NGV-Geonieuws 50

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Augustus 2003, jaargang 5 nr. 15

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 355 Pleistocene megafauna in Amerika stierf uit door de mens
  • 356 Het grootste gebied ter wereld met gipsduinen
  • 357 Aantal geslachten neemt steeds sneller toe
  • 358 Zuidpool niet vrij van vliegen
  • 359 Radioactief kalium draagt sterk bij aan warmtestroom vanuit aardkern

    << Vorige uitgave: 49 | Volgende uitgave: 51 >>

355 Pleistocene megafauna in Amerika stierf uit door de mens
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Zo’n duizend jaar voor het einde van het IJstijdvak (Pleistoceen) stierven in korte tijd bijna overal de grote zoogdieren uit: mammoet, sabeltandtijger, holenbeer, edelhert, etc. Het was ook de tijd waarin de prehistorische mens zich verder verspreidde, en betere jachttechnieken ontwikkelde. Deskundigen hebben lang getwist over de vraag of het de veranderende klimaatomstandigheden waren die voor het plotseling uitsterven zorgden, of dat de mens daarvan de oorzaak was. Het probleem bij die discussie was dat er relatief weinig materiaal beschikbaar was: botten hebben betrekkelijk weinig kans om te fossiliseren, en artefacten die de aanwezigheid van mensen verraden zijn eveneens zeldzaam. Het was dan ook nooit goed mogelijk om van plaats tot plaats vast te stellen of het optreden van de mens in de tijd samenviel met het uitsterven van de grote zoogdieren of niet.

Op een gezamenlijke bijeenkomst van de Northeastern Section van de Geological Society of America en de Atlantic Geoscience Society hebben drie paleoecologen van de Fordham Universiteit in New York de resultaten van een onderzoek gepresenteerd dat, althans voor Noord-Amerika, een eind aan de twijfel maakt. Ze konden tot een nauwelijks aanvechtbare conclusie komen door een geheel nieuwe benadering van het probleem. In plaats van te zoeken naar 'macroresten' (botten en artefacten) gingen ze op zoek naar microscopen. Die komen veel overvloediger voor, waardoor bijna in principe van iedere plaats aangetoond kan worden wanneer de grote zoogdieren uitstierven, en wanneer de mens verscheen.

De 'fossielen' die hierbij werden onderzocht in de afzettingen die gedurende het einde van het Pleistoceen en het begin van het Holoceen betroffen enerzijds de sporen van een schimmel die een opmerkelijke voorkeur heeft voor de uitwerpselen van grote zoogdieren (zoals de mastodont), anderzijds fijne houtskooldeeltjes die door de wind verspreid werden van vuur dat door de prehistorische mens werd gestookt.

Het blijkt dat op alle onderzochte plaatsen de sporen van de schimmel Sporomiella) gelijktijdig ongeveer 90% afnemen. Vrijwel gelijktijdig wordt de concentratie aan fijn houtskool ongeveer tienmaal zo groot als daarvoor. Dat lijkt een onweerlegbaar bewijs dat het uitsterven van de grote zoogdieren samenviel met het verschijnen van de mens. Daarmee is natuurlijk nog niet gezegd dat het klimaat geen rol speelde. Ook dat onderzocht het team. Ze namen daarvoor pollenmonsters uit de afzettingen; op basis van de flora die ze zo konden reconstrueren, stelden ze vast dat de grote klimaatverandering die het einde van het Pleistoceen kenmerkt zo’n 1000 jaar na het uitsterven van veel grote zoogdieren plaatsvond. Het klimaat kan daarop dus geen invloed hebben uitgeoefend.

De nieuwe onderzoeksmethode is nog niet buiten Noord-Amerika toegepast. Hij is echter ook geschikt voor bijv. Europa, zodat ook in onze streken waarschijnlijk zal kunnen worden vastgesteld wat de relatie tussen het uitsterven, de opkomst van de mens, en de klimaatverandering is geweest.

Referenties:
  • Kerr, R.A., 2003. Megafauna died from big kill, not big chill. Science 300, p. 885.

356 Het grootste gebied ter wereld met gipsduinen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie !

In het zuidwesten van de Verenigde Staten liggen de White Sands. Het zijn duinen van zuiver, helder wit gips. Vanwege het bijzondere karakter ervan (de duinen beslaan een oppervlakte van 400 km2) zijn ze opgenomen in een Nationaal Monument dat ruim 700 km2 groot is, en dat openstaat voor bezoekers. Met de auto kan men er - over veranderlijke gipspaden tussen de steeds van vorm veranderende gipsduinen door - doorheen rijden, maar ook kunnen de duinen worden beklommen.


DUINEN VAN ZUIVER HELDER WIT GIPS

Deze bijzondere duinen zijn ontstaan doordat de wind er gipskristallen aanvoert uit een bijna 20 km breed, 20 m diep gebied waar het gips zich vormt aan de randen van een soort woestijnmeren (playa meren). Dat gebeurt onder de invloed van indamping die plaatsvindt vanwege het droge, woestijnachtige klimaat ter plaatse. De nieuw gevormde gipskristallen worden (deels) door de bijna altijd uit het zuidwesten waaiende wind meegevoerd, waarbij de zachte gipskristalletjes hun kristalvorm door afschuring al snel geheel kwijt zijn. De duinen bestaan dat ook, net als onze kustduinen, uit mooi afgeronde korrels. Er zijn uiteenlopende duintypen aanwezig, zoals dat ook in een zandwoestijn het geval is: barchanen en paraboolduinen, dwarsduinen en koepelvormige duinen.

Het klimaat ter plaatse is niet altijd zo droog geweest als nu: in het Pleistoceen, maar ook nog in het Holoceen, konden daardoor veel grotere meren bestaan dan nu. De oorspronkelijke oevers van die meren zijn nu nog deels in het veld terug te vinden. Er moeten perioden zijn geweest waarin het niveau van die meren stabiel bleef (zodat zich duidelijke kusten konden ontwikkelen, terwijl veranderingen van het waterniveau waarschijnlijk vrij snel plaats vonden. Daardoor kunnen voor het Otero-meer (dat in het Pleistoceen een grote oppervlakte besloeg, maar dat nu als zodanig niet meer bestaat) drie kustniveaus worden onderscheiden, op resp. 1216, 1210 en 1207 m boven zeeniveau.

In het Otero-meer werden sedimenten op de bodem afgezet. Daarin zijn later weer erosieve insnijdingen in gevormd, waardoor er nu ruim 20 kleine playa-meren aanwezig zijn, die soms weer onder te verdelen zijn in subbekkens. Een voorbeeld is het Lucero-meer, dat bedekt is met een korst van wit, poederig gips, met daartussen wat plekken met steenzout. Onder die korst bevinden lagen klei, gipshoudende klei, en gips (in grove kristallen). Er komt vrijwel geen oppervlaktewater in het meer terecht. Dat het niet geheel is opgedroogd komt doordat pekel uit de ondergrond opstijgt. Die pekel is waarschijnlijk te danken aan de uitloging (door regenwater tijdens de schaarse buien) van de indampingsgesteenten die rondom het gebied aanwezig zijn.

Referenties:
  • Langford, R.P., 2003. The Holocene history of the White Sands dune field and influences on eolian deflation and playa lakes. Quaternary International 104, p. 31-39.

Afbeelding welwillend ter beschikking gesteld door Rip Langford

357 Aantal geslachten neemt steeds sneller toe
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Hoe verder we teruggaan in de tijd, hoe minder fossiele soorten we kennen. Vooral in de laatste 65 miljoen jaar lijkt het aantal geslachten continu en steeds sneller te zijn gestegen. Er is langdurig over getwist of deze bevinding ook de realiteit weerspiegelt, of dat het beeld door bepaalde facetten wordt vertroebeld. Zo is duidelijk dat er van geen enkel moment in de geologische geschiedenis zoveel geslachten bekend zijn als van het heden. Dat is eenvoudig te verklaren: het is veel gemakkelijker om nu de planten- en diergroepen in de diverse milieus overal op aarde te inventariseren dan om alle gesteenten uit een bepaalde periode nauwkeurig op de totale fossielinhoud te onderzoeken. In de eerste plaats zijn veel van die gesteenten niet bereikbaar (ze zijn bedekt door jongere lagen of verdwenen door erosie), in de tweede plaats is het moeilijk en kostbaar om dergelijke gesteenten op alle typen fossielen (van macro tot micro) te onderzoeken, ten derde zijn van alle ooit levende organismen maar zeer weinig exemplaren gefossiliseerd, en ten vierde kunnen gefossiliseerde organismen door diagenetische veranderingen (denk bijvoorbeeld aan het inkolingsproces) onherkenbaar worden of zelfs geheel verdwijnen.

Dat er tegenwoordig veel planten- en diergroepen bekend zijn die ook 'ergens' in het geologische verleden als fossiel zijn aangetroffen, betekent automatisch dat die groep ook in de tussenliggende tijd aanwezig moet zijn geweest, ook al is er nooit een fossiel uit die tussenliggende tijd gevonden. Een beroemd voorbeeld is dat van de coelacanth (geslacht Latimeria), een vis waarvan het jongst bekende fossiel uit het Krijt stamt, maar die in de vorige eeuw weer werd opgevist uit zee. Ook in het Tertiair en het Pleistoceen moet dat geslacht dus hebben bestaan.

Een en ander betekent dat het grote aantal geslachten dat we nu kennen het beeld van de biodiversiteit (rijkdom aan verschillende planten- en diergroepen) in het geologisch verleden beïnvloedt. Daarvoor kan in principe worden gecorrigeerd door bij het kijken naar de biodiversiteit het heden buiten beschouwing te laten. Ook dan lijkt het er echter op dat het aantal geslachten in de loop der tijd (met enkele kleine fluctuaties, bijv. door de massauitsterving op de grens Krijt/Tertiair) steeds verder toeneemt.

Een groep Amerikaanse onderzoekers heeft nu kwantitatief onderzocht of er werkelijk sprake is van een continue toename van het aantal geslachten, en of het heden het beeld vertroebelt. Ze konden dat uiteraard niet doen voor alle planten- en diergroepen. Ze beperkten zich daarom tot mariene tweekleppige mollusken. Hun bevindingen zijn opvallend. In de eerste plaats concluderen ze dat 906 van de 958 nu levende geslachten ook al in het Plioceen of Pleistoceen voorkwam. Het heden - met zijn mogelijkheid tot goede inventarisatie - speelt dus slechts een kleine rol (5%) bij het vaststellen van vroegere biodiversiteit. In de tweede plaats stellen ze vast dat het aantal geslachten inderdaad steeds sneller is toegenomen: van bijna nihil 500 miljoen jaar geleden tot iets meer dan 400 op het einde van het Krijt. De massauitsterving op de K/T-grens reduceerde dat aantal tot ca. 250, maar daarna vond weer een steeds snellere toename plaats tot 958 geslachten nu.

Mariene mollusken zijn uitgebreid verzameld en bestudeerd, zowel wat betreft fossiele als recente vormen. Daarom mag worden aangenomen dat het gevonden resultaat de werkelijkheid goed weergeeft. Of dat voor andere diergroepen ook geldt, staat uiteraard niet vast, maar er lijkt weinig reden om aan te nemen dat het bij andere groepen anders zou zijn. Waarom in de loop der tijd het aantal geslachten steeds sneller toeneemt, is overigens een vraag die nog niet beantwoord is.

Referenties:
  • Jablonski, D., Roy, K., Valentine, J.W., Price R.M. & Anderson, Ph.S., 2003. The impact of the pull of the Recent on the history of marine diversity. Science 300, p. 1133-1135.
  • Kerr, R.A., 2003. Life’s diversity may truly have leaped since the dinosaurs. Science 300, p. 1067, 1069.

358 Zuidpool niet vrij van vliegen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De bossen die gedurende het Mesozoïcum en Tertiair op Antarctica bestonden, werden waarschijnlijk bewoond door primitieve vliegen. Die opvatting bestaat al geruime tijd, op basis van biogeografische analyses uit die tijd in Nieuw-Zeeland, Australië, het zuiden van Zuid-Amerika en de eilanden rondom Antarctica. Directe aanwijzingen ervoor zijn echter nooit in de vorm van fossielen op Antarctica zelf gevonden. Soortgelijke studies wezen er echter ook op dat hoger ontwikkelde vliegen waarschijnlijk nooit op Antarctica aanwezig zouden zijn geweest.


DETAIL VAN DE FOSSIELE VLIEGMADE

Dat beeld moet nu worden herzien. Er is namelijk een fossiel gevonden in een fijnkorrelige afzetting (de Meyer Desert-Formatie), die aan de rand van de Beardmore-gletsjer ontsloten is. Deze locatie, op 85° Z.B., ligt op ongeveer 500 km van de zuidpool. De ouderdom van deze formatie is waarschijnlijk Midden-Plioceen, hoewel sommigen de afzetting beschouwen als midden-Mioceen of nog ouder. In ieder geval is een Tertiaire ouderdom buiten twijfel. De Meyer Desert-Formatie moet zijn afgezet in een meer aan het uiteinde van een gletsjer, aan het begin van een wijde fjord. Het meer moet jaarlijks voldoende lang ijsvrij zijn geweest om de aanwezigheid van algen, zoetwatermollusken en minimaal één vissoort mogelijk te maken. De directe omgeving moet een toendra zijn geweest met struiken en grassen met daarin planten zoals boterbloemen maar ook wat dwergbeuken.


ACHTERAANZICHT VAN EEN MADE VAN EEN RECENTE VLIEG (COCHLIOMYLIA MACELLARIA)

In die omgeving moeten 'hoog ontwikkelde' vliegen hebben rondgevlogen. Dat bewijst het fossiel dat door twee Amerikaanse onderzoekers is gedetermineerd als de made van een vlieg (Diptera: Cyclorrhapha; de familie en het geslacht konden niet worden vastgesteld). De vraag rijst nu of Antarctica tijdens een warm interval van het Neogeen - ergens tussen 3 en 17 miljoen jaar geleden - is gekoloniseerd door vliegen uit de naburige (maar toch altijd nog ver verwijderde) landgebieden (vrijwel zeker Zuid-Amerika), of dat vliegen altijd in Antarctica aanwezig zijn geweest sinds Antarctica zich, in de loop van het Neogeen, afsplitste van het supercontinent Gondwanaland. Het is in dit verband interessant dat eerder onderzoek aannemelijk heeft gemaakt dat de dwergbeuk (Nothofagus) waarvan in de Meyer Desert-Formatie restanten zijn gevonden, waarschijnlijk afstamt van voorouders die deel uitmaakten van de bossen die in het vroege Kenozoïcum in Gondwanaland voorkwamen. Dat is overigens een uitzonderlijk geval, want hetzij de temperatuurdaling - die ook resulteerde in uitgebreide ijskappen - hetzij de daling van de CO2-concentratie in de atmosfeer (of wellicht een combinatie van beide factoren) zorgde ervoor dat de meeste terrestrische organismen uiteindelijk op Antarctica verdwenen.

Voor taxonomen betekent de vondst van het fossiel extra werk: het zal bij de vondst van meer vergelijkbare fossielen op Antarctica waarschijnlijk nodig blijken om het tijdstip en de plaats waar de Cyclorrhapha ontstonden, te herzien.

Referenties:
  • Ashworth, A.C. & Thompson, E.Chr., 2003. A fly in the biogeographic ointment. Nature 423, p. 135.

Afbeelding welwillend ter beschikking gesteld door Allan Ashworth

359 Radioactief kalium draagt sterk bij aan warmtestroom vanuit aardkern
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De aarde zou vrijwel geen warmtestroom van binnenuit meer hebben als er geen warmtebron aanwezig zou zijn: de oorspronkelijke hoge temperatuur zou in de loop van de geschiedenis langzaam verloren zijn gegaan door warmtetransport naar het aardoppervlak, en van daaruit - via de atmosfeer - naar de ruimte. Over de aard van de warmtebron in de aardkern bestaat geen twijfel: het moet gaan om radioactieve elementen die bij hun verval warmte afgeven. Welke radioactieve elementen dat zijn, is minder duidelijk. Omdat de aardkern als gevolg van differentiatie vooral zware elementen bevat, is het waarschijnlijk dat bijv. uranium daarbij een rol speelt. Om theoretische gronden is echter reeds in de zeventiger jaren van de vorige eeuw de hypothese opgesteld dat ook een radioactief isotoop van kalium (kalium-40) een belangrijke bijdrage zou kunnen leveren. Experimenten om die hypothese te testen vielen echter allemaal negatief uit: het leek onmogelijk om kalium 'op te lossen' in een ijzerrijke smelt (ijzer vormt waarschijnlijk een hoofdbestanddeel van de kern; mede daaraan danken we het aardmagnetische veld).

Het voorkomen van belangrijke hoeveelheden kalium in de kern is niet vanzelfsprekend: het is een tamelijk licht element, dat juist veel in de aardkorst voorkomt, onder meer in kleimineralen. Van het kalium is slechts een deel radioactief. Wie op klei woont krijgt daarom weliswaar een iets hogere stralingsbelasting dan wie op kwartszand woont, maar zorgen m.b.t. de gezondheid hoeft men zich niet te maken. Het is in dit verband een aardige anekdote dat de gemeente Arnhem in de tachtiger jaren van de vorige eeuw een grote campagne voerde om inwoners van het noordelijk deel (zandige Veluwerand) naar de nieuwbouwwijken in Zuid-Arnhem (in de zeer kleiige Betuwe) te laten verhuizen. Tegelijk verplichtte de gemeente de Kema om lichtradioactief afval (dat daar eerder legaal was begraven) op te graven en te verwijderen, omdat het gevaar voor de gezondheid zou opleveren. Het Kema-terrein bestaat echter volledig uit zand, en de opgegraven massa zand + radioactief afval was minder actief dan een gelijk volume aan klei uit Arnhem-Zuid! Van een consistent beleid kan het gemeentebestuur van toen dus niet worden beticht. Maar dat terzijde.

Uit het Amerikaans/Zwitserse experiment dat nu is uitgevoerd om na te gaan of kalium toch in de vloeibare buitenkern van de aarde kan voorkomen, is een opvallende conclusie getrokken: de eerdere experimenten die werden uitgevoerd om na te gaan of er een significante hoeveelheid kalium in de kern kon voorkomen, zijn niet goed uitgevoerd. Het blijkt uit het nu uitgevoerde experiment dat kalium wel degelijk in de 'ijzersmelt' kan 'oplossen' bij de hoge temperatuur en druk die in de kern heersen, maar dat dat gebeurt op een wijze die sterk afhangt van de temperatuur. Ook de aanwezige hoeveelheid zwavel speelt een rol. Op basis van eerder beschikbare gegevens daarover komen de onderzoekers tot de conclusie dat er nu waarschijnlijk 60-130 deeltjes per miljoen kalium in de kern aanwezig zijn. Een dergelijke hoeveelheid bevat zoveel radioactiviteit (in de vorm van kalium-40) dat er op de grens van aardkern en aardmantel een voortdurende warmtestroom optreedt van 400-800 miljoen kilowatt, dat is dus ongeveer 5-10% van de totale warmtestroom daar, die 8-10 miljard kilowatt bedraagt.

Referenties:
  • Murthy, V.R., Westrenen, W. van & Fei, Y., 2003. Experimental evidence that potassium is a substantial radioactive heat source in planetary cores. Nature 423, p. 163-165.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl