NGV-Geonieuws 185

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


November 2011, jaargang 13 nr. 11

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 1231 Spieren van de buikvin van vissen geven inzicht in de verovering van het land
  • 1232 Uitbarsting van onderzeese vulkaan voor iedereen zichtbaar
  • 1233 Sommige dino’s waren trekdieren
  • 1234 Zuurstof maakte dwergen tot reuzen
  • 1235 Lopen en draaien op 33 paar poten
  • 1236 Waarschuwing voor nieuw thermisch maximum
  • 1237 Droogteperiodes zijn van alle tijden
  • 1238 Pliocene haai viel walvis aan
  • 1239 Grootste massa-uitsterving precies bepaald
  • 1240 Inslag lijkt toch niet enige oorzaak van uitsterven dino’s

    << Vorige uitgave: 184 | Volgende uitgave: 186 >>

1231 Spieren van de buikvin van vissen geven inzicht in de verovering van het land
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Een van de belangrijkste ontwikkelingen in de evolutie van het leven op aarde was de verovering van het land door dieren, ongeveer 400 miljoen jaar geleden. Die ‘kolonisatie’ van een totaal nieuw leefmilieu werd mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van poten, oorspronkelijk alleen achterpoten. Later ontwikkelden zich ook voorpoten, waardoor de tetrapoden (4-potigen) ontstonden. Ook mensen stammen van de eerste tetrapoden af.

Het is al geruime tijd bekend dat de voorouders van de tetrapoden bestonden uit (inmiddels uitgestorven) soorten van longvissen. De huidige longvissen, maar ook hun voorouders waaruit de tetrapoden voortkwamen, konden op het land overleven doordat ze atmosferische lucht konden inademen. Ze bewegen zich op het land voor met behulp van hun buikvinnen. Die buikvinnen kunnen ze bewegen met een stelsel van spieren, zoals ook wij onze armen en benen met spieren kunnen bewegen.


De spookhaai, Callorhynchus milii.


De bruinbandbamboehaai, Chiloscyllium punctatum.


Hoe de buikvinnen van de vroege longvissen konden evolueren tot poten, zou in principe afgeleid kunnen worden uit de evolutie van het spierstelsel dat hun buikvinnen deed bewegen. Dat spierstelsel is echter nooit in fossiele vorm aangetroffen, laat staan in zo grote getale dat daaruit een evolutionaire ontwikkeling valt af te leiden. Er bestaan echter nog steeds longvissen, relatief primitieve kraakbeenvissen en - uiteraard - volledig ontwikkelde (been)vissen. Daarom heeft een onderzoeksteam nu de ontwikkelingsgeschiedenis van de spieren die de buikvinnen aansturen onderzocht aan de hand van embryo’s van een aantal vissoorten.

De vissen die ze daarvoor gebruikten zijn nazaten van soorten die als het ware belangrijke momenten in de evolutie van vertebraten vertegenwoordigen. Het ging daarbij om twee ‘primitieve’ kaakbeenvissen - de bruinbandbamboehaai (Chiloscyllium ounctatum) en de spookhaai (Callorhynchus milii) - en drie vissoorten met volledig ontwikkeld skelet: de Australische longvis (Neoceratodus forsteri), de zebravis (Danio rerio) en de lepelsteur (Polyodon spathula). De drie laatste soorten - en in het bijzonder de longvis - vormen de naaste nog levende verwanten van de laatste voorouder die de vissen en de tetrapoden gemeen hebben.


De zebravis, Danio rerio.


De Australische longvis, Neoceratodus forsteri.


Bij het onderzoek gingen de onderzoekers na hoe de buikvinspieren in de embryo’s zich ontwikkelden. Dat deden ze ondermeer door na te gaan (via ‘genetic engineering’) hoe de cellen waaruit de spieren op den duur zouden worden opgebouwd zich door het embryo heen bewogen gedurende vroege embryonale stadia, toen het lichaam van de vissen nog vorm moest krijgen. Daarbij bleek dat bij de beenvissen het mechanisme waardoor de buikvinspieren werden gevormd anders was dan bij de kraakbeenvissen. Mensen stammen af van de vissen (er worden soms nog kinderen geboren met kieuwen; die zijn gelukkig chirurgisch betrekkelijk gemakkelijk ‘weg te werken’). De ontwikkeling van de buikvinspieren bij beenvissen blijkt een overgangsfase te vertegenwoordigen tussen die ontwikkeling bij kraakbeenvissen en bij tetrapoden. Dankzij die verschillen kunnen wij op het land lopen en vissen niet (behalve dan toch die bijzondere longvissen …).


De lepelsteur, Polyodon spathula.


De diverse vinnen van een vis:
3 = rugvin; 4 = vetvin; 6 = staartvin;
7 = anaalvin (aarsvin); 9 = buikvin;
10 = borstvin.


Referenties:
  • Cole, N.J., Hall, T.E., Don, E.K., Berger, S., Boisvert, C.A., Neyt, Ch., Ericsson, R., Jos, J., Gurerich, B. & Currie, P.D., 2011. Development and evolution of the muscles of the pelvic fin. PloS Biology 9 (10), e1001168; doi:10.1371/journal.pbio.1001168, 10 pp.

Illustraties: internet.

1232 Uitbarsting van onderzeese vulkaan voor iedereen zichtbaar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Dat er onderzeese vulkanen bestaan, is al lange tijd bekend. Ook zijn er diverse malen, vanaf al dan niet bemande onderzoekduikboten, uit vulkanen, spleten en ‘schoorstenen’ opborrelende wolken van gas opgemerkt (zie o.a. Geonieuws 1042). Een echte uitbarsting, met uitstromend lava, was echter nog nooit waargenomen totdat dat in 2009 op 1200 m diepte gebeurde in het Lau-Bekken, tussen Samoa, Tonga en de Fiji Eilanden. In dat gebied bevindt zich de West Mata, een onderzeese vulkaan. Die barstte op twee plaatsen uit ‘onder toezicht’ van enkele onderzoekers die hun wetenschappelijke verslag daarover nu hebben gepubliceerd. Ook het bredere publiek bedienen ze echter met nooit eerder vertoonde beelden: op YouTube kan iedereen nu de uitbarsting met eigen ogen aanschouwen (www.youtube.com/watch?v=qaKnWF5ORsU).


Een magmabel van ongeveer een halve
meter breed stijgt op uit Hades, een
van de krateropeningen van de onderzeese
West Mata vulkaan.


Uit de Prometheus, een van de twee
krateropeningen van de West Mata vulkaan,
stijgen gas, gesteentedeeltjes en een
wolk van witte zwavel op.


Wetenschappelijk is de waargenomen uitbarsting van belang om verschillende redenen, nog afgezien van het feit dat nooit eerder het submarien proces was waargenomen, en dat dus ook niet bekend was hoe snel dat ging, wat de verhouding was tussen in zee geslingerd materiaal en uitstromende lava, hoeveel gas erbij wordt uitgestoten en wat daarvan de samenstelling is, enz. De onderzoekers zelf spreken van een uitzonderlijke gebeurtenis, vanwege de heftigheid van de eruptie. Ze schrijven die toe aan de vrijzetting van grote hoeveelheden gashoudend water en de gassen CO2 en SO2. Stromen van rood en goudgekleurde lava schoten tien meter ver door het water en gasbellen van een meter in doorsnede stegen op met een huidje van gestolde lava.

Een van de andere belangrijke aspecten is dat het verschijnsel plaatsvond in een gebied waar de aardkorst een begin lijkt te maken met de vorming van een subductiezone. Dat geeft nieuw inzicht in dit proces, want de bekende subductiezones zijn bijna allemaal 5-200 miljoen jaar geleden ontstaan, zodat weinig over hun eerste ontwikkelingsfase bekend is. Dat er subductie lijkt te beginnen, komt doordat het Lau-Bekken snel in omvang groeit, waardoor er ruimteproblemen ontstaan in de bocht van de Tonga Trog op het punt waar die een duidelijke bocht vormt tussen de Fiji Eilanden en Samoa.

Een tweede reden is dat bij de eruptie het gesteente boniniet werd gevormd. Dit zeldzame type wordt waarschijnlijk alleen onder dit soort omstandigheden gevormd (het is niet bekend van andere recente onderzeese vulkanische activiteit), en nooit eerder was dus ‘vers’ boniniet gevonden waarvan de samenstelling kon worden geanalyseerd voordat het door tal van latere processen veranderde. De interesse in ‘vers’ boniniet is groot omdat daarin belangrijke informatie ligt opgeslagen over de magmatische intensiteit en de veranderingen daarin in subductiezones; en die informatie is weer van belang voor een duidelijk inzicht in de wereldwijde geochemische cycli.


Het onderzoeksgebied tussen Samoa,
Tonga en de Fiji Eilanden.

Referenties:
  • Resing, J.A., Rubin, K.H., Embley, R.W., Luton, J.E., Baker, E.T., Dziak, R.P., Baumberger, T., Lilley, M.D., Huber, J.A., Shank, T.M., Butterfield, D.A., Clague, D.A., Keller, N.S., Merle, S.G., Buck, N.J., Michael, P.J., Soule, A., Caress, D.W., Walker, S.L., Davis, R., Cowen, J.P., Reysenbach, A.-L. & Thomas, H., 2011. Active submarine eruption of boninite in the northeastern Lau Basin. Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo1275.

Foto’s: National Science Foundation / National Oceanic and Atmospheric Administration (Verenigde Staten van Amerika).

1233 Sommige dino’s waren trekdieren
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 !

Uit de tanden van Camarasaurus, een 15 meter grote, plantenetende dino (behorend tot de sauropoden) is voor het eerst komen vast te staan dat deze reusachtige dieren jaarlijks grote trektochten ondernamen.Dat ze rondzwierven, werd al eerder aangenomen, want de hoeveelheden planten die ze verorberden (geschat wordt dat ze zo’n 450 kg per dag aten) waren zo groot dat het onwaarschijnlijk lijkt dat ze lang op dezelfde plaats konden blijven: hun voedsel raakte gewoonweg op. Dat ze, net als de grote planteneters in Oost Afrika, ieder jaar wegtrokken om later in weer naar (ongeveer) hun oude gebied terug te keren, werd minder algemeen aangenomen.

Het blijkt nu dat de jaarlijkse trektocht bij Camarasaurus over honderden kilometers ging. Een dergelijke grote afstand blijkt uit de samenstelling van het glazuur op de tanden. Dat glazuur is onderzocht op basis van 32 tanden die afkomstig waren van diverse exemplaren van deze dinosoort. Alle tanden zijn afkomstig uit het Morrison-Bekken in de Amerikaanse staten Wyoming en Utah, en dateren uit het Laat-Jura (160-145 miljoen jaar). Van het glazuur werd de verhouding gemeten tussen de zuurstofisotopen O-16 en O-18. Die verhouding hangt bij vertebraten af van de verhouding tussen deze twee isotopen in het drinkwater, en die verhouding hangt weer samen met de verhouding in de afzettingsgesteenten ter plaatse.


Enkele van de onderzochte tanden.


De schedel van Camarasaurus
(foto S. Cunningham/Alamy).


Uit het onderzoek bleek dat de verhouding in de tanden niet in overeenstemming was met die uit de afzettingsgesteenten: er was vaak een tekort aan O-18. Dat betekent dat de dieren elders water hadden gedronken, en dat elders moest op grotere hoogte zijn geweest (de zwaardere isotoop O-18 komt in hoge gebieden iets minder voor dan in laaggelegen gebieden omdat die bij regen uit opstijgende en afkoelende wolken in iets grotere hoeveelheid uitregent dan van het lichtere isotoop O-16). De dichtstbijzijnde hogere gebieden lagen zo’n 300 km ver, en daar moesten de dieren dus zijn geweest.

Deze redenering lijkt misschien vergezocht, maar daarom hebben de onderzoekers ook enkele tanden van een enkel exemplaar van Camarasaurus onderzocht, waarbij het glazuur laagje voor laagje werd geanalyseerd. Het jongste glazuur bleek op een hoge locatie te wijzen, het oudste op een laaggelegen gebied. Dit betekent dat het dier uit het laaggelegen bekken naar de hooglanden vertrok toen zijn tanden groeiden. Maar hij werd gevonden in het laaggelegen gebied, en moet dus daarheen weer uit het hoogland zijn teruggekeerd. De onderzoekers zien als enige logische verklaring voor de verandering van leefgebied een seizoensgebonden trek. Een van de redenen daarvoor is dat het laaggelegen gebied waar ze een deel van het jaar leefden ieder jaar een droge periode meemaakte, waardoor water en planten schaars werden. In de hoger gelegen gebieden zouden ze dieren gemakkelijker aan water en voedsel kunnen komen.

De onderzoekers hopen door nieuw, vergelijkbaar onderzoek bij andere dinosoorten uit hetzelfde bekken te kunnen vaststellen of alle dino’s in het gebied dergelijke trektochten maakten, om dat het alleen om bepaalde soorten ging.


Een skelet van Camarasaurus.

Referenties:
  • Fricke, H.C., Hencecroth, J. & Hoerner, M.E., 2011. Lowland-upland migration of sauropod dinosaurs during the Late Jurassic epoch. Nature, doi:10.1038/nature10570.

Foto’s schedel en tanden: Nature.

1234 Zuurstof maakte dwergen tot reuzen
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 !

Een van de bekendste groepen microfossielen zijn de foraminiferen. Ze evolueerden snel en zijn daarom goed bruikbaar voor datering van sedimenten. Foraminiferen zijn eencellige organismen die een schaaltje vormen dat meestal de vorm heeft van een klein ammonietje. Over de aard van foraminiferen wordt nog steeds getwist. Sommige onderzoekers beschouwen ze als amoeben, andere als protisten. Binnen de foraminiferen kunnen diverse groepen worden onderscheiden, waaronder de uitgestorven groep van de fusulinen (Fusulinoidea).


In de juiste doorsnede lijken de
meeste fusulinen op zeer kleine ammonietjes.


Schuine doorsnede door een foraminifeer.


Deze groep van fusulinen omvatte tot ongeveer 300 miljoen jaar geleden (Laat-Carboon) alleen kleine soorten. Maar toen ontstonden er, binnen betrekkelijk korte tijd, reusachtige soorten, tot wel 10 cm lang. Het volume van sommige soorten werd dan ook wel duizend keer zo groot als dat van hun voorouders. Deze opvallende ontwikkeling van gigantisme viel samen met een minstens zo opvallende verandering van de atmosfeer: die werd destijds zo rijk aan zuurstof dat hij bijna spontaan in brand kon schieten. Die extreem zuurstofrijke atmosfeer leidde er uiteraard toe dat ook het zeewater (waarin de fusulinen aan de oppervlakte leefden) zuurstofrijker werd. Bij enkele andere diergroepen ontstond in die tijd ook gigantisme, maar dat was toch zeer beperkt (al zijn er uit die periode wel fossiele duizendpoten bekend van meer dan een meter lang, amfibieën van meer dan twee meter, en libelles met een spanwijdte van ruim 70 cm). Er kan dus niet worden gesteld dat een zeer zuurstofrijke atmosfeer automatisch tot gigantisme leidt. Toch waren het extreme gigantisme bij de fusulinen (en enkele andere diersoorten) en de zuurstofrijke atmosfeer voor veel onderzoekers reden om een oorzakelijk verband aan te nemen. Dat verband kon echter tot nu toe niet worden aangetoond.

Een grootschalig onderzoek heeft daarin nu verandering gebracht. Daarbij werden de uit laagjes opgebouwde schaaltjes onderzocht van meer dan 1800 foraminiferensoorten die tussen 325 en 250 miljoen jaar geleden leefden. Uit dat onderzoek bleek dat een belangrijk aantal van de grootste soorten steeds groter werd naarmate het atmosferisch zuurstofgehalte toenam. Deze soorten bereikten hun maximale afmetingen toen de zuurstofconcentratie zijn piek bereikte (66% meer zuurstof dan nu); toen de zuurstofconcentratie weer afnam, nam ook de grootte van de grootste soorten weer af: een duidelijke aanwijzing voor een causaal verband.

Dat de zuurstof het organisme goed moest kunnen bereiken blijkt ook uit de vorm van de schaaltjes: die groeiden niet ballonvormig uit, maar bleven plat (max. 2 mm dik); de vergroting werd verkregen door uitgroei in de lengte. Zo kon de zuurstof gemakkelijk de levende cel bereiken.


Enkele uitzonderlijk grote
(‘gigantische’) Permische fusulinen.

Referenties:
  • Payne, J.L., Groves, J.R., Jost, A.B., Nguyen, T., Myhre, S.B., Hill, T.M. & Skotheim, J.M., 2011. Late Paleozoic fusulinoidean gigantism driven by atmospheric hyperoxia. Geological Society of America Abstracts with Programs 43 (5), p. 556.

Foto schuine doorsnede: John Groves; foto ‘giganten’: United States Geological Survey.

1235 Lopen en draaien op 33 paar poten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Ongeveer een half miljard jaar geleden liep er een rover over de bodem van de zee. Op de modderige bodem liet hij diverse sporen achter. Van deze rover waren ook al eerder sporen aangetroffen, en zelfs was bekend van wat voor dier deze afkomstig waren. Het ging om de sporen van Tegopelte gigas, een van de grootste arthropoden van zijn tijd; hij kon tot ca. 30 cm lang worden.

Van dit dier was inmiddels al het een en ander bekend; de tot nu toe gevonden exemplaren komen namelijk alle uit de Burgess Shale, een formatie die beroemd is doordat er veel fossielen in zijn aangetroffen waarvan ook de weke bestanddelen goed zijn gefossiliseerd. Zo is het mogelijk gebleken om van veel van deze dieren, die kort na de zogeheten Cambrische explosie (van leven met schelpen of andere vormen van een uitwendig skelet) leefden, een redelijk betrouwbare reconstructie te maken. Dat geldt ook voor Tegopelte. Het was een dier dat een beetje aan een rups deed denken; het had een zachte ‘schelp’ op zijn rugzijde, en het was voorzien van 33 paar poten.


De sporen. In figuur linksonder draaide
Tegopelte zich om
(foto Royal Ontario Museum).


Reconstructie (door Mariahue Collins)
van Tegopelte gigas.


Met die 33 paar poten liet hij loopsporen achter. Bij een van die loopsporen is het dier zelf gevonden, zodat er zekerheid bestaat dat bepaalde sporen van dit dier afkomstig zijn. De sporen die nu zijn aangetroffen zijn zo duidelijk, zo lang en ook zo gevarieerd (zo blijkt het dier niet voornamelijk rechtuit te zijn gelopen, maar boog hij ook af en draaide hij zelfs zijn looprichting om - waarschijnlijk bij het opmerken van een mogelijke prooi) dat de onderzoekers in staat waren om zijn wijze van voortbewegen te reconstrueren.

Zo kon worden vastgesteld dat het dier in staat was om de zeebodem in hoog tempo af te struinen, waarbij zijn pootjes het sedimentoppervlak slechts kort en licht aanraakten. Een dergelijke wijze van voortbewegen zien we momenteel bij relatief grote mariene rovers die aan de top van de voedselcyclus staan. Tegopelte heeft daarom waarschijnlijk een belangrijke rol gespeeld bij de ontwikkeling van de ecosystemen op de zeebodem, en daarmee ook op de evolutie die kort na de Cambrische explosie plaatsvond.

De Burgess Shale bevat zoveel bijzondere (en goed gepreserveerde) fossielen dat er, nadat dit meer algemeen bekend raakte, veel op de fossielen werd ‘gejaagd’. Dat heeft ertoe geleid dat deze gesteenten in een groot gebied in 1981 zijn opgenomen op de lijst van de UNESCO World Heritage Sites, en dat er alleen met een speciale vergunning fossielen mogen worden gezocht voor wetenschappelijk onderzoek. De hier beschreven sporen van Tegopelte werden aangetroffen in het Yoho National Park in de Canadese provincie Brits Columbia, nabij de plaats Field. De sporen zijn nu te bewonderen in het Royal Ontario Museum in Toronto.


Mount Field met de beroemde Burgess Shale
(foto Jean-Bernard Caron/Royal Ontario Museum).

Referenties:
  • Minter, N.J., Gabriela Mángano, M. & Caron, J.-B., 2011. Skimming the surface with Burgess Shale arthropod locomotion. Proceedings of the Royal Society B, doi:10.1098/rspb.2011.1986.

Foto’s: University of Saskatchewan, Saskatoon, SK (Canada).

1236 Waarschuwing voor nieuw thermisch maximum
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Slechts zo’n 9 miljoen jaar nadat de aarde door een asteroïde werd getroffen op de grens tussen Krijt en Tertiair, vond er opnieuw een proces plaats dat de hele aarde veranderde en dat tegenwoordig als een ramp van ongekende grootte zou worden beschouwd: de temperatuur steeg tot uitzonderlijke hoogte op de overgang tussen Paleoceen en Eoceen. Men spreekt daarom wel van het Paleocene/Eocene Thermisch Maximum (PETM). De temperatuur steeg destijds met, afhankelijk van de plaats op aarde, 3-9 0C, en deze hoge temperaturen duurden zo’n 150.000-200.000 jaar (zie ook Geonieuws 1112 en 1168). De hoge temperatuur, die gepaard ging met – en waarschijnlijk dus ook veroorzaakt werd door - een stijging van het CO2-gehalte in de atmosfeer met zo’n 150%, leidde tot sterke veranderingen in fauna en flora; onder andere werden sommige dieren kleiner, om naderhand weer in grootte toe te nemen (zie Geonieuws 1080). Ook stierven veel diersoorten uit.

Over de oorzaak van de sterk toegenomen atmosferische koolzuurgasconcentratie tijdens het PETM, waaraan de hogere temperaturen worden toegeschreven, is veel gediscussieerd. Vaak is verhoogde vulkanische activiteit als boosdoener aangewezen (zie Geonieuws 839), maar er wordt steeds vaker geopperd dat vrijzetting van gashydraten (in feite methaan met daaraan gebonden kristalwater) uit de zeebodem de voornaamste schuldige zou zijn. Daarvoor bestaan steeds meer aanwijzingen, en recente berekeningen tonen aan dat uit gashydraten vrijkomend methaan (een sterk broeikasgas) in ieder geval een ‘verdachte zonder alibi’ is.

De toename van het atmosferisch gehalte aan het CO2 betekent dat er in ieder geval 2500 miljard ton (2,5 x 10155 kg) koolstof door ontbinding van het methaangas na oxidatie tot CO2 in de atmosfeer is terecht gekomen. Het benodigde gashydraat bevond zich voor het PETM in een relatief dun pakket dicht onder de zeebodem. Toen, om wat voor reden dan ook, de temperatuur iets steeg (bijv. als gevolg van grootschalig vulkanisme) werd het gashydraat instabiel, en viel uiteen in water en methaan. Het methaan loste deels op in het zeewater, maar verdween grotendeels in de atmosfeer. Dat leidde tot verdere temperatuurstijging, waardoor nog meer gashydraat instabiel werd, etc. Er was dus sprake van een zelfversterkend proces (positieve terugkoppeling).


Model (van Jeff Fitlow) van de opeenhoping en
vrijzetting van de gashydraten, vergeleken met
een elektrisch circuit.

De toename van het gehalte aan CO2 betekende een lager zuurstofgehalte in het zeewater. In zee wegzakkend organisch materiaal van afgestorven organismen bereikte zo in relatief grote hoeveelheden de zeebodem. Ook daar was de temperatuur iets gestegen, waardoor micro-organismen hun werk sneller deden, waardoor ook weer methaangas werd gevormd. Dit proces kon op die manier lange tijd doorgaan.

De onderzoekers wijzen erop dat een dergelijk scenario zich nu zou kunnen herhalen, nu de temperatuur op aarde wereldwijd is gestegen. Het lijkt hen namelijk waarschijnlijk dat er in het Paleoceen en nu ongeveer gelijke hoeveelheden gashydraat in de oceaanbodem zijn opgeslagen.

Referenties:
  • Gu, G., Dickens, G.R., Bhatnagar, G., Colwell, F.S., Hirasaki, G.J. & Chapman, W.G., 2011. Abundant Early Palaeogene marine gas hydrates despite warm deep ocean temperatures. Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo1301.

Illustraties: Rice University, Houston, TX (Verenigde Staten van Amerika).

1237 Droogteperiodes zijn van alle tijden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

auteur: Het is in Geonieuws al vaker opgemerkt: we hebben geen recht op een stabiel klimaat: door de tijd heen zijn veranderingen van het klimaat opgetreden, soms abrupt, soms geleidelijk; soms catastrofaal, soms met nauwelijks enige invloed; soms wereldwijd, soms alleen regionaal of zelfs locaal. Voor het verre geologische verleden zijn alleen de grootste, heftigste en langdurigste klimaatfluctuaties te reconstrueren, maar voor het Holoceen, en zeker voor de laatste paar duizend jaar kan dat in groot detail, vooral omdat er zoveel gegevens (nog) bewaard zijn gebleven, onder meer in de vorm van stuifmeel, pollen en groeiringen. Die gegevens wijzen er ook op dat wisselingen van het klimaat niet wereldwijd hoeven te zijn, en evenmin dat ze gerelateerd hoeven te zijn aan temperatuurfluctuaties.


Geen levend wezen op aarde kan ouder
worden dan de naaldenden (Pinus aristata)
(foto Cody Routson).


Voor het onderzoek werden met een boortje
potloodvormige monsters uit de naaldenden gebruikt
(foto Daniel Griffin /Lab. Of Tree-Ring Research).


Zo was al bekend dat in het zuidwesten van de Verenigde Staten gedurende de tijd die in West-Europa de Middeleeuwen vormde (ca. 800-1300) een periode van grote droogte optrad Dat blijken er nu twee te zijn geweest, één in het midden van de 12e eeuw en een tweede aan het eind van de 13e eeuw. De eerste duurde bijna 50 jaar, de tweede mogelijk bijna 100 jaar. In West-Europa kennen we trouwens ook dergelijke droogte periodes, maar die vonden niet tegelijk plaats, wat opnieuw een aanwijzing is dat een ‘wereldklimaat’ een menselijke ‘uitvinding’ is waaraan de natuur geen enkele boodschap heeft.

De ontwikkeling die in de Middeleeuwen plaatsvond in het San Juan-gebergte (zuidelijk Colorado) had grote consequenties voor de stroomgebieden van de San Juan Rivier en de Rio Grande die in het gebergte ontspringen. Omdat de San Juan Rivier uitmondt in de Coloradorivier, werd ook het benedenstrooms gelegen stroomgebied van die rivier beïnvloed. Een en andere is onderzocht op basis van de boomringen van de naaldenden (Pinus aristata), die in Amerika bekend staat als de bristlecone pine. Die bomen kunnen vele honderden jaren oud worden (er zijn zelfs exemplaren van 4000 jaar oud), en ze kunnen langdurig zeer droge omstandigheden overleven; hun boomringen vormen dus een waardevol archief.


De breedte van de groeiringen geeft informatie
over de levensomstandigheden van de boom
(foto Daniel Griffin /Lab. Of Tree-Ring Research).


Onderzoeksleider Cody Routson in een naaldenden
(foto Mark Losleben (Lab. Of Tree-Ring Research).


Voor het gebied van het San Juan-gebergte konden de onderzoekers zo een ononderbroken tijdspanne van 2200 jaar analyseren. Daarnaast bleek dat ook de vier eeuwen (!) na het begin van onze jaartelling zeer droog waren, met een extreme droogte gedurende de tweede eeuw. Uit het onderzoek blijkt zo niet alleen dat droogteperiodes goed zijn vast te stellen met boomringonderzoek, maar ook dat de grote droogteperiodes onregelmatig optraden, een sterk uiteenlopende duur hadden, en dat ze vaak regionaal beperkt waren.


De resultaten van het onderzoek:
de verticale balken geven droogteperiodes aan.

Referenties:
  • Routson,C.C., Woodhouse, C.A. & Overpeck, J.T., 2011. Second century megadrought in the Rio Grande headwaters, Colorado: How unusual was medieval drought? Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2011GL050015, 5 pp.

Grafiek welwillend ter beschikking gesteld door Cody Routson, University of Arizona, Tucson, AZ (Verenigde Staten van Amerika); foto’s: Cody Routson en Universiteit van Arizona.

1238 Pliocene haai viel walvis aan
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

De natuur is niet vriendelijk: het is eten of gegeten worden. Dat is natuurlijk niet alleen nu zo, maar dat gold ook in het geologische verleden. Een enkele maal kunnen van de strijd om het bestaan de sporen worden teruggevonden, meestal in de vorm van de tandafdrukken die grote rovers (zoals sauriërs) achterlieten op botten (bijtsporen). In enkele zeldzame gevallen blijkt het prooidier de aanval te hebben overleefd, zoals valt op te maken uit hersteld botweefsel (zie Geonieuws 1174).


Het botfragment met de bijtsporen.


De enorme kaken van Carcharocles megalodon.


De vondst van een botfragment van een Pliocene walvis toont ook een aanval die niet direct dodelijk was en die leidde tot een gedeeltelijk herstel. Op het fragment zijn drie tandafdrukken waar te nemen die - volgens deskundigen op het gebied van botziektes, botafwijkingen e.d. - aangeven dat de walvis moet zijn gebeten door een dier met sterke kaken. Het moet ook een dier met flinke afmetingen zijn geweest, zoals blijkt uit de afstand van zo’n 6 cm tussen de opeenvolgende bijtsporen. Hoewel er in de betrokken afzetting fossiele resten zijn gevonden van tal van grote rovers zoals Carcharodon carcharias, Isurus xiphidon and Parotodus benedeni, houden de onderzoekers het voor het meest waarschijnlijk dat de rover een grote haai was, Carcharocles megalodon, die afmetingen kon bereiken tot 15 m (overigens was de aanvaller van de walvis waarschijnlijk ‘slechts’ zo’n 4-8 m lang) en die geldt als een van de grootste roofdieren die ooit de aarde bevolkten. Zijn tanden (de soortnaam megalodon betekent ‘met de grote tanden’) zijn een gewild verzamelobject.

De aanval moet in zoverre succesvol zijn geweest dat er waarschijnlijk een groot stuk vlees van de walvis is afgescheurd. Verder moeten de verwondingen zijn meegevallen, want het botfragment is overdekt met een type bot dat snel wordt gevormd wanneer er plaatselijk een infectie is opgetreden. Dat er inderdaad een dergelijke infectie is opgetreden blijkt uit CT-scans van het beenmerg.

Hoewel de aanval van de haai op de walvis niet direct dodelijk was, moest de walvis de aanval mogelijk uiteindelijk toch met de dood bekopen, zoals de onderzoekers opmaken uit het onvolledige herstel van het bot. Zijn dood moet zo’n 2-6 weken na de aanval zijn gekomen. Het ligt voor de hand om aan te nemen dat de dood samenhangt met de opgelopen verwonding, maar de onderzoekers kunnen geen doodsoorzaak opmaken uit het gevonden materiaal.


De tanden zijn een gewild verzamelobject.


De haai in de aanval op de walvis
(tekening Timothy Scheirer, © CMM)


Referenties:
  • Kallal, R.J., Godfrey, S.J. & Ortner, D.J., 2011. Bone reactions on a Pliocene cetacean rib indicate short-term survival of predation event. International Journal of Osteoarchaeology, doi:10.1002/oa.1199

Foto bot en tekening: Smithsonian Institute (Washington, DC); foto kaken: American Museum of Natural History (Washington, DC); foto tand: Lonfat.

1239 Grootste massa-uitsterving precies bepaald
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Ongeveer 250 miljoen jaar geleden vond de grootste massa-uitsterving uit de geschiedenis plaats. Het plotseling verdwijnen van 70% van het leven op land en van 95% van het leven in zee was reden om daar een belangrijke geologische grens te trekken: niet alleen tussen twee periodes (Perm en Trias), maar ook tussen twee era’s (Paleozoïcum en Mesozoïcum). Deze uitzonderlijke grens heeft niet alleen de geologische gemeenschap verleid tot steeds weer nieuwe pogingen om de oorzaak van de massa-uitsterving te ontrafelen (zie onder meer Geonieuws 1013 en 1144), maar heeft ook geleid tot de wens om deze grens nauwkeurig te dateren.

Tot het einde van de vorige eeuw werd als grens ‘ruwweg 250 miljoen jaar’ aangehouden. Toen in 2004 een nieuwe (inmiddels officieel aanvaarde) geologische tijdschaal werd voorgesteld, werd de grens in een nieuwe typesectie en op basis van moderne dateringstechnieken vastgesteld op 251,0 ± 0,4 miljoen jaar (zie Geonieuws 500). Die datering bleek echter al spoedig iets te jong; de grens (hoewel officieel nog steeds 251,0 miljoen jaar geleden) werd daarom informeel op ongeveer 252 miljoen jaar gelegd (zie o.a. Geonieuws 960). Die nieuwe datering was niet erg precies, maar nu is er dan toch een datering gekomen die zeer precies is, en die een ouderdom aangeeft van 252,20 miljoen jaar.


Het pakket bij Shangsi met de
P/T-grens ingebed tusen twee aslagjes.

De nieuwe datering berust op diverse technieken die zijn toegepast op diverse continue secties in China, qua positie variërend van Zuid-China tot Tibet. Een van de belangrijkste secties was die bij Shangsi (in de provincie Sichuan), waar de grens werd gevonden in een pakket van slechts zo’n twee meter dik met zowel vlak daarboven als vlak daaronder een goed dateerbaar vulkanisch aslaagje. Daarmee is de grens nu dus wel heel erg nauwkeurig geworden.

De onderzoekers zijn ook nagegaan hoe snel de massa-uitsterving plaatsvond. De tijdsduur waarover dat gebeurde was een kleine 200.000 jaar, maar het merendeel van de soorten verdween binnen 20.000 jaar. Dat is van belang omdat daarmee sommige oorzaken van de massa-uitsterving weinig kans meer maken. Zo lijkt een ‘nucleaire winter’ als gevolg van veel in de atmosfeer gebracht stof (dat werd weggeslingerd bij de inslag van een asteroïde - zoals op de K/T-grens) dat het zonlicht absorbeerde, niet waarschijnlijk als hoofdoorzaak, omdat het stof zeker niet zolang in de atmosfeer is blijven hangen. Overigens kan dit wel een factor zijn geweest die mede-verantwoordelijk was, zoals het ook goed mogelijk is dat geen enkele factor op zichzelf als schuldige kan worden aangewezen, maar dat juist het gelijktijdig optreden van processen zorgde dat de leefomstandigheden tot onder een bepaald drempelniveau zakten.

Zelf denken de onderzoekers, mede omdat het uitsterven in zee en op het land gelijktijdig plaatsvond, dat het grootschalige vrijkomen van CO2 bij het uitvloeien van de gigantische hoeveelheden basalt in Siberië (de ‘Siberian traps’) de hoofdschuldige was.


Enkele van de onderzoekers bij
de sectie nabij Shangsi.

Referenties:
  • Shen, S.-z., Crowley, J.L., Wang, Y., Bowring, S.A., Erwin, D.H., Sadler, P.M., Cao, C.G., Rothman, C.H., Henderson, C.M., Ramezani, J., Zhang, H., Shen, Y., Wang, X.-d., Wang, W., Mu, L., Li, W.-z., Tang, Y.-g., Liu, X.-l., Liu, L.-j., Zeng, Y., Jiang, Y.-f. & Jin, J.G., 2011. Calibrating the end-Permian mass extinction. Science 334, doi:10.1126/science.1213454.

Foto sectie met lavas: Roland Mundil, Berkeley Geochronology Center, Berkeley, CA (Verenigde Staten van Anmerika); foto onderzoekers: University of Calgary, Calgary (Canada).

1240 Inslag lijkt toch niet enige oorzaak van uitsterven dino’s
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

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

Al jaren woedt er een heftige strijd over de oorzaak van de massa-uitsterving op de grens tussen Krijt en Tertiair. Veel geologen (onder andere Jan Smit, Vrije Universiteit) wijzen de inslag van een asteroïde (die de Chicxulub inslagkrater veroorzaakte) als hoofdschuldige aan, maar anderen (aangevoerd door Gerta Keller, Princeton University) menen dat die inslag lang niet alle verschijnselen kan verklaren. Deze groep heeft steeds gewezen op de uitvloeiing van grote hoeveelheden basalt die in dezelfde periode plaats vond en die bekend staan als de ‘Deccan traps’ die een groot deel van India bedekken (zie Geonieuws 918 en 927).

Nieuw onderzoek - inderdaad, door onder meer Gerta Keller - lijkt nu overtuigende aanwijzingen op te leveren dat een grote inslag een toch wat te gemakkelijke verklaring is. In hun nieuwe verklaring spelen - opnieuw - de Deccan traps de hoofdrol, maar zouden ook andere meteorietinslagen een rol spelen, en is de ‘grote inslag’ slechts een mede-oorzaak. Deze conclusie stoelt op analyse van de ontwikkeling van foraminiferen omstreeks de K/T-grens, de datering van de basaltuitvloeiingen van de Deccan traps, en veldwaarnemingen die, in de omgeving van die basaltpakketten, zouden wijzen op de inslag van diverse meteorieten.


De dikke basaltpakketten (Deccan traps)
bij Mahabaleshwar.


De drie fases waarin de Deccan traps werden
gevormd. De grootste uitvloeiingen vonden net
voor tot op de K/T-grens plaats.


Radiometrische dateringen van de lava’s geven aan dat er drie fases zijn te onderscheiden, en wel op ca. 2,5 miljoen jaar voor de K/T-grens, op die grens (al kort daarvoor beginnend) en zo’n 300.000 jaar na die grens. De middelste fase is veruit de grootste. Al na de eerste fase van lava vorming werd het leefmilieu slechter, waarschijnlijk door de uitstoot van veel CO2 en zwavelverbindingen. De tot dan toe veelal grote foraminiferen hadden daaronder te lijden en werden kleiner. De grote, middelste fase vormde de nekslag, en in de korte tijd sinds het begin van deze fase tot aan de K/T-grens namen de foraminiferen verder in grootte af, totdat ze allemaal, op 7 of 8 soorten na verdwenen; de soorten die overbleven waren allemaal relatief klein. Deze ontwikkeling kan uiteraard niet worden verklaard door een enkele grote inslag.

De argumenten die de onderzoekers aanreiken voor het vrijwel gelijktijdig met de K/T-grens inslaan van een serie meteorieten in het Indiase onderzoeksgebied, vind ik veel minder sterk: ze wijzen op een iridiumlaagje, maar geven niet duidelijk aan waarom dat niet zou kunnen samenhangen met de ‘grote inslag’. Niettemin: hun argumenten op basis van de ontwikkelingen van de foraminiferen zijn zeer sterk. Echter, deze nieuwe argumenten zullen geen einde maken aan de discussies omtrent de oorzaak van de massa-uitsterving, eerder opnieuw aanwakkeren. Nu zijn Jan Smit en zijn aanhangers weer aan zet.


De talrijke grote foraminiferensoorten
van het eind-Krijt werden na de bazaltuitvloeiingen
vervangen door slechts enkele, veel kleinere soorten.


De Deccan traps zijn in een groot deel van
India terug te vinden.


Referenties:
  • Gertsch, B., Keller, G., Adatte, T., Garg, R., Prasad, V., Berner, Z. & Fleitmann, D., 2011. Environmental effects of Deccan volcanism across the Cretaceous-Tertiary transition in Meghalaya, India. Earth and Planetary Science Letters 310, p. 272-285.

Foto’s: Gerta Keller.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl