NGV-Geonieuws 178

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


April 2011, jaargang 13 nr. 4

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 1161 Oorzaak van de ‘massagraven’ van trilobieten
  • 1162 Atmosferisch CO2 -gehalte bedroeg tienvoudige van nu
  • 1163 Nieuwe toekomst voor experimentele ‘oudste bouwstenen van leven’
  • 1164 Niet-destructieve techniek ontdekt eiwitresten in 50 miljoen jaar oud fossiel
  • 1165 Teveel aan voedingsstoffen vertraagde herstel van het zeeleven na de massa-uitsterving op P/T-grens
  • 1166 Een prachtige voorloper van de graptolieten
  • 1167 Afghanistan herbergt grote natuurlijk brug
  • 1168 ‘Global warming’ trad veel vaker op dan eerder aangenomen
  • 1169 Eiwit geïsoleerd uit botten van 600.000 jaar oude steppemammoet
  • 1170 ‘Neefje’ deed weinig onder voor Tyrannosaurus rex

    << Vorige uitgave: 177 | Volgende uitgave: 179 >>

1161 Oorzaak van de ‘massagraven’ van trilobieten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Trilobieten - fossielen die door vrijwel alle amateur-paleontologen hogelijk worden gewaardeerd - komen in diverse gesteentepakketten (onder meer in Marokko, Polen en de Amerikaanse staat Oklahoma) in zulke grote hoeveelheden voor dat er van ‘massagraven’ kan worden gesproken. Deze geleedpotige dieren (Arthropoda), die gedurende het gehele Paleozoïcum voorkwamen, maar aan het eind van het Perm uitstierven - vertonen ook nog andere opvallende trekjes. Zo zijn er ‘optochten’ bekend waarbij tal van exemplaren ‘kop-aan-kont’ lopen, zoals we dat in Nederland goed kennen van de eikenprocessierups. Dergelijke optochten zijn overigens ook bekend van recente arthropoden.


Een ‘massagraf’ van devonische
trilobieten.


Een ‘kop-aan-kont’ optocht van
trilobieten.


Tot nu toe is weinig aandacht geschonken aan deze toch uitzonderlijke voorkomens. Op 20 maart is tijdens het jaarlijkse congres van de Geological Society of America echter een voordracht gehouden waarin het waarom van deze bijzondere voorkomens uit de doeken werd gedaan. Daarbij blijken zowel sedimentaire processen onder invloed van weersomstandigheden, alsook het gedrag van de trilobieten zelf een rol te spelen.

Het bestaan van de ‘massagraven’ is vroeger wel verklaard als het gevolg van het feit dat arthropoden, vanwege hun groei, om de zoveel tijd moeten ‘vervellen’. Ze laten daarbij hun oude pantser (exoskelet) achter. Als vele generaties trilobieten dat steeds op dezelfde plaats doen, ontstaat er ter plaatse een enorme accumulatie van deze pantsers. Als die vervolgens weer met sediment worden opgevuld, lijkt het dus net of er een ontzagwekkende hoeveelheid trilobieten ter plaatse is omgekomen.

Onderzoeksleider Brett gaat niet in die zienswijze mee, al neemt hij er wel enkele aspecten van over. Volgens hem zijn er wel degelijk grote aantallen trilobieten tegelijk omgekomen. Dat zou volgens hem het gevolg zijn van orkanen die zulke grote golven veroorzaakten dat grote hoeveelheden zand van de zeebodem werden opgepakt en met oppervlaktestromen weggevoerd, om vervolgens elders te worden afgezet op het moment dat de storm weer ging liggen. Zo zouden de daar op de bodem levende dieren plotseling onder een zandpakket zijn begraven, gestikt en vervolgens gefossiliseerd.

Dat verklaart echter nog niet de massagraven, want waarom waren de concentraties trilobieten soms zo groot? Daarvoor verwijzen de onderzoekers naar het gedrag van andere arthropoden zoals krabben en kreeften. Die verzamelen zich in grote groepen wanneer ze gaan vervellen. Bij het vervellen werpen ze namelijk hun harde pantser af, maar het nieuwe (onderliggende) pantser is nog zacht: dat moet nog even kunnen meegroeien. Het zachte pantser biedt daardoor aanvankelijk nog weinig bescherming tegen roofdieren. Door dicht tegen elkaar aan te gaan liggen, zijn de middelste dieren in ieder geval aan hun zijkanten beschermd tegen rovers. Dat het inderdaad gaat om vervellen, tonen de onderzoekers aan met behulp van fragmenten van afgeworpen pantsers, die veelal nog naast de dieren liggen. Deze ongestoorde positie ondersteunt trouwens ook de hypothese dat de dieren plotseling werden bedekt door sediment in een overigens rustig milieu.

Van de gelegenheid van dergelijke ‘sociale vervellingsbijeenkomsten’ maakten de trilobieten waarschijnlijk ook gebruik om te paren. Dat blijkt uit het feit dat de concentraties altijd bestaan uit één soort, en dat het ook gaat om ongeveer even grote - dus even oude - individuen.

Referenties:
  • Brett, C.E., Kin, A. & Hunda, B.R., 2011. Trilobite obrution horizons with “frozen behavior”: paleobiological insights from taphonomic and ecxological windows. Geological Society of America Abstracts with Programs 43 (1), p. 51.

Foto’s: University of Cincinnati, Cincinnati (OH) (Verenigde Staten van Amerika).

1162 Atmosferisch CO2 -gehalte bedroeg tienvoudige van nu
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Zo’n 200 miljoen jaar geleden (Vroeg-Jura) was het atmosferische CO2 -gehalte aanmerkelijk hoger dan nu; bovendien fluctueerde het zeer sterk. Dat blijkt uit analyses van boorkernen die afkomstig zijn uit het noordoosten van de Amerikaanse staat New Jersey. Dat gebied maakte destijds deel uit van het supercontinent Pangea, dat toen begon op te breken, waarbij een grote scheur (vergelijkbaar met het huidige Oost-Afrikaanse rift-systeem) ontstond vanaf het huidige Nova Scotia (Canada) tot Brazilië.

Het uiteendrijven van de lithosfeerschollen ging gepaard met uitzonderlijk sterk vulkanisme in wat wel de CAMP wordt genoemd (Central Atlantic Magmatic Province). De restanten van dit vulkanisme zijn nu op alle vier betrokken continenten terug te vinden. Maar er werden niet alleen vulkanen gevormd: er ontstonden ook grote sedimentaire bekkens, waaronder het Newark Bekken in wat nu de Amerikaanse staat New Jersey is. De meren werden langzaam opgevuld met sedimenten, maar de normale sedimentatie werd af en toe onderbroken door het instromen van grote massa’s lava. Die lavapakketten waren soms zo dik (tot wel meer dan 150 m) dat het meer droogviel en zich bodems (paleosols) konden ontwikkelen. Vervolgens ontstond er weer een depressie door het voortgaande uiteendrijven van de lithosfeerschollen, die zich dan weer met water vulde en er weer een nieuw meer gevormd was. In de paleosols ontstonden concreties van carbonaten. De isotopensamenstelling daarvan hangt mede af van de CO2 -concentratie in de atmosfeer, en analyse van die concreties levert dus een beeld op van de atmosferische CO2 -concentratie van destijds. Met behulp van een massaspectrometer werd die isotopensamenstelling geanalyseerd.

Het is algemeen bekend dat vulkanen ontzagwekkende hoeveelheden CO2 in de atmosfeer kunnen uitstoten. Dat is onder meer gebleken uit nauwkeurige metingen gedurende de uitbarstingen van Mount St. Helens (1980) en de Pinatubo (1991). Dat waren allebei grote uitbarstingen waarbij veel CO2 vrijkwam, maar toch hadden die uitbarstingen nauwelijks merkbare gevolgen voor de concentratie in de atmosfeer. Ook bij grote uitbarstingen die plaatsvonden voordat er metingen werden gedaan (zoals bij die van de Krakatau in 1883) was dat niet geval (zoals is vastgesteld via analyse van luchtbelletjes in ijs van die tijd). De concentratie van atmosferisch CO2 werd echter wel verhoogd door het grootschalig verbranden van fossiele brandstoffen sinds het begin van de industriële revolutie: hij steeg sindsdien van ongeveer 280 ppm (deeltjes per miljoen) tot 390 ppm. Dat baart sommigen grote zorg.


Een deel van de onderzochte boorkernen.


De meer dan 150 m dikke lavastromen
van Preakness Mountain.


De analyses van de boorkernen uit het Newark Bekken nopen echter tot enige bescheidenheid. De atmosferische CO2 -concentratie was toen namelijk, voordat het grootschalige vulkanisme begon, ruwweg 2000 (!) ppm. Door het extreme vulkanisme (dat ongeveer duizend keer zo heftig was als het vulkanisme dat de eilanden van Hawaiï vormde - en het gaat daarbij om (deels) onderzeese bergen die hoger zijn dan de Mount Everest! - steeg de concentratie binnen de 20.000 jaar waarin meer dan een miljoen kubieke kilometer lava uitvloeide tot zo’n 4000 (!) ppm. Binnen zo’n 300.000 jaar daalde de atmosferische CO2 -concentratie vervolgens weer tot de helft: de waarde van voor het vulkanisme.


Onderzoeksleider Morgan Schaller.

Referenties:
  • Schaller, M.F., Wright, J.D. & Kent, D.V., 2011. Atmospheric Pco2 perturbations associated with the Central Atlantic Magmatic Province. Science 331, p. 1404-1409.

Foto’s: Rutgers University, New Brunswick-Newark-Camden, NJ (Verenigde Staten van Amerika).

1163 Nieuwe toekomst voor experimentele ‘oudste bouwstenen van leven’
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

In 1953 voerde Stanley Miller een experiment uit waarbij hij onder laboratoriumcondities een ‘bliksem’ liet gaan door gassen (zoals methaan, ammonia, waterdamp en waterstof) die verondersteld werden de vroegste aardatmosfeer te representeren. Bij dat experiment, dat Miller wereldberoemd maakte, ontstonden verbindingen zoals aminozuren die behoren tot de bouwstenen van het leven. Daarmee zette hij het onderzoek naar de oorsprong van het leven op aarde in gang. Vijf jaar later voerde hij een vergelijkbaar experiment uit, en de daarbij gevormde producten borg hij in flesjes op; voor zover bekend heeft hij er nooit meer iets aan gedaan.


Stanley Miller in het laboratorium (1970).


De onlangs ontdekte monsters van
het experiment in 1958 van Miller.


Die flesjes zijn nu weer tevoorschijn gekomen. Ze werden ontdekt door Jeffrey Bada, een vroegere student van Miller, en momenteel hoogleraar mariene chemie aan het beroemde Scripps Institution of Oceanography, een onderdeel van de Universiteit van California in San Diego. Met enkele medewerkers en studenten heeft hij nu dit ruim 50 jaar onaangeroerd gebleven laboratoriummateriaal geanalyseerd. En dat bleek verrassende resultaten op te leveren.

Het experiment van Miller in 1958 verschilde van zijn beroemde experiment uit 1953 doordat hij bij het nieuwe experiment zwavelwaterstofgas (H2S) toevoegde aan de nagebootste ‘vroege aardatmosfeer’. Uit de bewaard gebleven monsters bleek dat, naast de ook al eerder gevonden aminozuren, ook zwavelhoudende aminozuren waren ontstaan. Maar bovendien bleek er in de monsters een grote verscheidenheid aan organische verbindingen te zitten; die waren mogelijk ook al bij Millers eerder experiment gevormd, mar die had Miller destijds niet kunnen ontdekken omdat daarvoor de toen bestaande analysetechnieken nog niet verfijnd genoeg waren. De onderzoekers komen daarom tot de conclusie dat de vroege aardatmosfeer, als die inderdaad in redelijke mate overeenkwam met de bij de experimenten nagebootste oeratmosfeer, veel meer organische verbindingen moet hebben bevat dan tot nu toe werd aangenomen.

Dat de oeratmosfeer zwavel bevatte, is ook meer dan aannemelijk. De grootste bijdrage aan atmosferische zwavelwaterstof komt namelijk van vulkanen, en juist vulkanische activiteit moet grootschalig zijn opgetreden in de vroegste aardgeschiedenis. Bliksem door zo’n atmosfeer moet dus tot een grote diversiteit hebben geleid van de aminozuren waaruit eiwitten worden opgebouwd. Interessant in deze context is dat de aminozuren die bij Millers experimenten van 1958 werden gevormd, gelijk zijn aan aminozuren die in meteorieten zijn aangetroffen. Dat houdt in dat op tal van jonge planeten in het heelal aminozuren kunnen zijn gevormd; dat sterkt het vermoeden dat er buitenaards leven moet voorkomen.


Jeffrey Bada met de monsters van
het experiment dat Miller in 1958 uitvoerde.

Referenties:
  • Parker, E.T., Cleaves, H.J., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Callahan, M., Aubrey, A., Lazcano, A. & Bada, J.L., 2011. Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, doi:10.1073/pnas.1019191108.

Foto’s: Scripps Institution of Oceanography, San Diego, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1164 Niet-destructieve techniek ontdekt eiwitresten in 50 miljoen jaar oud fossiel
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 !

Een 50 miljoen jaar oud (Eoceen) reptiel dat gevonden werd in de Green River Formatie van Utah heeft een huid die op bijzondere wijze is gefossiliseerd. Niet alleen zijn de afzonderlijke huidplaatjes over grote delen van het lichaam nog zeer goed te onderscheiden, maar er zijn ook organische verbindingen in bewaard gebleven. Zo werden onder meer amiden gevonden, die de restanten vertegenwoordigen van eiwitten.


Het fossiel, waarvan de huidplaatjes
nog goed zijn te onderscheiden.

Een en ander werd duidelijk toen de nieuwste infrarood-technologie werd toegepast om de gefossiliseerde zachte weefsels van het reptiel in kaart te brengen. De zo geproduceerde infrarood-kaarten werden daarna gebruikt om in het organische materiaal de concentraties van afzonderlijke chemische elementen vast te stellen. Dat gebeurde met behulp van röntgenstraling in de synchotron van de Stanford-universiteit. Een dergelijk onderzoek werd nooit eerder op fossiele huidresten toegepast.

De toegepaste infrarood-techniek zorgt ervoor dat trillingen in de fossiele (of recente) huid worden opgewekt. Waar die trillingen precies optreden kan in kaart worden gebracht doordat een klein kristal zich over het oppervlak beweegt volgens een vooraf geprogrammeerd patroon. Overal waar het kristal het fossiel even aanraakt, wordt de straal infrarood licht die door het kristal valt, gereflecteerd op het contactvlak tussen kristal en fossiel, maar een klein deel van het infrarode licht dringt het fossiel binnen; daarin eventueel aanwezig organisch materiaal absorbeert een deel van dit licht en verandert zo het gereflecteerde signaal. Het gaat dus om een niet-destructieve analyse-techniek die wel chemische informatie oplevert.


Detail van de huidplaatjes.


Absorbtiebeeld van de huid.


De chemische details die hierbij werden verkregen zijn zo duidelijk dat de onderzoekers zelfs konden reconstrueren hoe de uitzonderlijke vorm van fossilisatie tot stand kwam. Toen de oorspronkelijke verbindingen in de huid begonnen te ontbinden nadat het reptiel was gestorven, gingen ze bindingen aan met sporenelementen; deze sporenelementen kunnen onder bijzondere omstandigheden als ‘bruggen’ optreden met mineralen in het omringende sediment. Hierdoor wordt de huid beschermd, zowel tegen verdere ontbinding als tegen erosie.

Deze analyse wordt ondersteund door een vergelijkbaar onderzoek dat de onderzoekers deden met de huid van een recente hagedis. De resultaten waren zo goed vergelijkbaar dat het moeilijk was om de fossiele en de recente exemplaren van elkaar te onderscheiden. Volgens de onderzoekers openen de nieuwe infrarood- en röntgentechnieken, die chemische patronen onthullen die met traditionele onderzoeksmethoden verborgen bleven, de mogelijkheid om verder te onderzoeken hoe fossilisatie precies plaatsvindt, om zo uiteindelijk de chemie van het leven in de verre aardgeschiedenis beter te kunnen begrijpen.


SRS-röntgenopname waaruit de
koperconcentraties blijken.

Referenties:
  • Edwards, N.P., Barden, H.E., Van Dongen, B.E., Manning, P.L., Larson, P.L., Bergmann, U., Sellers, W.I. & Wogelius, R.A., 2011. Infrared mapping resolves soft tissue preservation in 50 million year-old reptile skin. Proceedings of the Royal Society B, doi: 10.1098/rspb.2011.0135, 10 pp.

Foto’s (uit het aangehaalde artikel) welwillend ter beschikking gesteld door Daniel Cochlin, University of Manchester, Manchester (Groot-Brittannië).

1165 Teveel aan voedingsstoffen vertraagde herstel van het zeeleven na de massa-uitsterving op P/T-grens
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Na de massa-uitsterving op de grens van Perm en Trias (250 miljoen jaar geleden), waarbij ongeveer 90% van de mariene soorten verdween, duurde herstel van het leven in zee ongewoon lang: enkele miljoenen jaren. Dat was - op zijn minst voor een belangrijk deel - te wijten aan het lage zuurstofgehalte dat al die tijd het zeewater kenmerkte. De reden voor dat lage zuurstofgehalte is steeds onduidelijk geweest, maar daarvoor is nu een verklaring gevonden.


Ontsluiting van het Guizhou carbonaat-platform
(foto Katja Meyer).

De verklaring berust op isotopen-analyse van mariene kalkstenen uit die periode. De kalkstenen maakten deel uit van een groot carbonaat-platform dat zich uitstrekte over wat nu het zuiden van China is. Terwijl bijna alle vormen van meercellig leven op het platform in de miljoenen jaren na de massa-uitsterving zich slechts zeer langzaam herstelden, bloeiden de eencellige algen en bacteriën veel vlugger op. Die opbloei was volgens de onderzoekers zo sterk en zo langdurig, dat deze organismen het merendeel van de zuurstof in de oceanen opsoupeerden. Dat deden ze niet zozeer tijdens hun leven, als wel na hun dood: de enorme volumes aan afgestorven individuen zakten naar de bodem, waar hun verrottingsproces begon onder invloed van aerobe micro-organismen die daarbij zuurstof verbruikten die ze aan het zeewater onttrokken. Daardoor bleef er onvoldoende zuurstof over (het zeewater werd zuurstofarm of zelfs zuurstofloos) om grotere populaties van hoger ontwikkelde organismen van voldoende zuurstof te voorzien.


De Perm/Trias grens in het onderzoeksgebied
(foto Jonathan Payne).


Het veldwerkgebied bij Nanpanjiang
(foto Ellen Schaal)


Dat algen en bacteriën zich na de massa-uitsterving zo sterk konden vermenigvuldigen was een indirect gevolg van de hoge CO2 concentratie in de atmosfeer.
Als gevolg van het grootschalige vulkanisme op de P/T grens, dat door de meeste onderzoekers als direcet/indirecte oorzaak van de massa uitsterving wordt gezien, nam de atmosfersiche CO2 concentratie toe; die toename resulteerde in hogere temperaturen waardoor de hydrologische kringloop werd versterkt. De hogere CO2 concentratie had bovendien tot gevolg dat de neerslag zuurder werd. De combinatie van toenemende neerslag met een hogere zuurgraad resulteerde in een versnelde verwering van gesteenten op de continenten, waardoor meer voedingsstoffen in zee terechtkwamen, wat de opbloei van algen en bacteriën na de massa uitsterving verklaart.

Dat de CO2, die zo’n belangrijke rol speelde, geen organische oorsprong had, blijkt uit de verhouding tussen de koolstof-isotopen C-12 en C-13. Beide isotopen komen van nature voor, maar organismen vertonen een lichte voorkeur voor C-12 bij hun opbouw. In zeewater met een hoge bioproductiviteit is daarom de verhouding tussen C-12 en C-13 lager dan in zeewater waarin weinig dieren leven. Micro-organismen komen vooral voor in ondiepe zeeën, en daarom mag in de bodemsedimenten (zoals kalksteen) van ondiepe zeeën een lagere verhouding tussen C-12 en C-13 worden verwacht dan in sedimenten uit diepe zeeën. Dat blijkt voor recente sedimenten inderdaad op te gaan.

De onderzoekers toonden aan dat er inderdaad een duidelijk verschil bestond in de verhouding tussen de isotopen C-12 en C-13 in de ondiepe carbonaten en diepere equivalenten uit de paar miljoen jaar na de P/T-grens. Daaruit blijkt dat de enorme bloei van algen en bacteriën in de ondiepe wateren destijds verantwoordelijk moet worden gehouden voor het uiterst langzame herstel van het leven op grotere diepte. In feite was het dus een overmaat aan voedingsstoffen (voor de algen en bacteriën) die het herstel van het hoger ontwikkelde leven gedurende miljoenen jaren vertraagde.


Onderzoekleidster Katja Meyer
(foto L.A. Cicero)

Referenties:
  • Meyer, K.M., Yub, M., Jost, A.B., Kelley, B.M. & Payne, J.L., 2011. ä13C evidence that high primary productivity delayed recovery from end-Permian mass extinction. Earth and Planetary Science Letters 302, p. 378–384.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Katja Meyer, Department of Geological & Environmental Sciences, Stanford University, Stanford, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1166 Een prachtige voorloper van de graptolieten
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 !

Natuurlijk was het weer in China (de provincie Yunnan) waar niet alleen een bijzonder, maar ook een bijzonder goed bewaard gebleven fossiel werd ontdekt. Het behoort tot de Hemichordata (halfchordaten, een groep dieren waarin een begin van een - nog zachte - wervelkolom is ontwikkeld ), en daarbinnen tot de Pterobranchia. Dat is een groep waartoe nu nog ongeveer 30 soorten behoren (o.a. de eikelworm), maar die in het geologische verleden en grote bloeitijd kenden, vooral van 490-380 miljoen jaar geleden. Toen werd deze groep vooral vertegenwoordigd door de graptolieten, de meest kenmerkende zeedieren van die periode die in alle oceanen voorkwamen, en die vooral voor het Ordovicium als gidsfossiel dienen. Over de herkomst van graptolieten is relatief weinig bekend; de nieuwe vondst werpt daar een nieuw licht op. Dat is des te interessanter omdat de evolutie van de Pterobranchia, die verwant zijn aan stekelhuidigen (Echinodermata) zoals zeeëgels en zeesterren, inzicht kan geven in de ontwikkeling van de vroegste gewervelde dieren (Vertebrata).


Het fossiel van Galeaplumosus abilus.

Het nu ontdekte fossiel, dat 525 miljoen jaar oud is (Vroeg-Cambrium), is vooral interessant vanwege zijn gefossiliseerde weke delen; in het bijzonder de tentakels zijn goed bewaard gebleven. Dat gebeurt zelden: meestal worden van Pterobranchia slechts fossielen gevonden van de harde ‘koker’ om hun lichaam. Vanuit de bovenkant van deze koker steken armen met tentakels naar buiten, waarmee het voedsel (plankton) wordt gegrepen.


detail van het onderste deel
van de arm (bij de koker) met tentakels.


Detail van het uiteinde van de arm
met tentakels.


Het fossiel is, met de grote poëtische kracht van de Chinese taal, Galaplumosa abilus gedoopt (gevederde helm van achter de wolken). Uiteraard slaat de naam ‘gevederde helm’ op de verschijning van het fossiel; de term ‘van achter de wolken’ verwijst naar de vindplaats, de provincie Yunnan, waarvan de naam letterlijk vertaald ‘ten zuiden van de wolken’ betekent. Het fossiel is nog geen 4 cm groot, maar het vertoont zoveel detail dat de anatomie vrijwel helemaal duidelijk wordt. Dat geldt vooral voor een van de op een veer lijkende armen, waarvan zich 36 kleine tentakels uitstrekken. Volgens onderzoeker David Siveter geeft het fossiel meer inzicht in de biologische kenmerken van de vroege vertegenwoordigers van de Pterobranchia dan welk ander fossiel ook.

Referenties:
  • Hou, X.-g., Aldridge, R.J., Siveter, D.J., Siveter, D.J., Williams, M., Zalasiewicz, J. & Ma, X.-y., 2011. An Early Cambrian hemichordate zooid. Current Biology 21, 1–5.

Foto’s (Derek Siveter, Oxford University) welwillend ter beschikking gesteld door Mark Williams en Peter Thorley, University of Leicester, Leicester (Groot-Brittannië).

1167 Afghanistan herbergt grote natuurlijk brug
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Soms lijkt het of er weinig meer op aarde te ontdekken valt, maar zo af en toe blijken er toch nog zaken te vinden waarvan het bestaan nog onbekend was, althans bij het grote publiek. Het gaat daarbij niet alleen om zeer specifieke of kleine ontdekkingen (zoals de talloze ontdekkingen van nieuwe planten- en diersoorten, veelal nauwelijks met het blote oog te zien), maar - zij het in uitzonderlijke gevallen - ook om grote verschijnselen. Zo ontdekten onderzoekers van de Wildlife Conservation Society, tijdens onderzoek naar de dierenwereld van Afghanistan, een zeer grote natuurlijke brug.

Dergelijke bruggen zijn vooral bekend geworden door hun voorkomen in het zuidwesten van de Verenigde Staten, waar zelfs een apart nationaal park (Arches) is opgericht in de staat Utah waarin veel van deze merkwaardige vormen voorkomen. De natuurlijke bruggen ontstaan door een uitzonderlijk combinatie van klimaat, gesteentetype, verwering en erosie. Ook van buiten de Verenigde Staten zijn dergelijke verschijnselen bekend: de grootste natuurlijke brug is te vinden in China bij de Buliu rivier in Guanxi. Deze brug is ruim 125 m lang.


De natuurlijke brug Hazarchishma
is ruim 70 m lang en de doorgang
eronder is 20 m hoog.


De pas ontdekte natuurlijke brug
is de op 11 na langste ter wereld.

De in Afghanistan ontdekte natuurlijke brug is met zijn lengte van ruim 70 m en zijn doorgang van ruim 20 m hoog weliswaar minder kolossaal, maar toch altijd nog heel indrukwekkend. Er zijn slechts 11 grotere exemplaren bekend. Dat hij niet eerder is ‘ontdekt’ (zoals altijd gaat het bij dit soort ontdekkingen om het vinden door onderzoekers of reizigers - uit ontwikkelde landen - van verschijnselen die uiteraard al lang bij de lokale bevolking bekend zijn!) komt doordat de brug in een afgelegen hooglandgebied (het Bamyan Plateau, 3 km boven zeeniveau) ligt waar vreemdelingen weinig te zoeken hebben. De brug is vernoemd naar de nabijgelegen plaats Hazarchishma.

De brug bestaat uit afzettingsgesteenten die tussen Jura en Eoceen werden gevormd. Hij dankt zijn ontstaan aan een rivier die door de nu droge Jawzari-Kloof stroomde, verschillende routes nam, en het gesteentepakket van twee kanten aanvrat. De steilwanden die door de erosie ontstonden verweerden bovendien gemakkelijk, waardoor de wanden werden aangetast. Opstuivend zand bij harde wind hielp vervolgens mee om aan de onderkant van de steilwanden het gesteente het meest - letterlijk - te zandstralen, waardoor uiteindelijk een doorgang voor het water ontstond.


Een nietig lijkende persoon
onder de natuurlijke brug.

Referenties:
  • Delaney, L., 2011. Newly discovered natural arch in Afghanistan one of world’s largest. Press release Wildlife Conservation Society, 2011-03-30.

Foto’s (Ayub Alavi): Wildlife Conservation Society.

1168 ‘Global warming’ trad veel vaker op dan eerder aangenomen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

De wereldwijde temperatuurstijging (“global warming”) waarmee we nu te maken zouden hebben (er komen steeds meer aanwijzingen dat de temperatuur niet meer stijgt!) is bepaald niet uitzonderlijk. Uit tal van eerdere onderzoeken was overigens al gebleken dat er in de loop van de niet eens zo verre aardgeschiedenis perioden zijn opgetreden met aanzienlijk verhoogde temperaturen. Die duurden meestal enkele tienduizenden jaren (gewoonlijk in de orde van 40.000 jaar), en de temperatuur lag dan zo’n 2-3 graden hoger dan ‘normaal’. Dat is vergelijkbaar met wat klimaatpessimisten verwachten voor de komende eeuw, waarbij ze de temperatuurstijging echter niet beschouwen als een natuurlijke gebeurtenis, maar als een gevolg van de grootschalige verbranding van fossiele brandstoffen sinds het begin van de industriële revolutie.

Uit recent onderzoek blijkt dat dergelijke perioden van ‘global warming’ veel vaker zijn opgetreden dan tot nu toe werd aangenomen. Het waren zelfs helemaal geen uitzonderlijke gebeurtenissen volgens onderzoeker Richard Norris van het befaamde Scripps Institution of Oceanography, die meedeed aan het onderzoek waarbij kernen uit de oceaanbodem werden onderzocht.

Ongeveer 50 miljoen jaar geleden trad er op aarde een warme tijd op, waarbij verschillende perioden van ‘global warming’ kunnen worden onderscheiden. Die perioden traden toen zo’n beetje elke 400.000 jaar op. De warmste van die perioden kwam voor op de grens tussen Paleoceen en Eoceen , en staat daarom bekend als het Paleocene-Eocene Thermisch Maximum (PETM). Dit PETM, dat werd gekenmerkt door een temperatuurstijging van 4-7 graden, duurde ongeveer 200.000 jaar. Omstreeks 40 miljoen jaar geleden was het afgelopen met het optreden van dergelijke perioden van ‘global warming’: toen begon een lange periode van afkoeling, resulterend in ijskappen op de polen. Volgens ijstijddeskundigen zou de ondergrens van het IJstijdvak daarom eigenlijk zo’n 40 miljoen jaar geleden moeten worden gesitueerd in plaats van 2 miljoen jaar geleden, het begin van een tijd waarin vooral het noordelijk halfrond diverse malen met grote ijstijdkappen werd bedekt.


deel van een voor het onderzoek gebruikte boorkern.

Bij het recent uitgevoerde onderzoek werden boorkernen onderzocht die waren opgehaald voor de kust van Zuid-Amerika. Vooral de sedimenten uit het Eoceen werden geanalyseerd. Alleen al op kleur konden tal van warme en koude perioden worden onderscheiden: de warme periode worden vertegenwoordigd door fijnkorrelig grijs sediment, en de koude perioden door lichtgroenig sediment. Uiteraard is de kleur op zich geen aanwijzing voor een bepaalde temperatuur, maar in dit geval bleken de grijze sedimenten een veel grotere hoeveelheid klei te bevatten die achterbleef nadat de kalkschelpjes van afgestorven microscopisch kleine organismen op de zeebodem waren opgelost. Het oplossen van die kalkschaaltjes wijst op verzuring van de oceaan, een bekend gevolg van de grootschalige opname door de oceaan van CO2.

De vraag die dat opwerpt is natuurlijk waar dat CO2 vandaan kwam. Om tal van redenen (onder meer de regelmatige cycli) komen de onderzoekers tot de conclusie dat het koolzuurgas niet (althans niet in significante hoeveelheden) afkomstig kan zijn geweest van uiteenvallend gehydrateerd methaan, veenbranden of komeetinslagen. Volgens hen moet het uit het dieptewater afkomstig zijn geweest. Het CO2 zou daaruit zijn vrijgekomen door veranderende circulatiepatronen van het dieptewater.


Mede-onderzoeker Richard Norris
in zijn laboratorium.

Referenties:
  • Sexton, Ph.F., Norris, R.D., Wilson, P.A., Pälike, H., Westerhold, Th., Röhl, U., Bolton, C.T. & Gibbs, S., 2011. Eocene global warming events driven by ventilation of oceanic dissolved organic carbon. Nature 471, p. 349-352.

Foto’s: Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, CA (Verenigde Staten van Amerika).

1169 Eiwit geïsoleerd uit botten van 600.000 jaar oude steppemammoet
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 !

Op 13 december 1990 vonden bewoners van West Runton (Norfolk, Engeland), na een stormachtige nacht, een groot bot op het strand, onderaan een klif. Ze zochten contact met het museum ter plaatse, en het bot werd gedetermineerd als een deel van het bekken van een grote olifantachtige. Iets meer dan een jaar later werden op dezelfde plaats nog meer botten gevonden. In 1992 werd daarom een verkennende opgraving uitgevoerd. Dat leverde zoveel op dat in 1995 een 3 maanden durende grote opgraving plaatsvond. Dat was een schot in de roos. Het bleek dat een anderhalve dikke laag met rivierafzettingen van 700.000-600.000 jaar geleden (Cromerien) vol zat met fossielen. Er kwamen duizenden schelpen van slakken te voorschijn, takken en kleine mammoetbotten, maar ook botten van herten, paarden en neushoorns. Het meest opvallende waren echter de botten van een enorme olifantachtige, de steppemammoet (Mammuthus trogontherii).


Reconstructie van de West Runton Olifant,
een steppemammoet.


Deel van de schedel (met slagtand)
van de West Runton Olifant.


Deze mammoet was - voor zover bekend - de grootste olifantachtige die ooit op aarde leefde, en het grootste landdier sinds de dinosauriërs. Zijn schofthoogte was 4 m, en hij moet ongeveer 10.000 kg hebben gewogen, tweemaal zoveel al de huidige Afrikaanse olifant. Van dit enorme dier werd bijna het hele skelet (ca. 85%) teruggevonden; daarmee is dit het meest complete skelet van deze uitgestorven diersoort.

Nu zorgt deze unieke vondst opnieuw voor opwinding. Uit de botten is namelijk collageen geïsoleerd, een essentieel eiwit. Met een speciale massaspectrometer met een ultrahoge resolutie hebben bio-archeologen een sequentie van dat collageen weten te verkrijgen. Dat is opmerkelijk, want nog maar enkele jaren geleden werd algemeen aangenomen dat eiwitten (en dus ook collageen) bij lange na niet zo lang gepreserveerd zou kunnen worden, laat staan dat er een sequentie van zou kunnen worden gemaakt. Het maken van een sequentie van het eiwit van een dier kan worden vergeleken met het analyseren van DNA: het geeft dus ook de mogelijkheid om op basis van kleine botfragmenten de soort te determineren. Met DNA is dat al langer mogelijk, maar DNA blijft volgens de huidige kennis niet langer dan zo’n 100.000 intact. Bij collageen zou dat, naar nu blijkt, wel een miljoen jaar zijn. Bovendien is collageen een van de meest voorkomende eiwitten in de meeste gewervelde dieren.

De gevonden sequentie maakte het ook mogelijk om de mammoet van West Runton te vergelijken met die van andere mammoeten, mastodonten en recente olifanten. Daarbij bleek dat hij meer overeenkomst vertoonde met olifanten dan met andere mammoeten.


De steppemammoet, Mammuthus trogontherii.


De kust van west Runton, waar de
mammoet werd gevonden.


Referenties:
  • Buckley, M., Larkin, N. & Collins, M., 2011. Mammoth and mastodon collagen sequences; survival and utility. Geochimica et Cosmochimica Acta 75, 2007-2016.

Foto’s: internet (bronnen onbekend).

1170 ‘Neefje’ deed weinig onder voor Tyrannosaurus rex
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers !

Met zijn lengte van 11 m, hoogte van 4 m en gewicht van zo’n 6000 kg moet hij weinig minder vreeswekkend zijn geweest dan zijn ongeveer even grote oom, Tyrannosaurus rex. Maar hij moet minder algemeen zijn voorkomen, want deze nieuwe soort, Zhuchengtyrannus magnus, is pas onlangs ontdekt, terwijl er van T. rex talloze fossiele restanten bekend zijn (de bekendste is een vrijwel compleet skelet, ‘Sue’ genaamd). De ontdekking van de nieuwe soort berust overigens op weinig materiaal: een kaak en wat tandmateriaal. Volgens de onderzoekers zijn die echter afwijkend genoeg om, ondanks de sterke verwantschap met T. rex en Tarbosaurus, van een nieuwe soort te spreken. Interessant in deze context is dat een van de betrokken onderzoekers, Prof. Xu Xing van het Instituut voor Paleontology van Gewervelde Dieren en Paleoanthropologie in Beijing, al meer dan 30 nieuwe dino-soorten heeft beschreven; hij behoort dus tot de groep van ‘splitters’ die in geringe verschillen al reden zien om van een nieuwe soort te spreken.


Reconstructie (door Robert Nichols) van
de kop van Zhuchengtyrannus magnus.

De restanten van Z. magnus werden gevonden nabij Zhucheng, een stad in het oosten van China, in de provincie Shandong. Van deze stad is de nieuwe geslachtsnaam afgeleid; de soortnaam betekent ’groot’. De naam van deze dino betekent dus ‘grote tyran van Zhucheng’. De kaakfragmenten en tanden zijn nauwelijks kleiner dan die van de grootst bekende vergelijkbare restanten van T. rex. Daarom nemen de onderzoekers, ondanks het nogal schamele materiaal, aan dat het om een vrijwel even groot dier ging. Zoals alle overige gigantische vleesetende dinosoorten, behoort hij tot de Tyrannosauridae, en daarbinnen tot de subfamilie van de Tyrannosaurinae; dit waren allemaal dieren die gedurende het Laat-Krijt in Noord-Amerika en Azië voorkwamen. Ze hadden allemaal kleine voorpoten met twee-vingerige klauwen en grote, krachtige kaken waarmee ze gemakkelijk de botten van hun prooidieren konden vermalen. Overigens waren het waarschijnlijk zowel jagers als aaseters.

De vondst werd gedaan in een gebied waar enorme concentraties van dino-resten voorkomen. De meeste restanten behoorden toe aan een gigantische hadrosauriër soort, Shantungsaurus giganteus. Het gaat waarschijnlijk om materiaal dat bijeenspoelde in een grote riviervlakte; dode dino’s werden (mogelijk bij hoogwater) door de rivier meegevoerd en daarna afgezet op plaatsen buiten de oeverwallen waar de stroomsnelheid gering was. Daar werden de karkassen ook snel - veelal aangevreten - bedekt met slib (zoals dat ook in onze uiterwaarden gebeurt) zodat ze, afgesloten voor zuurstof, gemakkelijk konden fossiliseren.

Referenties:
  • Hone, D.W.E., Wang, K., Sullivan, C., Zhao, X., Chen, S., Li, D., Ji, S., Ji, Q. & Xu, X., 201. A new tyrannosaurine theropod, Zhuchengtyrannus magnus is named based on a maxilla and dentary. Cretaceous Research (in druk).

lllustratie: University College Dublin, Dublin (Ierland).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl