijzen. En dit terwijl elders in de wereld routines ontwikkeld zijn en inmiddels een flinke ervaring is opgebouwd om vliegverkeer en aswolken uit elkaar te houden.
In het vulkaanrijke Nederlands-Indië ging het vroeger al net zo. De koloniale overheid was maar moeizaam van de noodzaak te overtuigen dat er systematisch vulkaanonderzoek gedaan moest worden om bevolking, bezittingen en infrastructuur te beschermen tegen de gevaren. De Leidse hoogleraar Escher was een vroege pleitbezorger van een speciale overheidsdienst. Pas toen 5100 slachtoffers waren gevallen bij de uitbarsting van de Kelud in 1919 werd het besluit genomen om een Vulkaanbewakingsdienst in het leven te roepen.
Door alle wetenschappelijke aandacht voor “onze” overzeese vulkanen in de eerste helft van de vorige eeuw heeft een hele generatie Nederlandse mijningenieurs en geologen aan de wieg gestaan van de moderne vulkanologie. Icoon daarvan was natuurlijk KNGMG-erelid Verbeek, die eerder al wereldfaam had verworven door zijn beschrijvingen van de Krakatau uitbarsting. Andere bekende namen waren Fennema, Kemmerling, Taverne, van Es, Stehn, Neumann van Padang, Esenwein en Hartmann. Van Bemmelen was in de eerste jaren van WO-II het laatste Nederlandse hoofd van de Vulkanologische Dienst, de voorloper van het huidige Centre of Volcanology and Geological Hazard Mitigation in Bandung. Ook in Nederland zelf was er grote belangstelling voor vulkaanonderzoek, zoals blijkt uit publicaties van Escher, Brouwer, Umbgrove, Kuenen en anderen. Al dit baanbrekende werk en de rijkgedocumenteerde veldgegevens zijn nog steeds waardevol om toekomstig gedrag van de vulkanen in Indonesië te kunnen voorspellen.
De beperkte mogelijkheden van toen staan in schrille tegenstelling tot de moderne technieken die het vulkaanonderzoek tegenwoordig ter beschikking staan. Het omhoog komen van magma in de Eyjafjallajökull kon al vanaf zo’n 2 maanden voor de eerste uitbarsting van 20 maart nauwkeurig, bijna in real-time gevolgd worden door seismische waarnemingen en geodetische technieken (GPS en InSAR) via satellieten. Ter plaatse werd de hoogte van de aspluim gemonitord met een weerradarsysteem en theodoliet. Met satellietbeelden en metingen van de hoeveelheid SO2 en aerosol via infrarood- en ultraviolettechnieken werd de verspreiding van de aswolk nauwkeurig gevolgd. Zelfs kwam 3-D informatie over hoogte en korrelgrootte beschikbaar. De VAAC voorspelde het traject van de aswolk met modelberekeningen die de basis vormden voor de beslissingen over een vliegverbod. Vanaf de grond en vanuit de lucht werd de verspreiding van asdeeltjes gemeten met lasertechnieken, o.a. bij de KNMI meetmast in Cabauw. Verkenningsvluchten werden uitgestuurd voor visuele waarnemingen aan de aswolk. Het RIVM rapporteerde concentraties sulfaat en fluoride in regenwater die weliswaar licht verhoogd maar ongevaarlijk bleken te zijn.
Alles bij elkaar was de eruptie van de Eyjafjallajökull maar matig explosief (VEI 3-4). Hij bereikte een maximale hoogte van bijna 10 km en produceerde niet overmatig veel as (ca. 0,2 kubieke kilometer). Dit soort erupties zijn voor IJsland niet ongebruikelijk en komen daar eens in de 20-40 jaar voor. De impact bij ons werd vooral veroorzaakt door de wind uit noordelijke en noordwestelijke richting (heerst in ca. 6% van de tijd) en de fijnheid van de as (veroorzaakt door de interactie tussen het magma en het water van de ijskap). Door deze specifieke combinatie van factoren konden de asdeeltjes zich over grote delen van Europa verspreiden.
Onderzoek met verschillende microbeam-technieken in Utrecht liet zien dat asdeeltjes die in Engeland vielen maximaal zo’n 50 micrometer groot waren. De overgrote meerderheid bestond uit kristalletjes van een bonte verzameling mineralen, naast minuscule lavafragmentjes en een klein percentage vulkanisch glas. De mineralogie duidt op een hydrothermaal omgezet silicium-rijk gesteente, mogelijk een restant van de vorige uitbarsting in 1821-1823. Terwijl bij de flankeruptie van 20 maart tot 12 april bazaltische lava uitstroomde, was de aswolk van de centrale phreato-magmatische uitbarsting die op 14 april begon dus heel anders van samenstelling. We vermoeden dat het juvenile magma eerst naar de flank gedwongen werd vanwege een barrière, en pas in het centrale deel naar buiten kon komen nadat de prop explosief was opgeruimd. Het bimodale karakter en de manier waarop de Eyjafjallajökull tot uitbarsting kwam past in het gedragspatroon van de vulkanen in de “Eastern Volcanic Zone”. De chemische samenstelling van de bazalten wijst erop dat hier de IJslandse “mantle plume” gelocaliseerd is.
Aandacht voor vulkanische activiteit zal wereldwijd op de agenda blijven, ook in Nederland. Sinds 10 oktober j.l. zijn er zelfs twee Nederlandse “gemeenten” met echte vulkanen, Saba en St. Eustatius. In tegenstelling tot de andere vulkaaneilanden in de Cariben moeten ze het nog steeds zonder een eigen bewakingsinstantie doen omdat overheidsplannen daarvoor nooit werden uitgevoerd. Eerst wachten op een kleine ramp dan maar?


De krater van de Kelud een klein jaar
na de uitbarsting in 1919
( met dank aan Frans de Geer;
foto: dr G.L.L.kemmerling)

Referenties:
  • Bergen, van, M.,2010. Leven met vulkanen, ook in Nederland. Geobrief 7, 2010:8-9.

Met dank aan de redactie van Geobrief, de nieuwsbrief van het KNGMG, waarin bovenstaand artikel oorpsronkelijk is gepubliceerd

1112 Vroegere opwarming van de aarde zorgde voor een grotere diversiteit van planten in het tropisch regenwoud
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Onderzoek dat mede werd gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) toont aan dat de gevreesde opwarming van de aarde niet per definitie hoeft te leiden tot het verlies van diversiteit in het tropisch regenwoud. Integendeel, toen de aarde 56,3 miljoen jaar geleden (tijdens het zogeheten paleo-eocene thermisch maximum: PETM) zo’n 3-5 0C warmer was dan nu, en het gehalte aan atmosferisch CO2 ongeveer 2,5 maal zo hoog, bleek het tropisch regenwoud een grotere diversiteit aan planten te hebben dan nu.

Het PETM duurde ongeveer 200.000 jaar. Het CO2 -gehalte verdubbelde in ongeveer 10.000 jaar, en ook de opwarming ging zeer snel. In volledige tegenspraak met de onheilsprofetieën die nu worden verkondigd, namelijk dat een groot deel van de flora in het tropisch regenwoud zal verdwijnen om nooit meer terug te keren (er zou een nieuwe massa-uitsterving optreden), blijkt dat de diversiteit van de flora in de periode van opwarming snel toenam en gedurende het PETM zelf ook in stand bleef. Klaus Winter, een wetenschappelijk medewerker van het Smithonian Tropical Research Institute in Panama City, begrijpt daarom de zorgen niet die mensen hebben over een teloorgang van het regenwoud bij verdere temperatuurstijging. Volgens hem zou een wereldwijde klimaatverandering alleen negatief voor het tropisch regenwoud kunnen uitwerken als daar veel frequentere en ernstiger periodes van droogte zouden optreden dan nu het geval is. Het onderzoek wees echter ook uit dat er in het PETM geen sprake was van een significante vermindering van de aanwezige hoeveelheid vocht.

Weliswaar verdwenen tijdens het PETM sommige planten van het toneel, maar de ontwikkeling van nieuwe soorten ging veel sneller, zodat er een netto zeer positieve ontwikkeling optrad. Zo verschenen voor het eerst onder meer de Passifloraceae (passiebloemfamilie, met als huidige representant onder andere de leverancier van de passievrucht, Passiflora edulis) en de Malvaceae (kaasjeskruidfamilie, met als huidige representant onder meer de cacaoboom, Theobroma cacao).


Pollen van angiospermen uit het
paleo-eocene thermisch maximum (PETM).
Foto Francy Carvajal (STRI).


Sporen en pollen uit het PETM.
Foto Maria Carolina Vargas (CPI).


Een en ander kan worden opgemaakt uit de pollen en sporen die werden vrijgemaakt uit boorkernen en handstukken van gesteenten die tijdens het PETM werden afgezet in het huidige Colombia en Venezuela. Die pollen en sporen geven een betrouwbaar beeld van de ontwikkeling van de vegetatie tijdens die uitzonderlijk warme periode.


Ontsluiting van gesteenten uit
het PETM bij Catatumbo (Colombia).
Foto: Carlos Jaramillo (STRI).

Referenties:
  • Jaramillo, C., Ochoa, D., Contreras, L., Pagani, M., Carvajal-Ortiz, H., Pratt, L., Krishnan, S., Cardona, A., Romero, M., Quiroz, L., Rueda, M., de la Parra, F., Moron, S., Green, W., Bayona, G., Mones, C., Quintero, C., Ramirez, R., Mora, G., Schouten, S., Bermudez, N.R., Parr, F., Alvarán, M., Osorno, J., Crowley, J., Valencia, V. & Vervoort, J., 2010. Effects of rapid global warming at the Paleocene-Eocene boundary on neotropical vegetation. Science 330, p. 957-961.

Foto's: Smithsonian Tropical Research Institute (STRI), Panama City (Panama) en het Instituto Colombiano de Petróleo (CPI), Bucaramanga (Colombia).

1113 Nieuwe ideeën over diepste aardmantel
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Even boven de grens van aardkern en aardmantel komen enkele zones voor waarin seismische golven een extreem lage snelheid hebben: ongeveer 30% lager dan in dit onderste deel van de aardmantel normaal is. Deze zones werden bijna 20 jaar geleden ontdekt, op een diepte van ongeveer 2900 km. De (kennelijk niet met elkaar verbonden) zones zijn een paar kilometer tot enkele tientallen kilometers dik, en strekken zich lateraal uit over afstanden tot zo’n 100 km.

De lage voortplantingssnelheid van schokgolven in deze zones moet een fysische reden hebben, maar de tot nu toe gegeven mogelijke verklaringen zijn geen van alle echt afdoende. De meest aangehangen geofysische verklaring was tot nu toe dat de zones zouden bestaan uit vloeistofhoudende (dus deels opgesmolten) gesteenten. In dit onderste deel van de aardmantel is het gesteente namelijk weliswaar vast gesteente, maar dat gesteente is vanwege de hoge temperatuur plastisch. Bij lokaal nog hogere temperaturen zou er daarom in theorie gedeeltelijk opsmelting kunnen optreden, wat zou betekenen dat er een vloeistof aanwezig zou zijn. Op basis van natuurkundige wetten zouden deze zones met vloeistof inderdaad seismische golven langzamer laten passeren dan plaatsten zonder vloeistof.

Dat toch niet alle geofysici deze verklaring aanvaarden, komt doordat noch de temperatuur noch de samenstelling van deze zones goed bekend is. Een belangrijk tegenargument is ook dat het te verwachten zou zijn dat deze zones dan juist aanwezig zouden zijn waar mantelpluimen uit het grensgebied van mantel en kern opstijgen, maar lang niet onder alle plaatsen waar dergelijke mantelpluimen voor hot spots aan het aardoppervlak zorgen (bijv. Hawaii) komen dergelijke zones voor.

Dat leidde bij enkele onderzoekers tot de opvatting dat er wellicht helemaal geen sprake is van vloeistof. Als het gesteente geheel vast (maar plastisch) zou zijn, dan zou namelijk ook een duidelijk andere gesteentesamenstelling dan waarvan men tot nu toe uitging kunnen leiden tot een significant verlaagde snelheid van passerende seismische golven. De vraag was natuurlijk wat dan die andere samenstelling zou moeten zijn. Daarbij lag het voor de hand dat er magnesium en ijzer bij betrokken zouden zijn, omdat er overtuigende aanwijzingen zijn dat de aardmantel, althans in het bovenste deel een peridotiet-samenstelling heeft.

Uiteindelijk werd besloten om aan de slag te gaan met ijzerrijke magnesium/ijzer-oxiden [(MgFe)O], wat overeenkomt met het mineraal periklaas aan het aardoppervlak. Een klein monster van dit materiaal werd in een zogeheten anvil cell (aambeeld-cel) samengeperst tussen twee diamanten bij een maximale druk van 121 GPa, wat overeenkomt met de druk op ongeveer 2700 km diepte.


De cel waarin het materiaal
werd samengeperst en bestudeerd.


De cel in de opgestelde onderzoeksapparatuur;
röntgenstraling komt verticaal binnen,
en de afgebogen röntgenstraling komt
radiaal naar buiten.


Normaliter worden materialen stijver wanneer de druk toeneemt, waardoor seismische golven er juist sneller door passeren. Bij de proefnemingen bleek de snelheid bij een druk van iets minder dan 28 GPa echter juist met zo’n 10% af te nemen. Pas bij een druk van 50-60 GPa nam de golfsnelheid weer tot een ‘normale’ waarde toe. Een andere opvallende bevinding was dat het materiaal ook bij zeer hoge druk goed verder samendrukbaar bleek. Dat was ook nog het geval bij 121 GPa, de druk waarbij de diamanten het begaven. Een dergelijke samendrukbaarheid bij hoge druk is uiterst ongewoon. De onderzoekers denken dat zowel de lage golfsnelheid als de blijvend goede samendrukbaarheid bij hoge druk samenhangen met magnetische overgangen.

Een en ander betekent dat het voorkomen van materiaal met een periklaas-samenstelling dicht bij de aardkern een verklaring kan bieden voor de zones met lage snelheden van seismische golven. Het beteken echter niet dat per definitie de verklaring basis van vloeistofvoorkomens onjuist is. Belangrijk is echter dat ‘periklaas-voorkomens’ op die diepte van belang zijn voor de reconstructie van de thermochemische evolutie van de aarde in het verre verleden. De voorkomens zouden restanten kunnen zijn van grootschalige opsmeltingen die miljarden jaren geleden binnenin de aarde kunnen hebben plaatsgevonden. Een ijzerrijk oxide in contact met de ijzeren aardkern zou zeker gevolgen hebben gehad voor de ontwikkeling van het aardmagnetisch veld, en daarmee ook voor de dynamowerking die een gevolg is van de verschillen in samenstelling en rotatiesnelheid van buitenkern en binnenmantel.


Onderzoekleidster June Wicks.

Referenties:
  • Wicks, J.K., Jackson, J.M. & Sturhahn, W., 2010. Very low sound velocities in iron-rich (Mg,Fe)O: implications for the core-mantle boundary. Geophysical Research Letters 37, doi:10.1029/2010GL043689, 5 pp.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door June Wicks, Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1114 Komodovaraan verwant met fossiele hagedis uit Afrika
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Draken bestaan, al hebben ze niet alle eigenschappen uit de talrijke Middeleeuwse legendes. De komodovaraan (Varanus komodoensis), die meters lang kan worden, is een hagedis die echter in veel opzichten uiterlijk op een draak lijkt, en het is dan ook geen wonder dat zijn Engelse naam komodo dragon (komododraak) is. Ook zijn gelijkenis met dino’s is frappant. Het dier komt alleen nog in Indonesië voor, waar zijn leefgebied in de laatste eeuwen echter ook sterk in omvang is afgenomen.


De komodovaraan (Varanus komodoensis).


Varanus salvator, een bij het water levende
soort uit het Lichfield National Park in Australië.


Varanen komen ook elders in Azië en Afrika voor, maar hoe hun voorouders zijn geëvolueerd en waar dat gebeurde, was onduidelijk omdat er nauwelijks fossiele restanten van dit taxon (de Varanidae) bekend zijn. Daarin is nu verandering gekomen doordat in een woestijngebied meer dan honderd wervels van een fossiele varaan zijn gevonden. Die wervels zijn gedateerd als 33 miljoen jaar oud (Laat-Eoceen en Vroeg-Oligoceen).


De vindplaats van de fossiele
wervels in Fayum-woestijn in Egypte.


wervels uit de hals
(boven: recent; onder fossiel).


De fossiele wervels vertonen volgens de onderzoekers een zo grote gelijkenis met die van de huidige varanen - en speciaal met de komodovaraan - dat het heel nauwe verwanten moeten zijn. Dat is opvallend, want de oudste fossiele restanten die aan de komodovaraan worden toegeschreven zijn slechts zo’n 700.000 jaar oud. Dit zou betekenen dat deze varaan in enkele tientallen miljoenen jaren niet of nauwelijks is veranderd, en dus met recht als levend fossiel kan worden beschouwd.


wervels uit de rug
(boven: recent; onder fossiel).


wervels uit de staart
(allemaal fossiel).


Toch moet er in die lange tijd wel iets gebeurd zijn, want de fossiele wervels werden gevonden in Egypte, in de Fayum-woestijn. Dat is min of meer de tegenpool van Indonesië waar de komodovaranen nu leven. Deze varanen moeten vroeger dus hetzij een veel grotere verspreiding hebben gehad dan nu, of ze zijn - om wat voor reden dan ook - in de loop der tijd ver gemigreerd.

De fossiele varaan, waaraan nog geen officiële naam is toegekend, was meer dan anderhalve meter lang. Het moet een goede zwemmer zijn geweest, en het is dus geen wonder dat de fossiele wervels werden gevonden in een door winderosie uitgeblazen vlakte die ooit de bodem van een rivier of en meer moet zijn geweest. Of het dier volledig in het water leefde, of deels op het land, is vooralsnog onduidelijk, maar sommige recente varanen, zoals Varanus salvator, zijn ook uitstekende zwemmers.

De fossiele varaan leefde duidelijk in of bij zoet water. Het lijkt dan ook uitgesloten dat die varaan uit Afrika naar Indonesië is gezwommen. Daarbij moet worden bedacht dat Afrika van 100 tot 12 miljoen jaar geleden volledig geïsoleerd in de oceaan lag. De onderzoekers opperen de mogelijkheid dat de migratie gedurende miljoenen jaren plaatsvond doordat kleine landmassa’s of kleine aardschollen zich van Afrika afsplitsten en van positie veranderden, daarbij hun fauna en flora met zich meevoerend.

Dat is een intrigerende hypothese. Vanwege het voorkomen van min of meer nauw verwante dieren in Azië en Afrika (o.a. bepaalde zoetwatervissen, maar ook varanen!) werd to nu toe namelijk algemeen aangenomen at deze dieren vanuit Azië naar Afrika zijn gemigreerd. Dat lijkt nu dus juist omgekeerd.

Referenties:
  • Holmes, R.B., Murray, A.M., Attia, Y.S., Simons, E.L. & Chatrath, P., 2010. Oldest known Varanus (Squamata: Varanidae) from the Upper Eocene and Lower Oligocene of Egypt: support for an African origin of the genus. Palaeontology 53, p. 1099-1110.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Rob Holmes, Department of Biological Sciences, University of Alberta, Edmonton (Canada).

1115 Tyrannosaurus rex was kannibaal
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Tyrannosaurus rex wordt algemeen beschouwd als een schrikwekkende rover die andere dino’s de stuipen op het lijf moet hebben gejaagd. Het ziet er echter naar uit dat deze dieren ook elkaar niet versmaadden. Die ontdekking werd gedaan toen een onderzoeker een aantal dino botten uit museumcollecties onderzocht om na te gaan welke zoogdieren zich destijds stortten op de karkassen van omgekomen dino’s. Daarbij stuitte de onderzoeker, Nick Longrich, op een bot met zeer grote groeven. Alle grote vleesetende dieren zouden in principe dergelijke knaagsporen op een bot hebben kunnen achterlaten. Gezien de ouderdom van het bot (65 miljoen jaar) en de plaats van herkomst (westelijk Noord-Amerika) was echter zonder meer duidelijk dat er geen enkel zoogdier destijds ter plaatse leefde dat dergelijke diepe groeven bij het afknauwen van het bot had kunnen maken. Het enige dier met tanden die groot genoeg waren om dergelijke groeven achter te laten was Tyrannosarus rex.


Sue, waarschijnlijk het beroemdste
specimen van T. rex.


Het bijtspoor van T. rex.


Het bot paste dus niet in de studie naar knaagsporen die door zoogdieren waren achtergelaten, maar toen hij het bot wilde wegleggen, realiseerde Nick Longrich zich dat het aangevreten bot zelf ook van een T. rex was. Hij begon daarom in meer museumcollecties naar botten van de kolossale rover te zoeken, en vond daarbij in totaal drie botten uit een voet (waarbij 2 tenen) en een bot uit een poot die ook knaagsporen van een soortgenoot vertoonden.

De conclusie die daaruit getrokken moet worden is dat T. rex zich niet alleen met andere dieren voedde, maar ook met soortgenoten. Hij was dus een kannibaal. Uit de sporen valt overigens niet op de maken of de dieren waarvan de botten bijtsporen vertonen nog in leven waren toen ze als voedsel dienden, of dat het om al gestorven exemplaren ging. In het eerste geval zou het kunnen gaan om dieren die met elkaar vochten, waarbij de winnaar de verliezer als smakelijk hapje beschouwde. Dat is ook nu niet ongebruikelijk in de dierenwereld: roofdieren pogen vaak hun concurrerende soortgenoten uit te schakelen en houden er zo zelf ook nog een goede maaltijd aan over.

Longrich houdt het er echter op dat de botten waarschijnlijk pas werden aangeknaagd nadat het slachtoffer was overleden. De reden is dat het weinig waarschijnlijk is dat de overwinnaar van een gevecht eerst de voet of de poot eet als er zoveel vlees voorhanden is. Hij meent dat de winnaar zich eerst tegoed zal hebben gedaan aan het beste vlees, en pas later, als hij weer honger kreeg, naar het karkas terugkeerde om zijn honger te stillen met wat er nog was overgebleven (ook andere aaseters, waaronder veel zoogdieren, zullen het karkas immers snel hebben ontdekt). T. rex was waarschijnlijk dus niet alleen een kannibaal, maar ook (althans gedeeltelijk) een aaseter.

Tot nu toe was van slechts één geslacht van de dino’s, Majungatholus, bekend dat het kannibalen waren. Nu ook T. rex dat lijkt te zijn geweest, is het zeker niet uitgesloten dat veel meer dino’s zich aan kannibalisme hebben schuldig gemaakt.

T. rex was waarschijnlijk
ook een aaseter.

Referenties:
  • Longrich, N.R., Homer, J.R., Erickson, G.M. & Currie, Ph.J., 2010. Cannibalism in Tyrannosaurus rex. PLoS ONE 5 (10): e13419. doi:10.1371/journal.pone.0013419, 6 pp.

Foto van het bijtspoor: Nicholas Longrich / Yale University, New Haven, CT (Verenigde Staten van Amerika).

1116 Groen-blauwe zeestroom wervelingen voor kust van Namibië
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan)

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !

Waar min of meer tegengesteld gerichte zeestromen zijdelings met elkaar in contact komen, ontstaan grote wervelpatronen die soms een doorsnede van honderden kilometers hebben. Zulke grote patronen zijn uiteraard goed te observeren met satellieten, maar op satellietfoto’s zijn ze vaak niet goed zichtbaar op ‘normale’ opnames omdat de kleurverschillen tussen de diverse waterstromen - en dus ook in het wervelpatroon - te gering zijn. Soms vertonen bepaalde zeegebieden of zeestromen echter een afwijkende kleur. Dat is bijvoorbeeld het geval bij grootschalige planktonbloei.

Dergelijke planktonbloei treedt regelmatig op in de Atlantische Oceaan voor de kust van Namibië. Dat is het gevolg van opwelling van koud dieptewater dat de juiste voedingsstoffen voor algen bevat. Die opwelling zorgt ook voor ter plaatse ‘afwijkende’ stromingsrichtingen, wat ertoe leidt dat er regelmatig wervelpatronen voor de Namibische kust optreden. Als er sprake is van planktonbloei, dan heeft het water waarin dat plankton is geconcentreerd, gewoonlijk een andere kleur dan het ‘normale’ zeewater. In dat geval zijn de wervelingen goed zichtbaar op satellietopnames.

De kleur van het planktonrijke water kan variëren, afhankelijk van het type plankton dat plotseling in gigantische hoeveelheden aanwezig is. Het is meestal groenig of wit. Op 21 november nam de Terra-satelliet van NASA met de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) een fraai gekleurde werveling waar die twee kleuren vertoonde: diepblauw en groenblauw. De afzonderlijk gekleurde delen in de werveling wijzen erop dat er mogelijk twee afzonderlijke kleuringsbronnen zijn. De donkerblauwe kleur is waarschijnlijk de oorspronkelijke kleur van het opwellende dieptewater. De groenige kleur is mogelijk te danken aan geleidelijke menging van dat planktonrijke, koude dieptewater met water waar iets anders inzit.

Daarvoor zijn duidelijke aanwijzingen. Iets verder naar het zuiden, ook voor de kust van Namibië, wordt regelmatig grote hoeveelheden zwavelwaterstof (H2S) gevormd (zie ook Geonieuws 842). Dat is een gevolg van de zuidwaarts gerichte zeestromen van zuurstofarm water die in aanraking komen met het planktonrijke opgewelde dieptewater. Omdat de bacteriën die afgestorven plankton opeten ook zuurstof gebruiken, wordt het water dat uit het noorden komt vrijwel zuurstofloos. In dat zuurstofloze water komen anaerobe bacteriën tot ontwikkeling die zwavelwaterstof produceren. Wanneer de zwavelwaterstof in aanraking komt met het zuurstofrijke dieptewater, slaat de zwavel neer. De zwavel heeft een gele kleur, en de gele zwavel kleurt het donkerblauwe dieptewater groen. Afhankelijk van de hoeveelheid zwavel wordt het dieptewater dus meer of minder groenig.

Op de satellietopname zijn geen echt geel gekleurde vlakken te vinden. Het kan dus ook zijn dat zwavel geen rol speelt, maar dat het gaat om lichtgroen gekleurd plankton, bijv. bepaalde soorten algen. Natuurlijk valt ook niet uit te sluiten dat beide factoren een rol spelen. Hoe dan ook, de foto met het woestijnachtige kustgebied van Namibië, een wolkenband evenwijdig aan de kust, en een goed ontwikkelde werveling, is prachtig.


De werveling in zee voor de kust
van Namibië.

Referenties:
  • Scott, M., 2010. Brigh waters off the Namibian coast. NASA Earth Observatory, http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=47178&srcnha.

Foto: Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team, NASA.

1117 Cambrische explosie te danken aan toenemend zuurstofgehalte op zeebodem ?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Zo’n 17 miljoen jaar na het begin van het Cambrium vond een explosie plaats van levensvormen met een hard inwendig skelet of harde uitwendige bescherming (pantsers, schelpen). Over de oorzaak van deze ‘Cambrische explosie’ is veel onderzoek gedaan (zie bijv. Geonieuws 1109) maar veel is nog onduidelijk. Zo merkte Charles Darwin in zijn fameuze boek ‘On the origin of species’ al op dat de plotselinge verschijning van zoveel sterk uiteenlopende nieuwe diergroepen in tegenspraak was met zijn evolutietheorie; die gaat er immers vanuit dat nieuwe soorten zich geleidelijk via evolutionaire patronen ontwikkelen. Een ‘explosie’ van nieuwe levensvormen past daar niet in.


Steenkern van Mellopegma,
een mollusk uit het vroegste Cambrium.


Stekel van een nog raadselachtig
fossiel behorend tot de Chancelloriidae,
uit het vroegste Cambrium.


Onderzoekers hebben nu systematisch uitgezocht wanneer de Cambrische explosie plaatsvond op en onder welke omstandigheden dat gebeurde. Daarbij werd gebruik gemaakt van nieuwe, verfijnde methoden om sedimenten uit diverse gebieden (Siberië, Mongolië, China en Marokko) met elkaar te correleren (o.a. koolstof-isotopen diversificatie).

Uit dit onderzoek komt een opzienbarende - en voor de evolutietheorie geruststellende - conclusie: de eerder veronderstelde plotselinge explosie blijkt helemaal niet zo plotseling te zijn geweest. In plaats van een plotselinge gebeurtenis omstreeks 17 miljoen jaar na het begin van het Cambrium blijkt bijna de helft van de nieuwe diergroepen met harde skeletten of schalen zich al in de eerste 10 miljoen jaar van het Cambrium te hebben ontwikkeld. En ook na de eerder veronderstelde plotselinge verschijning van al die nieuwe diergroepen blijken de nieuwe verschijningen te zijn doorgegaan. De ‘explosie’ blijkt al met al zo’n 20 miljoen jaar te hebben geduurd. Het was dus niet zozeer een explosie als wel een schitterend vuurwerk.

Niet alleen bepaalden de onderzoekers met veel meer nauwkeurigheid - en op veel grotere schaal - dan voorheen op welk moment nieuwe diergroepen verschenen, maar ook stelden ze de condities vast waaronder de nieuwe groepen zich ontwikkelden, en wat de geologische context was. Dat deden ze door analyse van de sedimenten waarin de vroegste fossielen voorkwamen. Daarbij bleek dat gedurende het hele interval van 20 miljoen jaar waarin de ‘explosie’ plaatsvond, de zeespiegel steeg. Of dat rlevant was, is moeilijk te zeggen. Waarschijnlijk niet, want er zijn in de loop van de geologische geschiedenis talrijke perioden van langdurige zeespiegel stijging geweest, zonder dat kon worden vastgesteld dat daarmee een opvallende toename van nieuwe soorten gepaard ging. Waarschijnlijk wel relevant is de bevinding dat gedurende deze 20 miljoen jaar durende periode ook een voortdurend verdere toename van de hoeveelheid beschikbare zuurstof optrad in het grensgebied tussen water en sediment in ondiepe zeeën.


Onderzoekers John Moore en Susannah Porter
bij een beeldscherm met een huidplaat van
mogelijk een siphonogonuchitide, een nog
raadselachtig dier uit het vroegste Cambrium.

Referenties:
  • Maloof, A., Porter, S.M., Moore, J.L., Dudás, F.Ö., Bowring, S.A., Higgins, J.A., Fike, D.A. & Eddy, M.P., 2010. The earliest Cambrian record of animals and ocean geochemical change. Geological Society of America Bulletin 122, p. 1731-1774.

Foto’s fossielen: Susannah Porter, UCSB; foto onderzoekers: George Foulsham, Office of Public Affairs, University of California, Santa Barbara, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1118 Uitgestorven dolfijn vernoemd naar Hoekman
Auteur: Gerrit Hakvoort, redacteur Visserijnieuws

Ex-visserman Albert Hoekman is vernoemd. Platalearostrum hoekmani ofwel Hoekmans stompsnuitdolfijn, een nieuw ontdekt uitgestorven zoogdier uit de Noordzee.


Albert Hoekman bij zijn collectie

Albert Hoekman (45) leeft van dode bijvangst. Vrijwel elke vrijdag is hij te vinden op een van de Hollandse of Zeeuwse havens, het meest in Stellendam. Daar koopt hij fossielen en botten op die Noordzeekotters hebben bijgevangen. Met name de zuidelijke Noordzee geldt als een rijke vindplaats. Vissers bellen hem vanaf zee. Hoekman zelf was zeventien jaar visserman (op de UK 64, UK 317 en PD 43), kwam toen in dienst van Klaas Post (Fiskano), en is enkele jaren terug als zelfstandig handelaar verder gegaan met Eurocape. Zelf spaart hij botten met een afwijking. De liefde voor fossielen en botten kreeg hij door van vishandelaar Post, die als verzamelaar en amateur-paleontoloog grote bekendheid geniet.


Botje van Platalearostrum hoekmani


Reconstructie Platalearostrum hoekmani


Bizar
Twee jaar terug haalde Hoekman een lading botten van de GO 28 op. Bij het sorteren stuitte hij op een bovenkaak die hij niet goed kon thuisbrengen. Een klein botje overigens, niet groter dan pakweg twintig centimeter. Post verbleef destijds in Peru, waar een uitgestorven roofpotvis werd ontdekt. Eerder dit jaar ook wereldnieuws. Post ging na terugkomst met de kaak op onderzoek uit, en een groot aantal internationale wetenschappers boog zich er over. Met als conclusie dat de kaak van een niet eerder beschreven griendsoort moet zijn geweest. Het nieuws werd afgelopen week officieel bekendgemaakt door het Natuurhistorisch Museum Rotterdam. Post zelf was in China voor de opening van een nieuwe zalmfabriek, waar hij mede-aandeelhouder van is.
De Platalearostrum hoekmani is een vier tot zes meter lang, inmiddels uitgestorven zeezoogdier, met een unieke lepelvormige en extreem korte snuit. De bovenkaken steken zover naar buiten dat de kop een bizar, ballonvormig uiterlijk gehad moet hebben. Fossiele overblijfselen van deze dolfijnsoort zijn nog nergens anders gevonden. De GO 28 ving het zwaar gefossiliseerde stukje bot op 11 november 2008 bewesten de Bruine Bank, daar waar dankzij de stroming veel botten aan de oppervlakte komen. In Rotterdam is een fraaie reconstructie op schaal van de karakteristieke kop van de stompsnuitdolfijn gemaakt. Het gevonden bot is een deel van de snuit, en is te zien in de expositie ´Opgeraapt, Opgevist, Uitgehakt´ van het Rotterdamse museum.

Klaas Post en Erwin Kompanje publiceerden hun bevindingen op 2 november in Deinsea, het wetenschappelijke jaarbericht van het Natuurhistorisch Museum Rotterdam. Post en Kompanje zijn beiden honorair-conservator van het Natuurhistorisch Museum Rotterdam. Post beheert er de collectie zoogdierfossielen en heeft zich gespecialiseerd in fossiele walvissen, dolfijnen en zeehonden. Kompanje werkt aan de collectie recente zoogdieren en is kenner van ziekelijke afwijkingen in skeletten van zeezoogdieren. Hij stelde vast dat de unieke snuitvorm van de Hoekmans stompsnuitdolfijn niet het gevolg is van een botwoekering.
Hofleveranciers
Hoekman koopt wekelijks gemiddeld twintig kisten met botten van vissers. Tachtig procent daarvan gaat overigens weer in het vuilnis. De mooiste stukken prepareert hij en verkoopt deze wereldwijd. Voor de handel moet Hoekman het van de massa hebben. Heel veel mammoetkiezen bijvoorbeeld, waar in Amerika bijvoorbeeld mesheften van gemaakt worden. Musea en verzamelaars kopen ook. Soms zitten er topstukken tussen. Bijvoorbeeld een gave slagtand, groot dijbeen, gewei van een wisent, of een complete bovenkaak. Hoekman wijst op een exemplaar dat door de OD 7 is gevangen in de Eurogeul. Schipper Jaap Kleijn beschouwt hij als een van zijn hofleveranciers.
In twee afslagkisten liggen een aantal grote donkerbruine botten. Tijdens baggerwerk in Brabant naar boven gekomen. Hoekman en Post denken dat het van een walvis moet zijn. Maar kunnen de botten verder nog niet goed thuisbrengen. Weer een nieuwe soort?

Referenties:
  • Visserijnieuws, 8 november 2010

Met dank aan de redactie van Visserijnieuws, waarin dit artikel oorspronkelijk werd gepubliceerd

1119 ‘Onaardse’ bacterie kan arsenicum gebruiken i.p.v. fosfor
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over het Milieu !

Voor het leven op aarde zijn zes chemische elementen van fundamenteel belang: koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor (CHONSP). Deze zes elementen zijn onder meer onmisbaar voor drie essentiële componenten: DNA, eiwitten en vetten. Bij het zoeken naar buitenaards leven wordt dan ook vooral op de aanwezigheid van de zes bovenstaande elementen gelet. Onderzoekers die naar buitenaards leven speuren (astrobiologen) komen echter steeds meer tot het inzicht dat buitenaards leven wel eens ‘vreemd’ zou kunnen zijn, en op andere chemische bouwstenen gebaseerd. Daarbij lijkt fosfor een kandidaat voor mogelijke vervanging, omdat het van de zes genoemde elementen samen met zwavel in de minst grote hoeveelheden is vereist. Als mogelijke vervanger van fosfor is wel arsenicum gesuggereerd; dit element staat in het zogeheten periodiek systeem namelijk direct onder fosfor, wat inhoudt dat de twee elementen zich in veel opzichten (vrijwel) gelijk gedragen. Toch is arsenicum voor vrijwel alle aardse organismen behoorlijk giftig; het vormt dan ook geen belangrijke bouwsteen van het leven.

Op andere planeten zou dat echter wel het geval kunnen zijn. Daarom besloten onderzoekers, al dan niet direct betrokken bij NASA, die in deze hypothese - waarover vorig jaar voor het eerst werd gepubliceerd - waren geïnteresseerd, om op aarde te gaan zoeken naar dergelijke organismen. Daarvoor hoefden ze natuurlijk niet te zoeken onder de ‘normale’ organismen, maar was het uitgangspunt dat dergelijke organismen alleen te vinden zouden zijn in voor de aarde uitzonderlijke milieus. Een team van NASA-specialisten, astrobiologen van universiteiten en medewerkers van de Amerikaanse Geologische Dienst is vervolgens op zoek gegaan. Met succes!


Een bijna onaardse opname van Mono Lake,
waaruit de ‘onaardse’ bacterie afkomstig is
(foto NASA).

De onderzoekers kwamen terecht bij Mono Lake, een meer in het oosten van California dat al zo’n 50 jaar lang van de aanvoer van zoet water is verstoken. Door verdamping is het water behoorlijk zout geworden, het heeft een lage zuurgraad en het bevat een ongewoon hoge concentratie arsenicum. Uit het bodemsediment werden micro-organismen bemonsterd, die uiteraard aan deze ongewone omstandigheden moesten zijn aangepast. Eén van die organismen was een tot de Gammaproteobacteria behorende stam, GAFJ-1. Deze werd door de onderzoekers geïsoleerd en in het laboratorium verder opgekweekt.


Onderzoekleidster Felisa Wolfe-Simon
inspecteert genomen monsters.


‘Torens’ van tufsteen langs Mono Lake
(foto Lee Vining)


Dat opkweken gebeurde op twee manieren: op de klassieke wijze waarbij de voedingsbodem een ruime hoeveelheid fosfor bevatte, en op een voedingsbodem met weinig fosfor maar met een aanzienlijke hoeveelheid arsenicum. Niet alleen de eerste methode leverde nieuwe generaties op, maar de tweede manier deed dat ook. Toen de onderzoekers aan deze tweede groep een substraat gaven waarin geen fosfor meer zat maar wel arsenicum, bleken de bacteriën zich verder te vermenigvuldigen, zonder dat er aanwijsbare verschillen met de ‘klassieke’ exemplaren optraden. Uit analyse van de ‘arsenicum-bacteriën’ bleek dat ze inderdaad arsenicum in plaats van fosfor gebruikten om nieuwe bouwstenen te vormen voor nieuwe cellen.


Kolonie van de bacteriën GAFJ-1
op een arsenicumhoudende voedingsbodem
(foto Jodi Switzer Blum).


Kolonie van de bacteriën GAFJ-1
op een fosforhoudende voedingsbodem
(foto Jodi Switzer Blum).


Deze ontdekking geeft niet alleen aan dat buitenaards leven het in principe zonder fosfor kan stellen, maar ook dat zich op aarde primitief leven kan ontwikkelen (en zich misschien ook werkelijk ontwikkeld heeft) dat gebaseerd is op andere chemische elementen dan degene die tot nu toe onmisbaar voor leven werden geacht. Het lijkt ook zeker niet uitgesloten dat, met deze bevindingen in het achterhoofd, gestructureerd onderzoek naar dergelijke micro-organismen zal leiden tot - mogelijk talrijke - vondsten van andere micro-organismen die het ook zonder één of meer van de ‘essentiële’ chemische elementen kan stellen.

OPMERKING

Het onderzoek heeft inmiddels, vooral vanuit Nederland, wel kritiek te verduren gekregen. Zo stelt onder meer Huub Schellekens, medisch microbioloog en hoogleraar farmaceutische biotechnologie aan de Universiteit Utrecht, dat ook bij de ‘fosfor-vrije’ proef nog voldoende fosfor in de voedingsbodem zou hebben gezeten om de bacterie te laten groeien. Ook op die kritiek is inmiddels weer kritiek geuit. Het lijkt dan ook verstandig om af te wachten of de kritiek van Schellekens c.s. doorwrocht genoeg is om tot een ‘officieel’ commentaar in Science te leiden.

Referenties:
  • Wolfe-Simon, F., Blum, J.S., Kulp, Th.R., Gordon, G.W., Hoeft, S.E., Pett-Ridge, J., Stolz, J.F., Webb, S.M., Weber, P.K., Davies, P.C.W., Anbar, A.D. & Oremland, R.S., 2010. A bacterium that can grow using arsenic instead of phosphorus. Science Express, doi:10.1126/science.1197258.

Foto’s (indien niet anders vermeld): Henry Bortman.

1120 Groeve Hambach - het grootste 'zwarte gat' van Europa
Auteur: Dr. W.J. Evert van de Graaff

Klik hier voor alle artikelen over Olie, Gas & Mijnbouw !

In mijn agenda staat op 1 september: Hambach-excursie! Die dag zorgvuldig vrij gehouden en zelfs extra thuishulp geregeld voor mijn tijdelijk minder ambulante vrouw. De kans om de grootste groeve van Europa te bezoeken laat ik me niet ontgaan. Met de PGK heb ik al eerder Tagebau Hambach bezocht, maar om er met de Sedimentologische Kring nog een keer rond te kunnen kijken is toch een buitenkans.

Hambach ligt tussen Aken en Keulen; de groeve heeft een oppervlak van ongeveer 4 bij 6 km en en is zo’n 400 m diep. Onderin wordt een bijna 100 m dikke bruinkoollaag afgegraven. Het is een van de allergrootste dagbouwmijnen ter wereld en qua afmetingen vergelijkbaar met de teerzandwinningen in West-Canada. Voor een soft rock geoloog die in de energiesector werkt, is het gewoon een feest om op zo’n plek een dag te mogen rondkijken. Eigenlijk net zo iets als voor mijn vrouw en dochters een dagje samen winkelen bij Harrods in Londen.

De avond te voren was gezellig; met een paar oude bekenden, geholpen door een paar pilsjes hebben wij enkele hardnekkige wereldproblemen opgelost (althans voor de duur van het gesprek). De volgende ochtend in konvooi naar Hambach, waar onze wetenschappelijke gids, Dr. Hans Kemna, en onze gastheer, Herr Bauendahl, stonden te wachten.


‘Rangeerterrein’ van de transportbanden.
Zand, klei en grind worden afgestort via
de transportbanden die eerst schuin
omhoog en dan naar rechts gaan. De
bruinkool (ligniet) gaat via de serie
transportbanden links op de foto naar
het distributiecentrum.


Deze graafmachine wordt door vier man
bediend en graaft gemiddeld per dag
100.000 ton bruinkool af.


Uitzicht

Wij begonnen de excursie op een hoog punt met uitzicht op het complex. Hambach is de grootste groeve in de omgeving. De bruinkool, die onder enkele honderden meters fluviatiele zanden van Boven-Pliocene tot Onder-Pleistocene ouderdom ligt, gaat via transportbanden en treinen linea recta naar enkele grote elektriciteitscentrales die, net als de groeve zelf, eigendom zijn van RWE Power. In 2008 werd 24% van de in Duitsland opgewekte elektriciteit uit bruinkool gegenereerd. Dat is iets meer dan de uit kernenergie opgewekte stroom en ruim meer dan uit andere fossiele energiedragers, zoals steenkool, aardolie, aardgas, werd gewonnen. Ter vergelijking: windmolens en waterkrachtcentrales leverden tezamen niet meer dan 10% van de in Duitsland opgewekte stroom.

Milieu

De milieueffecten van deze grootschalige winning van bruinkool zijn niet gering. Zo wordt er zo nu en dan een dorp geheel afgebroken, de inwoners worden elders weer gehuisvest, om het gebied vrij te geven voor bruinkoolwinning. Ook het ontwateren van de groeve heeft tot ver in de omtrek – ook in Nederland – invloed op het grondwaterpeil, om van de CO2-uitstoot bij de verbranding van de bruinkool maar te zwijgen. Voor Duitsland, dat arm is aan olie en aardgas, is er op korte termijn – en volgens mij ook op langere termijn – echter geen alternatief voor het gebruik van bruinkool om stroom op te wekken. Zelfs niet als de ‘Atomausstieg’ door Angela Merkel inderdaad wordt uitgesteld. Mijn persoonlijke inschatting is dat de bruinkolenwinning in deze regio qua betekenis voor Duitsland enigszins vergelijkbaar is met die van het Groningen gasveld voor Nederland: energie uit eigen bodem = betaalbare energie + leveringszekerheid.


De 100 m dikke bruinkoollaag in het
‘zwarte gat’ van Tagebau Hambach.

Superlatieven

De wijze waarop de bruinkool wordt gewonnen is alleen te beschrijven met superlatieven. De graafmachines, waarmee zowel het dekterrein als de bruinkool wordt afgegraven, zijn gigantisch. Er zijn acht graafmachines, waarvan de kleinste twee tot 110.000 m3 per dag kunnen afgraven en de vijf grootste 240.000 m3 per dag. Die vijf grootste wegen elk 13.500 ton, zijn 69 m hoog en 240 m lang en kosten per stuk zo’n 150 miljoen euro. Ook zijn er zeven stortmachines die het afgegraven dekterrein aan de andere kant van de groeve afstorten. Die machines zijn maar een fractie kleiner dan de graafmachines. Prachtig spul om te bekijken als je graag naar ‘Extreme machines’ kijkt op TV.
Om te begrijpen hoe een 100 m dikke bruinkoollaag is ontstaan, vergt toch enig geologisch voorstellingsvermogen, ook al ben ik vertrouwd met een 30 m dik, tropisch veenpakket in Borneo. Voor de echte sedimentologen was er ook veel moois te zien in het dekterrein, en de uitleg van Hans Kemna over onder meer de verschillen tussen afzettingen van de Rijn, de Erft en de Maas vond ik fascinerend. Al met al een prima excursie waarvan ik heb genoten.

Referenties:
  • Graaff, van de, W.J.E,, 2010.Groeve Hambach - het grootste "zwarte gat" van Europa. Geobrief, No 7, november 2010.

Met dank aan de redactie van Geobrief, de nieuwsbrief van het KNGMG, waarin dit artikel oorspronkelijk is gepubliceerd.

1121 Tyrannosaurus rende hard dankzij bijzondere staart
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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 !

Zelfs kleine kinderen herkennen zijn afbeelding direct, maar Tyrannosaurus rex had dan ook wel bijzondere lichaamskenmerken: een groot zwaar hoofd, korte voorpoten, en een lange, brede, vlezige staart. De functie van die bijzondere staart, die veel lijkt op de staart van de meest op een dino lijkende nazaat, de komodovaraan (Varanus komodoensis, zie Geonieuws 1114), is niet geheel duidelijk. Veel experts op dit gebied menen dat de relatief zware staart diende als een soort contragewicht zoals bij een bouwkraan, om zo te voorkomen dat het dier, wanneer het zijn zware kop vooruit stak, voorover zou vallen.


Tyrannosaurus had een
dikke, vlezige staart
(illustratie: The Anatomical Record / Scott Hartman).


De komodo-varaan heeft een in
veel opzichten gelijke staart.


Biologisch georiënteerd onderzoek werpt nu een nieuw licht op de functie van de staart. Uit bestudering van de botten van talrijke exemplaren blijkt dat de staart uiterst sterke spieren moet hebben gehad. De onderzoekers vergeleken de staart van Tyrannosaurus met de staarten van de meest nauw met dino’s verwante recente reptielen zoals de komodovaraan en krokodillen. Al deze dieren bleken in één opzicht gelijk: de grootste spieren in de staart zijn aan de botten van de dijbenen vastgehecht, waardoor die een enorme kracht kunnen ontwikkelen. Die kracht kan door T.rex worden gebruikt om heel hard te rennen.

De structuur van het skelet van T. rex gaf echter aan dat dit dier nog een voordeel had ten opzichte van de andere onderzochte dieren. Dat voordeel hangt samen met de aard van de staart: zowel bij T. rex als bij de andere dieren is die gevormd rondom de staartwervels, die kunnen worden beschouwd al een verlenging (of een uitloper) van de wervelkolom waaraan de botten (ribben) van de romp zijn opgehangen. Ook de staart van de dino’s en reptielen bevatten dergelijke botten; deze lopen in de lengterichting langs de wervels en geven stevigheid en vorm aan de staart. Zowel bij de krokodillen als bij de komodovaraan zitten deze botten zodanig aangehecht dat die de ruimte voor de spieren in de staart beperken. Bij T. rex zaten die botten echter veel hoger in de staart, waardoor de spieren aan het eind van de staart veel meer ruimte hadden (wel 45% meer dan tot nu toe werd gedacht) en zich dus veel meer konden ontwikkelen.


Scott Persons bij het opmeten
van de staart van een jongeGorgosaurus
in het Royal Tyrell Museum (Drumheller, Canada).


Scott Persons bij het opmeten van de
staart van een Ornithomimus
in het Royal Tyrell Museum.


Dit geldt in het bijzonder voor de Musculus caudofemoralis die zich zeer kort kon maken om zich dan weer plotseling te ontspannen. Daarmee vormde deze spier een enorme krachtbron. Mede daardoor kon T. rex ook veel harder rennen dan eerder werd aangenomen; hij moet zelfs een van de snelste dieren van het Krijt zijn geweest. Hoe hard hij kon rennen, blijft vooralsnog echter onduidelijk. Vaak wordt die snelheid gereconstrueerd op basis van de afstand tussen opeenvolgende pootafdrukken tijdens het rennen (zie ook Geonieuws 1107). Volgens onderzoeker Scott Person zijn de meeste rensporen van T. rex echter achtergelaten in een modderige bodem, en het is niet waarschijnlijk dat het dier in de modder op volle snelheid rende.


De staartspieren van Tyrannosaurus
(illustratie: The Anatomical Record / Gregory Paul).


Computermodel van de Tyrannosaurus
-staart met in rood de M. caudofemoralis.


Referenties:
  • Persons IV, W.S. & Currie, Ph.J., 2010. The tail of Tyrannosaurus: reassessing the size and locomotive importance of the M. caudemoforalis in non-avian theropods. The Anatomical Record, doi:10.1002/ar.21290.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Scott Persons, IV, Department of Biological Sciences, University of Alberta, Edmonton (Canada).

1122 Wind zorgt indirect voor uitzonderlijke fossilisatie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Sommige vindplaatsen van fossielen - en soms zelfs hele gesteente formaties - leveren exemplaren op van een kwaliteit die uitzonderlijk is. Dat kan bijv. gaan om fossielen die in de loop de tijd niet zijn samengeperst maar die hun oorspronkelijke driedimensionale vorm hebben behouden, om een buitengewoon grote variëteit in gefossiliseerde soorten, om uitzonderlijk grote hoeveelheden fossielen, of om fossielen waarvan zelfs de weke delen zo goed bewaard zijn gebleven dat ze niet alleen goed herkenbaar zijn, maar dat er ook anatomische details in kunnen worden onderscheiden die iets over de evolutie van het leven vertellen.

Een van de formaties waarin veel fossielen met herkenbare weke delen zijn te vinden, is de mariene Soom Schalie in Zuid-Afrika. Deze schalie, die maar een paar meter dik is, is zo’n 440 miljoen jaar oud en heeft in de loop der tijd veel raadsels helpen oplossen. In deze schalie zijn bijv de weke delen aangetroffen van de alom bekende conodonten ( kleine tandachtige structuren die een grote aantallen voorkomen in mariene afzettingen van het Precambrium tot de Trias). De functie en biologische affiniteit van deze uiterst gevarieerde groep van fossielen die een grote rol spelen in de biostratigrafie van het Paleozoïcum, was tot dan toe een raadsel, maar uit bestudering van de weke delen blijkt nu dat het primitieve vertebraten zijn geweest met een notochord - d.w.z. nog geen echte ruggegraat - die wat op een lancetvisje leken en die een soort tandplaatjes hadden).


Fossiel van een zeeschorpioen uit
de Soom Schalie, met nog zichtbare
spiermassa’s, kieuwen en ‘peddels’.


Reconstructie van een zeeschorpioen,
op jacht naar een conodonten-bevattend
organisme waarvan later spieren, ogen
en notochord gefossiliseerd zijn
(illustratie Alan Male).


Vaak is het niet goed vast te stellen waarom de fossielen in bepaalde formaties zoveel beter bewaard zijn gebleven dan in andere formaties met een vergelijkbare lithologie, van gelijke ouderdom, en ontstaan in een vergelijkbaar milieu. Onderzoek van de Soom Schalie heeft nu, uiteraard alleen voor deze formatie, uitgewezen waardoor dat komt. Daarbij blijkt wind een belangrijke rol te hebben gespeeld.

De schalies bevatten niet alleen zeer vroege gewervelde dieren zoals euripteriden (zeeschorpioenen) waarvan zelfs ogen, kieuwen en spieren gefossiliseerd zijn, maar ook simpele fossiele algen. Met een bijzondere microscoop (een zogeheten petroscoop) ontdekten de onderzoekers dat die algen eindeloze hoeveelheden siltkorreltjes bevatten. Dat silt (korreltjes met een afmeting van 2-64 micron) vormt ter plaatse een vreemde eend in de bijt: ze zijn vele malen groter dan de kleideeltjes waaruit de schalie is ontstaan. Het fijne karakter van het sediment geeft aan dat er geen invloed van een rivier kan zijn geweest. De enige verklaring voor de siltkorrels is dan ook dat ze door de wind zijn aangevoerd (zoals ook in Nederland af en toe roodachtig silt (‘stof’) uit de lucht omlaag dwarrelt dat uit de Sahara is opgewaaid).

De silt in de Soom Schalie moet zijn aangevoerd door wind die op het land de bodem erodeerde. Daarbij werd ook materiaal meegevoerd dat kon dienen als voedingsstoffen voor het leven in de zee waarin de deeltjes regelmatig neerdwarrelden. Het leven kon daardoor uitbundig zijn. De algen aan het zee-oppervlak en mogelijk zoöplankton dat nabij het zee-oppervlak leefde, stierf af en zakte naar de bodem. De hoeveelheid organische resten werd daardoor zo groot dat er onvoldoende zuurstof in het bodemwater aanwezig was om alle organische resten te verteren. Als gevolg daarvan ontsnapten veel afgestorven dieren daardoor het normale rottingsproces, waardoor ook de weke delen gespaard bleven. Indirect dus heeft een aflandige wind vol voedingsstoffen het fossilisatie proces beïnvloed.

Referenties:
  • Gabbott, S.E., Zalasiewicz, J., Aldridge, R.J. & Theron, H., 2010. Eolian input into the Late Ordovician postglacial Loom Shale, South Africa. Geology 38, p. 1103-1106.

Foto’s: University of Leicester (Groot-Brittannië).

1123 Zoogdieren werden 1000 maal groter na uitsterven dino’s
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De drie era’s van het Phanerozoïcum - het Palaeozoïcum, Mesozoïcum en Kenozoïcum - zijn onderscheiden op basis van de grote verschillen in dominante levensvormen, zoals die - althans in de beginjaren van de geologie - op basis van fossielen werden ervaren. Na het Paleozoïcum met zijn dominantie van ongewervelde (mariene) dieren volgde het Mesozoïcum met zijn dominante reptielen (sauriërs) op het land, een rol die in het Kenozoïcum werd overgenomen door de zoogdieren. Al lange tijd wordt algemeen aangenomen dat de zoogdieren tot bloei konden komen toen ze verlost waren van de dino’s, die uitstierven bij de overgang van Krijt naar Tertiair en die voordien hun grote voedselconcurrenten waren geweest. Toen de dino’s waren uitgestorven, waren er geen grote herbivoren meer; de toen bestaande zoogdieren waren relatief klein (de grootste wogen niet meer dan ca. 10 kg) en verorberden daarom relatief weinig plantaardig materiaal

Toen de flora zich dan ook herstelde na de meteoriet inslag die aan het einde van het Krijt tijdperk een einde maakte aan de heerschappij van de dinosauriërs, waren er nauwelijks planteneters. Dat betekende dat de flora zich vrijwel ongeremd kon ontwikkelen, daardoor een steeds ruimere voedselbron vormend. De plantenetende zoogdieren stelden zich daarop in en binnen de geologisch gezien betrekkelijk korte tijd van 25 miljoen jaar ontwikkelden ze zich van relatief kleine tot zeer grote dieren. Daarbij moet worden aangetekend dat het voor grote dieren veel efficiënter is om herbivoor dan om carnivoor te zijn.


De reuzen Indrocotherium en
Deinotherium waren veel
groter dan de Afrikaanse olifant en
vele malen groter dan de mens.


Indricotherium was het grootste
landzoogdier ooit; het leefde tijdens
het Oligoceen.


De grootste landzoogdieren werden in die 25 miljoen jaar ruim 1000 maal zo zwaar als hun voorgangers uit het Mesozoïcum, met uitschieters zoals de 5,5 m hoge Indricotherium en de 17 ton zware Deinotherium. Deze reuzen waren geen ‘spelingen van de natuur’, maar het gevolg van een geleidelijke ontwikkeling. Dat blijkt uit een studie naar de maximale grootte van vertegenwoordigers uit diverse groepen zoogdieren op ieder continent gedurende opeenvolgende tijdseenheden. Tot de onderzochte groepen behoorden o.a. de Perissodacyla (evenhoevigen, zoals het paard en de neushoorn), de Proboscidea (slurfdragers, zoals de olifant, de mammoet en de mastodont) en de Xenarthra (miereneters, luiaards, gordeldieren) en diverse uitgestorven groepen.


Het skelet van Indricoterium.


Deinotherium giganteum was het
zwaarste landzoogdier ooit. Deze soort
leefde van het laat-Mioceen tot het
vroeg-Pleistoceen.


Uit het onderzoek blijkt dat de maximale grootte van de landzoogdieren niet alleen bepaald werd door het al eerder genoemde voedselaanbod maar ook door het klimaat: hoe kouder, hoe groter de soorten werden (het warmteverlies is relatief gering bij grote dieren). Ook bleek dat geen enkele groep binnen de zoogdieren domineerde wat betreft het aantal reuzensoorten: het optreden van echte reuzen lijkt toeval te zijn. Ook bleek dat er geen tijdvak was waarin veel meer reuzen voorkwamen dan in andere tijdvakken.


Het skelet van Deinotherium giganteum.


Mede-onderzoekster Jessica Theodor
met de schedel van een Hyaenodon,
een vleesetend zoogdier behorend tot de
Creodonta, die van 42 tot 16 miljoen
jaar geleden leefden.


Referenties

Referenties:
  • Smith, F.A., Boyer, A.G., Brown, J.H., Costa, D.P., Dayan, T., Ernest, S.K.M., Evans, A.R., Fortelius, M., Gittleman, J.l., Hamilton, M.J., Harding, L.E., Lintulaakso, K., Lyons, S.K., McCain, C., Okie, J.G., Saarinen, J.J., Sibly, R.M., Stephens, P.R., Theodor, J. & Uhen, M.D., 2010. The evolution of maximum body size of terrestrial mammals. Science 330, p. 1216-1219.

Foto Theodor: Riley Bradt / University of Calgary; illustratie relatieve groottes: National Science Foundation / Research Coodination Network / IMPPS.

1124 Oorsprong van de mens toch niet in Afrika?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Volgens de huidige opvattingen ligt de oorsprong van de mens (Homo sapiens) in Afrika. Ze zouden zich daar hebben ontwikkeld uit de groep van de anthropoïden (primaten waartoe niet alleen de mensen maar ook apen en halfapen behoren). Vanuit Afrika zouden de anthropoïden - en later ook de mens - zich verder over de wereld hebben verspreid, aanvankelijk eerst naar Azië. Nieuwe vondsten lijken echter een tegengestelde ontwikkeling te ondersteunen: de anthropoïden zouden in Azië zijn ontstaan en van daaruit Afrika hebben ‘gekoloniseerd’.

De fossielen waarom het gaat hebben ouderdommen van ca. 39 miljoen jaar geleden (mid-Eoceen). Ze werden ontdekt bij Dur At-Talah in centraal Libië. Het bijzondere aan de vondst is de grote verscheidenheid aan soorten. Zo werden er restanten (vnl. kiezen) gevonden van Karanisia arenula sp. nov. (een vroege primaat), maar ook van drie verschillende families van anthropoïden, nl. de Afrotarsiidae, de Parapithecidae en de Oligopithecida. Tot deze families behoren onder meer de soorten Afrotarsius libycus sp. nov., Talahpithecus parvus gen. et sp. nov. en Biretia piveteau.


De biotoop in het bos langs het strand
in het huidige Libya was 39 miljoen
jaar geleden al zeer divers met o.a.
de vroege primaat Karanisia
(rechtsboven) en de anthropoïden Afrotarsius
(linksboven), Biretia(linksonder)
en Talahpithecus (rechtsonder).


Gesimplificeerde stamboom van de mens.


De vondst van zoveel verschillende taxa houdt in dat de anthropoïden 39 miljoen jaar geleden al zeer divers waren, en dus al een ruime evolutionaire ontwikkeling hadden doorgemaakt. Echter, dit wordt niet ondersteund door fossiele gegevens uit Afrika en een voor de hand liggende conclusie is dan ook dat deze evolutie elders heeft plaats gevonden. Gezien de vondsten in Centraal Libië ligt het voor de hand om aan Azie te denken , van waaruit het niet al te moeilijk was om naar Afrika te migreren.


De Dur at-Talah Formatie waarin de
vondsten werden gedaan.


Veldwerk in de Dur at-Talah Formatie.


Afrika was destijds een eiland. De migratie daarnaar toe was dus een belangrijke stap in de ontwikkeling van de voorouders van de mens. Die ontmoetten in Afrika geen echte concurrenten, waardoor ze ruime voedselbronnen hadden en zich gemakkelijk konden vermenigvuldigen, waarbij verdere diversificatie optrad. Een van de daarbij ontstane lijnen leidde uiteindelijk naar de mens. Onderzoeker Beard merkt daarover op dat de mens nooit bestaan zou hebben als de migratie van anthropoïden naar Afrika niet zou hebben plaatsgevonden.


Enkele van de gevonden kiezen.

Referenties:
  • Jaeger, J.-J., Beard, Ch., Chaimanee, Y., Salem, M., Benammi, M., Hlal, O., Coster, P., Bilal, A.A., Duringer, Ph., Schuster, M., Valentin, X., Marandat, B., Marivaux, L., Métis, E., Hammuda, O. & Brunet, M., 2010. Late Middle Eocene epoch of Libya yields earliest known radiation of African anthropoids. Nature 467, p. 1095-1098.

Tekeningen: Mark A. Klinger / Carnegie Museum of Natural History, Pittsburg, PA (Verenigde Staten van Amerika).

1125 Vrije doortocht ‘om de Noord’ niets bijzonders
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

In het kader van de discussie over een opwarmende aarde wordt steeds weer - ook op de recente klimaatconferentie van de Verenigde Natie in Cancun - gewezen op het feit dat er de laatste jaren schepen in zijn geslaagd om vanuit de oostkust van Amerika ‘om de Noord’ te varen naar de westkust (of omgekeerd). De afname van het ijs in de Noordelijke IJszee zou daaraan debet zijn. Al eerder heb ik er, o.a. in Nature, op gewezen dat dergelijke tochten niets nieuws zijn: zelfs de poolreiziger Amundsen deed dat al meer dan honderd jaar geleden. Er is dus geen sprake van een nieuwe ontwikkeling.

Het idee dat de huidige opwarming uniek is en dat we er alles aan moeten doen om die tegentegaan wijst op weinig kennis en inzicht in de geologische geschiedenis van de aarde. En ze beseffen zeker niet dat we nu dan weliswaar in een relatief warme tijd leven, maar dat het - naar alle waarschijnlijkheid - toch gaat om een interglaciaal waarin de aarde in zijn totaliteit (zoals ook blijkt uit de aanwezigheid van grote ijskappen) kouder is dan ‘normaal’. Dat laatste blijkt ook weer uit een presentatie die op 13 december werd gehouden op de grote conferentie van de American Geophysical Union.

Gedurende een expeditie van negen weken werd vanaf het onderzoeksschip JOIDES Resolution een 700 m diepe boring gezet in de Beringzee, een zeestraat tussen Siberië en Alaska, die de Stille Oceaan met de Noordelijke IJszee verbindt. Het is een koud gebied met ‘s winters veel ijs, en het onderzoek was gericht op sedimenten van 4,5 miljoen jaar geleden (Plioceen) tot recent om de geschiedenis van bijv de ijsbedekking in de Beringzee te onderzoeken. Uit eerder onderzoek was al bekend dat het atmosferisch gehalte aan koolzuurgas (CO2) in het Plioceen ongeveer even hoog was als nu. Interessant vergelijkingsmateriaal dus met de huidige situatie.


Het onderzoeksschip JOIDES Resolution
waarmee de boring werd verricht.


Een deel van de onderzochte boorkern.


De boorkern leverde interessante gegevens op. De toename van de temperatuur in het gebied moet in het Plioceen ongeveer even snel (of even langzaam) zijn gegaan als nu, wat op zichzelf aantoont dat de temperatuurstijging van de vorige eeuw (die overigens sindsdien lijkt te zijn gestopt) geen uitzonderlijke situatie is. Het oppervlaktewater van de Beringzee was destijds minstens 5 0C warmer dan nu, terwijl de gemiddelde temperatuur op aarde ‘slechts’ 3 0C hoger was dan nu. Een en ander betekent dat klimaatveranderingen regionaal op heel verschillende manieren uitwerken.

Verder blijkt dat gedurende de afgelopen 5 miljoen jaar de bioproductiviteit in de Beringzee onveranderlijk hoog was; fossiel plankton onderzoek bevestigt dat er geen noemenswaardige veranderingen in productiviteit plaats vonden bij de overgang van het warme Plioceen naar het koude Pleistoceen . Wel waren er in het Plioceen diepwater-organismen die op zuurstofrijker bodemwater wijzen, wat suggereert dat de menging van oppervlakte- en bodemwater toen groter was dan nu. Dat is in tegenspraak met de huidige ideeën die aangeven dat zeewater in warme perioden beter gelaagd is (en zich dus minder onderling mengt) dan tijdens koude perioden.

De Beringzee is nu alleen in de zomer bevaarbaar, maar was in het Plioceen gedurende het hele jaar ijsvrij zoals blijkt uit het ontbreken van stenen die door ijsschollen konden worden aangevoerd, maar ook uit het ontbreken van fossielen van organismen die nu met zee-ijs worden geassocieerd. Een en ander suggereert ook dat de Noordelijke IJszee destijds niet of nauwelijks bevroren kan zijn geweest, zodat een tocht ‘om de Noord’ toen geen enkel probleem zou hebben opgeleverd.


Onderzoekster Christina Ravelo
(foto Carlos Alvarez Zarikian, IODP/TAMU).

Referenties:
  • Presentatie gedurende de ‘Fall Meeting’ van de American Geophysical Union, San Francisco, December 2010.
  • Van Loon, A.J., 2007. Explorers’ challenge sunk by Arctic warming. Nature 450, 161.

Foto’s: University of California, Santa Barbara, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1126 Fossiele bos levert informatie over strijd tegen dalende temperatuur
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 ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De grote ijskappen op aarde worden groter en kleiner, in eindeloze herhalingen. Bij uitbreiding bedekken ze materiaal dat ten gevolge daarvan zeer goed bewaard kan blijven (denk aan de Italiaans/Oostenrijkse prehistorische Ötzi: zie Geonieuws 732 en821); wanneer de ijskappen weer smelten, geven ze de vaak lang en goed bewaarde geheimen weer prijs. In het Canadese National Park Ellesmere komt momenteel stukje bij beetje een bos vrij dat 2-8 miljoen jaar geleden door een aardverschuiving werd bedekt, en daarna door een ijskap werd toegedekt. Op de bijeenkomst van de American Geophysical Union die in december in San Francisco werd gehouden, werden enkele voorlopige bevindingen gepresenteerd.


Ellesmere National Park.


Deel van de bomen die onder een
smeltende gletsjer zichtbaar werden.


Afgelopen zomer verzamelden onderzoekers stukken van afgebroken boomstronken, takken, wortels en zelfs bladeren, die zeer goed bewaard zijn gebleven. Het bijzondere daaraan is dat ze een flora representeren die onder steeds moeilijker klimaatomstandigheden overeind moest blijven als gevolg van de wereldwijde temperatuurdaling die zo’n 11 miljoen jaar geleden begon. Weliswaar kregen destijds alle bossen op aarde met het verslechterende klimaat te maken, maar het nu bloot komende fossiele bos is veruit het meest noordelijke, wat inhoudt dat de individuele planten van dit in zeer sterke mate met steeds lagere temperaturen werden geconfronteerd.

Uit de voorlopige gegevens blijkt dat sparren en berken de meest voorkomende bomen waren. Veel bomen waren minstens 75 jaar oud toen ze bedolven werden, maar ze hadden dunne stammen (met dus heel dunne jaarringen) en kleine bladeren, wat erop wijst dat ze onder stressvolle omstandigheden hadden moeten leven. Pollen geven aan dat ook de diversiteit van de flora al behoorlijk was afgenomen. Momenteel wordt microscopisch onderzoek verricht om eventuele zaden en insecten te vinden, die eveneens informatie over de leefomstandigheden kunnen verschaffen.


Een nog goed herkenbaar berkenblad
van enkele miljoenen jaren oud.


Onderzoekersleider Joel Barker.


Nu het bos onder het ijs vandaan komt, begint het te rotten. Zonder ijsbedekking zou de daarbij vrijkomende CO2 al miljoenen jaren geleden in de atmosfeer terecht zijn gekomen; de hoeveelheid is echter relatief gering en zal daarom niet merkbaar bijdragen aan een verdere stijging van de atmosferische koolzuurgasconcentratie op wereldschaal. Lokaal kan de concentratie echter wel stijgen (wat verder afsmelten van de ijsmassa kan bevorderen), vooral omdat er waarschijnlijk nog meer bossen onder het ijs vandaan zullen komen. Het gebied waar dat het geval zou kunnen zijn is echter zo groot en zo moeilijk begaanbaar, dat het waarschijnlijk nooit (of slechts zeer ten dele) duidelijk zal worden of er werkelijk van veel fossiele bossen onder de ijskap sprake is.

Referenties:
  • Poster PP51A-1576, ‘Fall Meeting’ van de American Geophysical Union, San Francisco, 17 December 2010.

Foto’s (Joel Barker): Ohio State University, Columbus, OH (Verenigde Staten van Amerika).

1127 Lichaamsgrootte van dieren nam toe dankzij vaatplanten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Het ziet ernaar uit dat de ontwikkeling van grote, complexe zeedieren sterk samenhing met het zuurstofgehalte in de atmosfeer en daarmee ook in zee. Er waren twee momenten in het Phanerozoïcum(Cambrium –Recent) waarin het zuurstofgehalte binnen korte tijd sterk toenam, en in beide gevallen ging dat gepaard met een plotselinge toename van de afmetingen van de Chordata. Het eerste moment was in het begin van het Cambrium (ongeveer 550 miljoen jaar geleden) en het tweede moment trad op in het Laat-Devoon (400 miljoen jaar geleden). In het Cambrium leidde dit onder meer tot de ‘Cambrische explosie’ van grotere, en vooral complexere levensvormen (zie ook Geonieuws 1117), in het Devoon tot een veel grotere mariene fauna , bijv. grote roofvissen zoals Dunkleosteus. Aan de basis van de plotselinge zuurstoftoename in het Laat-Devoon blijkt de opkomst van de hogere planten te staan.


In het Devoon (400 miljoen jaar geleden)
nam de maximale lengte van de Chordata
plotseling sterk toe.


De roofvis Dunkleosteus dankte zijn
bestaan in het Laat-Devoon aan de
ontwikkeling van hogere panten.


De relatief snelle opkomst van de vaatplanten in het Laat Devoon had een sterke toename in fotosynthese tot gevolg en resulteerde in een aanzienlijk hogere atmosferische zuurstofconcentratie dan voordien het geval was. Dat leidde vervolgens tot meer overdracht van zuurstof uit de atmosfeer aan het zeewater, waardoor meer complexe levensvormen een kans kregen om zich te ontwikkelen in het mariene milieu. Op het land gebeurde dat ook, maar veel langzamer. De toename van het zuurstofgehalte in zee in het Laat-Devoon, waarover men het trouwens vrij algemeen eens was op puur theoretische gronden is nu ook door metingen vastgesteld. Dat gebeurde door analyse van de isotopenverhoudingen van het chemische element molybdeen (Mo) in mariene schalies.


Dunkleosteus behoorde tot het
uitgestorven taxon van de pantservissen
(Placoderma).


Onderzoeksleider Thais Dahl.


Het gedrag van molybdeen in zee hangt af van de zuurstofconcentratie. Als het water zuurstofrijk is, wordt vooral het isotoop Mo-95 in het sediment vastgelegd, bij water met weinig of geen zuurstof is dat vooral het geval met het isotoop Mo-98. Het zeewater wordt in het eerste geval dus juist relatief rijker aan Mo-98, in het tweede geval armer. Het aan deze isotoop verarmde of verrijkte water wordt voor een deel ingesloten als poriënwater in klei, die in de loop van de geschiedenis ‘versteent’ tot schalie. Door opeenvolgende monsters van deze schalies te onderzoeken, kan men dus vaststellen hoe de zuurstofconcentratie in het zeewater van destijds fluctueerde, waarmee gelijk een indicatie wordt verkregen van de wisselingen van het zuurstofgehalte in de atmosfeer.

Op deze wijze stelden onderzoekers vast dat de al verwachte stijgingen van het zuurstofgehalte in het vroegste Cambrium en - nog aanzienlijk meer geprononceerd - het Laat-Devoon inderdaad hebben plaatsgevonden. Daarbij is opvallend dat de zo verkregen gegevens erop wijzen dat de concentratie van de atmosferische zuurstof in het Cambrium niet, zoals werd gedacht, al steeg tot bijna het huidige niveau (21%), maar aanzienlijk lager bleef. Pas dankzij de ontwikkelingen van de vaatplanten in het Devoon kon, met een plotselinge sprong, het zuurstofgehalte stijgen tot de huidige waarde.

Referenties:
  • Dahl, T.W., Hammarlund, E.U., Anbar, A.D., Bond, D.P.G., Gill, B.C., Gordon, G.W., Knoll, A.H., Nielsen, A.T., Schovsbo, N.H. & Canfield, D.E., 2010. Devonian rise in atmospheric oxygen correlated to the radiations of terrestrial plants and large predatory fish. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 107, p. 17911-17915


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl