NGV-Geonieuws 60

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Januari 2004, jaargang 6 nr. 1

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 405 Spinnen konden al 300 miljoen jaar geleden een web weven
  • 406 Microfossielen doen twijfel ontstaan aan 'sneeuwbal-aarde'
  • 407 Veel bosbranden teisterden centraal Europa 250 miljoen jaar geleden
  • 408 Vroege landplanten zorgden voor omwenteling in zee
  • 409 Grootste ijsshelf op noordelijk halfrond opgebroken

    << Vorige uitgave: 59 | Volgende uitgave: 61 >>

405 Spinnen konden al 300 miljoen jaar geleden een web weven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Al zo地 300 miljoen jaar geleden moeten sommige soorten spinnen in staat zijn geweest om een zijdeachtig web te weven. Dat blijkt uit onderzoek dat Cary Easterday uitvoerde aan een fossiel dat hem ter beschikking was gesteld door Gregory McComas, een verwoed fossielenverzamelaar die is afgestudeerd aan de Youngstown State University in Ohio. Hij had het fossiel in 1999 gevonden in een oude mijn, die hij de 7-11 mijn had genoemd, omdat hij op de plaats ligt waar de wegen met nummers 7 en 11 van de staat Ohio bij elkaar komen. Deze mijn, met een pakket van omstreeks 300 miljoen jaar oud uit het Carboon, heeft meer interessante fossielen opgeleverd, zowel van planten als van dieren.


APHANTOMARTUS PUSTULATUS

De vondst van een buitengewoon goed gefossiliseerde spin is echter ook voor deze vindplaats uitzonderlijk. William Ausich, hoogleraar in de geologie aan Ohio State University (waar Easterday studeert), acht de kans op de vondst van een complete fossiele spin in zo地 goede conditie buitengewoon klein, ondanks de relatief goede fossilisatiekans. Volgens Ausich worden er regelmatig fragmenten van fossiele spinnen gevonden, maar nooit complete exemplaren.

De kans op fossilisatie ter plaatse was overigens betrekkelijk groot, want de spin moet in of vlakbij een meer hebben geleefd; hij stierf (verdronk?) en zakte naar de bodem, waar hij snel werd bedekt door fijnkorrelig materiaal dat uit suspensie uitzakte. Zo werd de spin zowel beschermd tegen ontbinding onder invloed van zuurstof als tegen vernietiging door aaseters. Misschien waren er ook nauwelijks dieren op zoek naar een prooi op de meerbodem, want het klimaat veranderde snel (van nat tropisch tot afwisselend droge en natte seizoenen) ten tijde dat de spin leefde; dergelijke klimaatveranderingen gaan vaak samen met het uitsterven van bepaalde diergroepen.

De fossiele spin, Aphantomartus pustulatus, behoort tot de trigonotarbiden, een oud taxon van spinnen waarvan vertegenwoordigers tot de eerste landdieren behoorden. Aphantomartus, een jager op 8 poten, had een hard pantser, vergelijkbaar met dat van moderne kevers. Tot nu toe hadden paleontologen nooit verwacht dat hij draden zou kunnen spinnen. Easterday toonde echter aan dat deze soort een (prachtig bewaard gebleven) rij van knobbeltjes achter zijn achterste poten heeft. Deze zogeheten rijen microtuberkels komen exact overeen met de structuren die bij recente spinnen dienen om zijdeachtige draden te weven. Van gesponnen draden is weliswaar niets te zien, maar dat is uiteraard geen wonder bij een spin die waarschijnlijk dood was voordat hij op de meerbodem terecht kwam.

Referenties:
  • Easterday, C.R., 2003. Evidence for silk-spinning in trichonotarbid arachnids (Chelicerata: Tetrapulmonata) and other new discoveries from Cemetery Hill (Carboniferous: Desmoinesian-Missourian), Columbiana County, Eastern Ohio. In: Geoscience horizons - Abstracts with programs GSA Annual Meeting & Exposition (Seattle, 2003) 220-10.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Cary Easterday. Courtesy Ohio State University.

406 Microfossielen doen twijfel ontstaan aan 'sneeuwbal-aarde'
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Death Valley, een van de heetst en droogste gebieden op aarde, associeer je niet direct met een volledig door ijs bedekte aarde. Toch bestaat er verband: in dit onherbergzame gebied komen gesteenten voor van zo地 750-700 miljoen jaar geleden. Dit interval omvat de ongeveer tienmiljoen jaar durende tijdspanne waarin de gehele aarde volgens sommige wetenschappers was bedekt met ijs. De hypothese van deze moeilijk voorstelbare vergletsjering heeft geleid tot de wereldwijd bekend geraakte term 'sneeuwbal aarde', maar is nooit algemeen aanvaard geraakt. Veel deskundigen menen dat tal van gesteenten uit die tijd juist niet gevormd zouden kunnen zijn bij een wereldwijd ijsdek.

Andere argumenten tegen een wereldwijde vergletsjeringsfase in deze tijd (het Sturtien) worden aangedragen door paleontologen: hoe zou het leven op aarde een complete bedekking met ijs en sneeuw - gedurende miljoenen jaren - hebben kunnen doorstaan? En als het leven dat al zou hebben gekund, had er dan niet een dramatische aanpassing van de levensvormen moeten plaatsvinden? Voor zo地 drastische veranderingen van levensvormen zijn tot nu toe evenwel geen of weinig duidelijke aanwijzingen gevonden.

Integendeel, gesteenten uit deze tijd die nu in Death Valley aan het oppervlak komen, geven juist aan dat het leven zich niets van zo地 langdurig ijstijdvak heeft aangetrokken. Onderzoekers van twee universiteiten in California stelden dat vast door de vergelijking van microfossielen uit enerzijds gesteenten die gevormd moeten zijn tijdens 'sneeuwbal-aarde' en anderzijds gesteenten die daarvoor ontstaan moeten zijn.

Ze troffen microfossielen aan in een dun kalklaagje dat direct geassocieerd kan worden met een soort verharde keileem die tijdens 'sneeuwbal-aarde' zou zijn gevormd. Het betreft zowel prokaryoten als eukaryoten, primitieve eencellige organismen die respectievelijk nog geen en wel een celkern hebben. Daarnaast vonden ze stromatolieten, een nog steeds niet volledig opgehelderd vorm van onregelmatige laagjes, waarvan de meeste onderzoekers vermoeden dat die zijn gevormd door de afzetting van kalk op de (microscopisch kleine) blaadjes van algen die - ook al weer waarschijnlijk - een soort kolonies vormden.

Het opvallende aan al deze microfossielen in het onderzochte kalklaagje is dat ze volledig overeenkomen met fossiele microorganismen uit vuursteen die voorkomt in het pakket dat dateert van voor de Sturtien-vergletsjering, en waarvan bekend is dat ze leefden in een ondiepe zee waarin kalksteen werd gevormd (een vergelijkbare situatie als in het Nederlandse Krijt, waar in diverse kalksteenlagen ook vuursteen met microfossielen voorkomt), en die dus waarschijnlijk relatief warm water bevatte.

De conclusie die hieruit moet worden getrokken is, volgens de onderzoekers, dat zelfs de microorganismen die in een warme, ondiepe zee leefden, geen merkbare last ondervonden van wel zeer dramatisch veranderende leefomstandigheden. Het voorkomen van deze microorganismen in afzettingen die ten tijde van 'sneeuwbal-aarde' werden gevormd is bovendien in volstrekte tegenspraak met de gepostuleerde massauitsterving die - zeker onder de meer ontwikkelde eukaryoten - zou moeten hebben plaatsgevonden bij het begin van de vergletsjering. Het lijkt de onderzoekers dan ook veel waarschijnlijker dat de Sturtien-vergletsjering in de toenmalige tropische gebieden niet zo地 grote invloed heeft gehad als op hogere breedte, waar het leven wel degelijk een behoorlijke knauw kreeg. Ze menen dan ook dat de uitbreiding van het ijs op zee niet wereldwijd kan zijn geweest, en dat er dus geen sprake was van een 'sneeuwbal-aarde'.

Referenties:
  • Corsetti, F.A., Awramik, S.M. & Pierce, D., 2003. A complex microbiota from snowball Earth times: microfossils from the Neoproterooic Kingston Peak Formation, death Valley, USA. Proceedings of the National Academy of Sciences 100, p. 4399-44-4.

407 Veel bosbranden teisterden centraal Europa 250 miljoen jaar geleden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Het jaar 2003 kende tal van grote bosbranden, zowel in de Verenigde Staten als in West-Europa. Voor een deel wordt dat toegeschreven aan de droge, hete zomer, voor een deel ook aan menselijke activiteit (brandstichting, onzorgvuldigheid). Grote bosgebieden gingen hierdoor verloren. Ook toen er nog lang geen sprake was van mensen op aarde kwamen echter grote bosbranden voor, soms nog veel groter dan de branden van 2003. Onderzoek van twee Duitse paleobotanici heeft dat duidelijk gemaakt voor het Zechstein (ca. 250 miljoen jaar geleden).


HOUTSKOOLFRAGMENTEN IN HET ZECHSTEIN BIJ FRANKENBERG

De bosbranden konden worden vastgesteld aan de hand van houtskoolfragmenten in gesteenten die tijdens het Zechstein werden gevormd. De aard van de houtskool bewijst dat het gaat om materiaal dat bij bosbrand is ontstaan. Uit de afgeronde vorm van sommige houtskoolfragmenten die in de omgeving van Frankenberg (in Hessen, Duitsland) werden aangetroffen, blijkt dat ze zijn getransporteerd door stromend water. Hoewel het gaat om kwetsbaar materiaal zijn deze fragmenten mogelijk ver vervoerd, zodat niet geconcludeerd kan worden waar deze brand(en) plaatsvonden. Waarschijnlijk gaat het bij een aanzienlijk deel van het materiaal om hout van coniferen. Andere houtskoolfragmenten bestaan zeker uit de verkoolde naalden van coniferen, maar deze komen weinig voor en zijn vaak in kleine stukjes gebroken; het is, tenminste in een aantal gevallen, echter vrijwel zeker dat het om het geslacht Ullmannia gaat, mogelijk om de soort U. frumentaria of de soort U. bronnii.

Uit het Zechstein zijn ook versteende restanten van bomen bekend. De anatomische variatie in de houtskoolfragmenten is echter veelal groter dan in het versteende materiaal. Uit de houtskool kan echter niet worden opgemaakt of het daarbij gaat om een grotere verscheidenheid van taxa, of dat het gaat om anatomisch verschillende onderdelen van soorten die tot een beperkt aantal taxa behoren.

De houtskool en de verspreiding daarvan maken duidelijk dat er destijds regelmatig grote bosbranden in de dennenbossen van het Zechstein moeten zijn voorgekomen. De auteurs menen er zelfs uit te kunnen opmaken dat die branden betrekkelijk vaak optraden in vergelijking met de huidige situatie. Dat is een conclusie die van belang is voor het begrijpen van de ecologische omstandigheden van destijds. Tot nu toe was daarover namelijk feitelijk niets bekend over het bestaan van bosbranden in door coniferen gedomineerde, hoger gelegen bossen uit het Paleozocum.

Referenties:
  • Uhl, D. & Kerp, H., 2003. Wildfires in the Late Palaeozoic of Central Europe - the Zechstein (Upper Permian) of NW-Hesse (Germany). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 199, p. 1-15.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Dieter Uhl, Institut fr Geowissenschaften, Eberhard-Karls-Universit舩, Tbingen (Duitsland).

408 Vroege landplanten zorgden voor omwenteling in zee
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Ongeveer 360 miljoen jaar geleden veranderde het aanzien van de aarde drastisch door de ontwikkeling van zaadvormende planten, de opkomst van bomen en het ontstaan van bossen met een gevarieerde flora. Tegelijkertijd deed zich een dramatische verandering in zee voor, die vooral in ondiepe tropische zeen tot uitdrukking kwam: de variatie in leven nam sterk af, en vooral koralen waren een belangrijk slachtoffer. Volgens de geologen Thomas Algeo (Universiteit van Cincinnati) en Stephen Scheckler (Technische Hogeschool van Virginia) was die gelijktijdigheid geen toeval: op het jaarlijkse congres van de Geological Society of America, dat van 2-5 november werd gehouden in Seattle (VS) wezen ze op een oorzakelijk verband, ook al zijn daarvan nog niet alle details duidelijk.

Een nieuw type bodemvorming zou de sleutel zijn. Door de plotselinge, sterke toename van het plantendek ontstond voor het eerst in de aardgeschiedenis een type bodem dat niet alleen gebaseerd was op de inwerking van abiotische fysische en chemische processen op het gesteente. De activiteit van de nieuwe flora zorgde voor een enorm snellere bodemvorming. Het nieuwe vermogen om zich via zaad te verspreiden betekende bovendien dat het plantendek zich vanuit de oorspronkelijk vooral geprefereerde vochtige laaglandgebieden naar hogere en steilere gebieden kon uitbreiden. Ook daar begonnen planten dus water aan de bodem te onttrekken. Het resultaat was een drogere bodem die rijk was aan organisch materiaal, maar ook veel rijker dan voorheen aan mineralen in een voor organismen opneembare vorm.

Deze combinatie van factoren leidde volgens de onderzoekers tot uitloging van de bodem op een veel grotere schaal dan ooit eerder had plaatsgevonden. Door de uitloging werden grote hoeveelheden voedingsstoffen en mineralen via stroompjes en rivieren naar zee afgevoerd. In zee kon de bioproductiviteit daardoor sterk toenemen. Veel diergroepen waren echter niet in staat om van die mogelijkheid te profiteren, waarschijnlijk doordat er andere belemmerende factoren waren. Dat betekende dat de soorten die wel gebruik konden maken van de vergrote aanvoer van voedingsstoffen een overheersende rol konden gaan spelen, en veel andere soorten eerst naar randgebieden wegjoeg, en tenslotte geheel deed verdwijnen.

Volgens Algeo heeft de rol van de bodem als chemisch interface tussen de levensgemeenschappen op het land en in zee tot nu toe veel te weinig aandacht gekregen. In de discussie naar aanleiding van zijn presentatie werd opgemerkt dat ook in de discussie over de oorzaken van de huidige teruggang van koralen naar dit aspect gekeken zou moeten worden.

Referenties:
  • Algeo, Th.J. & Scheckler, S.E., 2003. The role of soils as an interface between terrestrial and marine ecosystems: the Middle to Late Devonian. Abstract 188-7 in: Geoscience horizons (Seattle, 2003): Abstracts with programs. The Geological Society of America, p. 458-459

409 Grootste ijsshelf op noordelijk halfrond opgebroken
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Waarschijnlijk heeft opwarming een doorslaggevende rol gespeeld bij het opbreken van de Ward-Hunt ijsshelf, een rand van zeeijs langs de noorkust van Ellesmere Island in noordelijk Canada. De Ward-Hunt ijsshelf is de grootste massa zeeijs in het Arctische gebied. De vorming ervan begon ongeveer 4500 jaar geleden, en het ijs is zeker de laatste 3000 jaar op zijn plaats gebleven. Tot april 2000: toen werd met RADARSAT-opnamen vastgesteld dat er scheurvorming in begon op te treden. De scheuren breidden zich steeds verder uit, en in 2002 brak het ijs volledig in twee grote (en tal van kleinere) stukken. In juli en augustus van dat jaar begonnen onderzoekers ter plaatse waarnemingen te doen om een goed beeld van de ontwikkelingen te krijgen.


ONDERZOEKSTATION OP DE WARD-HUNT IJS-SHELF

Ellesmere Island was, volgens een rapport van Robert E. Peary, in 1907 nog omgeven door een ononderbroken rand zeeijs (ijsshelf). In 1982 was daarvan al zo地 90% verdwenen, vooral door afkalving aan de noordelijke zijde. Daarna bleef het ijs tot 2000 redelijk stabiel. Dat stabiele ijs damde ondermeer een fjord af, de 30 km lange Disraeli Fjord, waardoor die veranderde in het grootste kustmeer van het noordelijk halfrond. Het meer bevatte 43 m zoet water bovenop 360 m zout (en zwaarder) oceaanwater. Dit zoetwatermeer stroomde door de scheurvorming in de ijsshelf in korte tijd leeg, waardoor een unieke levensgemeenschap van zoet- en zoutwater plankton verdween. Ook andere levensgemeenschappen zijn aangetast door het opbreken van de ijsmassa.

De onderzoekers (van de Laval Universiteit in Quebec en van de Universiteit van Alaska in Fairbanks) stelden vast dat dat opbreken van de ijsmassa een complexe zaak moet zijn geweest: eerst werd het centrale deel van de ijsshelf door scheuren verdeeld in drie losse delen. Deze werden op hun plaats gehouden door het nog niet aangetaste ijs eromheen. In augustus 2002 kalfde echter de noordelijke buitenzijde af, waardoor 6 km2 aan losse ijseilandjes ontstonden, en 20 km2 aan los dik zeeijs. Toen bleek ook dat de ijsshelf maar ongeveer half zo dik was als eerder was aangenomen.

Vrij algemeen wordt aangenomen dat op Antarctica, waar de temperatuur in de laatste zestig jaar met ongeveer een halve graad per tien jaar is gestegen, de opwarming de oorzaak is van het uiteenvallen van stukken ijsshelf. Van Ellesmere Island zijn minder temperatuurmetingen bekend; de langdurigste waarnemingen zijn gedaan bij Alert, zo地 175 km ten oosten van de Disraeili Fjord. In Alert is de temperatuur sinds 1951 aanvankelijk minder snel gestegen dan op Antarctica: met 0,1 EC per tien jaar. Sinds 1967 is dat echter 0,4 EC per tien jaar. Uit controlemetingen kan verder worden opgemaakt dat de temperatuur op de Ward-Hunt ijs-shelf gedurende de periode 1967-2002 in juli zo地 1,3 EC moet zijn geweest, wat volgens deskundigen ruim boven de drempelwaarde ligt voor het opbreken van een ijsshelf in Antarctica.

Het is daarom aannemelijk dat de temperatuurstijging de oorzaak is van het opbreken van de Ward-Hunt ijsshelf. Waarom dat precies in 200-2002 gebeurde, is minder duidelijk. De onderzoekers gaan ervan uit dat het ijs door de geleidelijke opwarming is verzwakt, en dat vries/dooicycli, wind en getijden uiteindelijk gezamenlijk de doorslag hebben gegeven; minder invloedrijke parameters zoals veranderingen van de temperatuur, het zoutgehalte en de stromingspatronen in de Noordelijke IJszee kunnen een handje hebben geholpen.

Referenties:
  • Mueller, D.R., Vincent, W.F. & Jeffries, M.O., 2003. Break up of the largest Arctic ice shelf and associated loss of an epishelf lake. Geophysical Research Letters 30, doi 10.1029/2003GL017931.

N.B.: een iets afwijkende vorm van dit bericht werd onder de titel 'Grootste massa Arctisch zeeijs in stukken gebroken' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (20 december 2003).


Copyright ゥ NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl