NGV-Geonieuws 78

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Oktober 2004, jaargang 6 nr. 19

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 495 Nieuw licht op Ediacara-fauna
  • 496 Archaeopteryx had 'verstandelijk' vermogen tot vliegen
  • 497 Sporen van oudste leven zijn niet terug te vinden
  • 498 Microbialieten profiteren van massauitsterving
  • 499 Grote inslagkraters uit Eoceen werden veroorzaakt door astero´de

    << Vorige uitgave: 77 | Volgende uitgave: 79 >>

495 Nieuw licht op Ediacara-fauna
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

In het oosten van Newfoundland zijn in gesteenten van 575-560 miljoen jaar oud bijzondere fossielen van de op zich al zo bijzondere Ediacara-fauna aangetroffen. Het gaat om de oudste fossielen van deze fauna die op betrouwbare wijze zijn gedateerd. Het bijzondere van de gevonden fossielen is niet zozeer hun ouderdom, alswel het feit dat ze - hoewel ze net als alle andere fossielen uit de Ediacara-fauna geen harde delen bezitten - prachtig drie-dimensionaal bewaard zijn gebleven. Mede hierdoor konden details worden onderscheiden die het nodig maken om een aantal ideeŰn over deze levensvormen te veranderen.


Het 'samengestelde blad' van Charnia

De Ediacara-fauna, waarvan exemplaren voor het eerst in 1946 werden ontdekt, omvat de eerste 'complexe' levensvormen. Tot voort kort werden overigens alleen afdrukken gevonden die deze dieren zonder inwendig of uitwendig skelet op de zeebodem achterlieten. Dat maakte interpretatie van hun fysieke uiterlijk en anatomie zeer moeilijk, en ook hun onderlinge taxonomische relaties bleven onduidelijk. Niettemin werden deze dieren aanvankelijk aangezien voor de voorlopers van de organismen die bij de zogeheten 'Cambrische explosie' plotseling in zoveel vormen en in zulke grote aantallen voorkwamen en die door hun harde schalen of skeletten in groten getale zijn gefossiliseerd. Nu worden de soorten die deel uitmaken van de Ediacara-fauna echter algemeen beschouwd als vertegenwoordigers van takken die allemaal uiterlijk in het begin van het Cambrium zijn uitgestorven.


Reconstructie van de levenswijze van Charnia (1) en Dickinsonia (3)

Tot de fossielen van de Ediacara-fauna, die wereldwijd vrijwel identiek is, behoren onder meer vormen die op een samengesteld blad lijken. Dat 'blad' zat, naar huidige inzichten, aan de grond verankerd, zoals dat nu het geval is met onder meer zeelelies (crino´den). Sommige zijn groot, andere klein, de een meer samengesteld dan de ander (er zijn exemplaren waarvan de samenstellende delen zelf ook weer bestaan uit soortgelijke - maar uiteraard kleinere - samengestelde delen, die op hun beurt ook weer bestaan uit soortgelijke - nog kleinere - delen. Zo is aan de meest samengestelde vorm de geslachtsnaam Charnia toegekend, aan een kleinere vorm de naam Rangea, en aan weer andere vormen de namen Charniodiscus en Bradgatia. Vanwege hun talrijke overeenkomsten worden ze samen wel 'rangeomorfen' genoemd.

Uit de nu gevonden exemplaren blijkt dat het niet gaat om verschillende vormen, maar om exemplaren van dezelfde soort in verschillende ontwikkelingsstadia, of - wat waarschijnlijker lijkt - om dieren die totaal verschillende vormen hebben gedurende een levenscyclus (zoals koralen poliepen vormen die als kwallen ronddrijven). Hetzelfde werd gevonden voor een ander bekend fossiel uit de Ediacara-fauna: het geslacht Dickinsonia. De tot nu toe onderscheiden soorten Phyllozoon, Pteridinium, Ernietta, Swartpuntia en Cloudina (die om vergelijkbare redenen samen met Dickinsonia wel 'dickinsioniamorfen' werden genoemd) hebben mogelijk net zoĺn onderlinge relatie als de rangeomorfen.

De Ediacara-fauna geeft zo steeds meer geheimen prijs. Het wachten is op meer vondsten van 3-D bewaarde exemplaren.

Referenties:
  • Brasier, M. & Antcliffe, J., 2004. Decoding the Ediacaran enigma. Science 305, p. 115-1117.
  • Narbonne, G.M., 2004. Modular construction of early Ediacaran complex life forms. Science 305, p. 1141-1144.

496 Archaeopteryx had 'verstandelijk' vermogen tot vliegen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Een van de meest tot de verbeelding sprekende fossielen is Archaeopteryx, de uit het Laat-Jura stammende oudst bekende vogel, waarvan zeven exemplaren bekend zijn. Hoewel Archaeopteryx algemeen als vogel wordt beschouwd, vertoont hij nog veel kenmerken van bepaalde groepen dinosauriŰrs, zoals tanden en een lange staart. Hoewel er geen twijfel aan bestaat dat hij een verenkleed had, is het altijd omstreden geweest of deze primitieve vogel ook heeft kunnen vliegen.


Het Londense exemplaar van Archaeopteryx

Of hij daadwerkelijk vloog, valt waarschijnlijk nooit meer te achterhalen. Maar de beantwoording van de vraag of hij in staat was om te vliegen, is een stuk dichterbij gekomen. Onderzoekers van het Museum voor Natuurlijke Historie in Londen hebben namelijk de hersenpan uit het in hun museum aanwezige exemplaar ge´soleerd; dit onderdeel van de schedel is ongeveer 2 cm groot. Deze hersenpan is op de Universiteit van Texas onderzocht met een vorm van hogeresolutie tomografie. Bij die techniek wordt met behulp van r÷ntgenstralen een beeld verkregen van een bepaald vlak in een voorwerp. In feite onderzoekt men dan dus een heel dun plakje van het betrokken voorwerp. In dit geval waren die plakjes extreem dun: minder dan de helft van een blaadje papier. Door al deze extreem dunne plakjes als het ware op elkaar te leggen, wordt een driedimensionaal beeld van het voorwerp verkregen. Niet alleen van de buitenkant (die kan men immers ook gewoon zien), maar ook van het inwendige.


De onderzochte hersenpan

Zo kreeg het onderzoeksteam onder meer een beeld van het binnenoppervlak van de hersenpan. Die is niet geheel glad, want de hersenen (met hun kronkels, etc). laten daar in de loop van tijd hun sporen op achter. Aan de hand van die sporen (indrukken) konden de onderzoekers dus heel nauwkeurig de vorm van de buitenkant van de hersenen reconstrueren. Dat gebeurde met digitale technieken. Ook van het binnenoor werd zo een zeer precies beeld verkregen. Vergelijking van de zo verkregen gegevens met soortgelijke gegevens van huidige vogels en reptielen kon op deze manier inzicht verschaffen in de 'verstandelijke' vermogens van Archaeopteryx.

Het blijkt dat de hersenen van deze vogel veel gemeen hadden met die van de huidige vogels, al waren ze primitiever. Ze waren groter dan die van een hedendaags reptiel met vergelijkbare afmetingen, maar kleiner dan die van recente vogels van gelijke grootte. De opbouw was in wezen gelijk aan die van vogels, maar de gebieden die gericht waren op beweging waren groter. Ook waren de visuele centra groter dan bij de huidige vogels. De oudste vogel was sterk gericht op zien.

De resultaten van het onderzoek van het binnenoor zijn zeer belangwekkend, omdat uit recent onderzoek is gebleken dat de karakteristieken daarvan sterk samenhangen met gedrag en leefwijze. Bij Archaeopteryx blijkt ook in dit opzichten een veel grotere gelijkenis te bestaan met recente vogels dan met recente reptielen, en bovendien blijkt dat co÷rdinatie van hoofd- en oogbewegingen zeer goed moet zijn geweest.

Hiermee is de vraag of Archaeopteryx kon vliegen nog niet echt beantwoord. Daarom hebben de onderzoekers de verkregen gegevens vergeleken met die van soortgelijke gegevens die bestonden van een pterosauriŰr: een goed vliegend dier dat echter duidelijk tot de sauriŰrs (en dus de reptielen) behoorde. De verhouding tussen omvang van de hersenen en lichaamsgewicht blijkt voor Archaeopteryx en pterosauriŰr vrijwel identiek.

Op basis van al deze (en meer) argumenten komen de onderzoekers tot de conclusie dat de hersenen van Archaeopteryx vliegen mogelijk moeten hebben gemaakt. En hun onderzoek bevestigt dat Archaeopteryx een tussenvorm is tussen sauriŰrs en vogels, maar meer met de laatste groep gemeen heeft dan met de eerste.

Referenties:
  • Dominguez Alonso, P., Milner, A.C., Ketcham, R.A., Cookson, M.J. & Rowe, T.B., 2004. The avian nature of the brain and inner ear of Archaeopteryx. Nature 430, p. 666-669.
  • Stokstad, E., 2004. X-ray scan shows oldest known bird had a brain. Science 305, p. 764. Witmer, L.M., 2004. Inside the oldest bird brain. Nature 430, p. 619-620.

497 Sporen van oudste leven zijn niet terug te vinden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Op het eiland Akilia bij Groenland komen gesteenten voor van 3,85 miljard jaar oud, die sporen van leven zouden bevatten. Dat 'oudste' leven zou dan vele miljoenen jaren ouder zijn dan andere, soortgelijke sporen van leven op Groenland, en zelfs honderden miljoenen jaren ouder dan enig ander spoor van leven buiten Groenland. De sporen bestaan in feite uit insluitsels van koolstof in apatietkristallen, en hun organische oorsprong is door onderzoekers destijds geclaimd op basis van de daarvoor karakteristieke verhouding tussen de diverse koolstofisotopen.


De 3,85 miljard jaar oude rotsen op Akilia

Vanaf de eerste publicatie (1996) is dit 'oudste leven' met scepsis bezien. Zo werd in 1999 de juistheid van de datering in twijfel getrokken, en weer enkele jaren later (2002) werd de interpretatie van de koolstof als van organische oorsprong bestreden. Aan de oorspronkelijke gegevens werd echter niet getornd.

Tot nu, want op een geochemische conferentie die in juni in Kopenhagen werd gehouden, werd een presentatie gegeven door Aivo Lepland, een geoloog van de Geologische Dienst van Noorwegen. De mededeling van Lepland kwam als een schok: zij konden na vijf jaar pogen geen organische koolstof vinden in apatietkristallen die ze uit 15 monsters van dezelfde ontsluiting op Akilia hadden ge´soleerd.

De 'aanval' op het oorspronkelijke werk komt niet van een buitenstaander alleen, want in het team van Lepland zat ook Gustaf Arrhenius, een geochemicus van het Scripps Instituut voor Oceanografie in La Jolla, die zowel van het oorspronkelijke artikel als van de nieuwe presentatie auteur is. Arrhenius verklaarde dat hij niet uitgesloten acht dat er in het geval van het oorspronkelijke onderzoek een verwisseling van monsters heeft plaatsgevonden; in jongere gesteenten van een nabije locatie komen namelijk wel organische koolstofinsluitsels in apatiet voor. Als mogelijke andere verklaring gaf hij dat het oorspronkelijke onderzoek een toevalstreffer is: er zou dan heel weinig apatiet met koolstof op de oorspronkelijk onderzochte locatie voorkomen, en de toen genomen monsters zouden juist zoĺn uitzonderlijk voorkomen hebben bevat.

De oorspronkelijke analyse was uitgevoerd toen door een toenmalig assistent van Arrhenius, Steven Mojzsis, die ook op de conferentie in Kopenhagen aanwezig was. Hij zegt een mogelijke verwisseling van monsters sterk te betwijfelen. Lepland en Mojzsis zijn nu overeengekomen om de oorspronkelijke monsters voor verder onderzoek nader te verdelen, en om de oorspronkelijke locatie (en andere) samen te gaan bezoeken.

Referenties:
  • Dalton, R., 2004. Fresh study questions oldest traces of life in Akilia rock. Nature 429, p. 688.

498 Microbialieten profiteren van massauitsterving
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Algenmatten bestaan uit een combinatie van algen en tal van microorganismen. Deze plakken worden op tal van plaatsen gevonden, gewoonlijk in ondiep water. Hun voorkomen is echter relatief beperkt, omdat ze veel natuurlijke vijanden hebben die het op dit energierijke voedsel hebben voorzien. Toch zijn er in de loop der tijd veel van deze plakken terug te vinden, niet zozeer in de vorm van de (gefossiliseerde) algen zelf, alswel in de vorm van meestal wat golvende structuren die ontstaan zijn dooirdat de algen regelmatig met wat slib werden overdekt. Ook zijn er kalkalgen, die zelf kalk afscheiden. De zo ontstane structuren zijn vooral bekend in de vorm van stromatolieten; er zijn echter ook andere vormen, zoals thrombolieten en dendrolieten. Samen worden ze wel 'microbialieten' genoemd.


Zijaanzicht van de koepelvormige Laat-Silurische onderzochte stromatolieten


Bovenaanzicht van de onderzochte stromatolieten in Utah (Verenigde Staten)


Uit het Proterzo´cum, dat van ca. 2,5 miljard tot 542 miljoen jaar geleden duurde, zijn veel microbialieten bekend; ze vertoonden toen ook een grote verscheidenheid en het Proterozo´cum kan dan ook als hun bloeitijd worden beschouwd. Toen gedurende de Cambrische explosie het meercellige leven een grote variatie ging vertonen en een sterke opmars vertoonde, kregen de microbialieten een behoorlijke klap. Ze waren kennelijk niet tegen die plotselinge concurrentie (en natuurlijke vijanden) opgewassen. Langzaam herstelden ze zich iets, maar in het Ordovicium veranderde het milieu opnieuw plotseling, waardoor er binnen korte tijd veel nieuwe vijanden voor de algen in zee opdoken. De algen kregen opnieuw een klap te verwerken. Ze trokken zich vervolgens terug naar milieus waar de omstandigheden zo moeilijk zijn dat er weinig concurrenten leefden. Op het eind van het Perm, toen de grootste mnassauitsterving uit de aardgeschiedenis plaatsvond, kwamen de algen volgens sommige onderzoekers weer even tot bloei: hun natuurlijke vijanden zouden plotseling grotendeels zijn verdwenen, zodat de algenmatten zich ongestoord konden uitbreiden, totdat er weer genoeg nieuwe vijanden kwamen. Deze opleving op de grens van Perm en Trias is echter nooit echt bewezen; dat de organismen die microbialieten vormen dus (tijdelijk) zouden profiteren van een massauitsterving, werd dan ook tot nu toe als speculatie beschouwd.

Amerikaanse onderzoekers hebben nu echter vastgesteld dat zich bij een massauitsterving wel degelijk opbloei van deze microorganismen voordeed. Ze onderzochten daartoe de ontwikkelingen in Noord-Amerika gedurende de (wat minder grote) massauitsterving die plaatsvond gedurende het Laat-Ordovicium. Ze bekeken hiervoor kalkgesteenten die toen op het continentaal plat ten westen van de Verenigde Staten werden afgezet. Dat onderzoek vond centimeter voor centimeter plaats over het traject van voor tot na de massauitsterving. Ze beschouwden daarbij de variatie en frequentie van microbialieten als een maat voor hun bloei.

Na de massauitsterving blijken de microbialieten zowel groter en talrijker te zijn geworden, en kwam er een grotere variatie in morfologie. Deze opbloei duurde ongeveer 5 miljoen jaar, de tijd waarin de megafauna over een uitgestrekt gebied een sterke soortenarmoede kende. De waargenomen veranderingen zijn statistisch significant. De onderzoekers wijzen er tenslotte op dat de huidige slechte toestand van de oceanen wel eens tot een nieuwe opbloei zou kunnen leiden van microbialietvormende organismen.

Referenties:
  • Sheehan, P.M. & Harris, M.T., 2004. Microbialite resurgence after the Late Ordovician extinction. Nature 430, p. 75-78.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Peter Sheehan, Department of Geology, Milwaukee Public Museum, Milwaukee (Verenigde Staten van Amerika)

499 Grote inslagkraters uit Eoceen werden veroorzaakt door astero´de
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Bij veel inslagkraters is het onduidelijk of ze zijn ontstaan door een inslaande komeet (voornamelijk ijs) of een astero´de. In beide gevallen kan de klap immers hard genoeg zijn om een diepe inslagkrater te veroorzaken, en in beide gevallen komt gewoonlijk zoveel warmte vrij dat het ijs of de steenmassa van de inslaande bolide geheel verdampt. Zo heeft deze vraag tot nu toe ook gespeeld ten aanzien van de twee grootste inslagkraters die gedurende het Kenozo´cum ontstonden: de krater bij Popigai in noordelijk SiberiŰ (met een doorsnede van zoĺn 100 km) en de krater onder Chesapeake Bay (voor de kust van de Amerikaanse staat Virginia) met een doorsnede van ca. 85 km. Geologisch gezien ontstonden beide kraters kort na elkaar, in het Laat-Eoceen (36,5-34 miljoen jaar geleden): de Popigai-krater dateert van 35,7 (plus of min 0,2) miljoen jaar, die onder Chesapeake Bay van 34,5 (plus of min 0,6) miljoen jaar geleden.


Doorsnede door de inslagkrater in Chesapeake Bay

Dat in het Laat-Eoceen veel interplanetair materiaal op aarde terecht moet zijn gekomen, was al bekend van een onderzoek in ItaliŰ. Daar werden in kalkstenen die in diep water waren afgezet verhoogde concentraties van de heliumisotoop H-3 aangetroffen, hetgeen daarvoor bewijs is. De 'ruimteregen' van zoĺn 2,5 miljoen jaar wordt toegeschreven aan de aankomst binnen de binnenste regionen van het zonnestelsel van kometen met een zeer elliptische baan, door verstoring van de zogeheten Oort-wolk. Daarom werd er gewoonlijk van uitgegaan dat beide grote kraters uit het Laat-Eoceen zijn gevormd door de inslag van een komeet.


Inslagbreccie in de Popigai-Krater met bovenin het onderzochte opgesmolten gesteente

Zowel bij Popigai als bij Chesapeake Bay zijn gesteenten opgesmolten door de inslag. Monsters van die opgesmolten gesteenten zijn nu onderzocht op sporen van materiaal dat van de ingeslagen bolide afkomstig moet zijn. Bij Popigai blijkt ca. 0,2 gewichtsprocent van het onderzochte materiaal te moeten worden toegeschreven aan het ingeslagen hemellichaam. Het blijkt onder meer dat er tot 15 maal zoveel elementen uit de platinagroep in voorkomen als in het oorspronkelijke gesteente ter plaatse; de onderlinge verhoudingen tussen die elementen zijn ook bepaald, omdat die karakteristiek zijn voor bepaalde typen hemellichamen. Ook werd de verhouding tussen nikkel en chroom bepaald, evenals de concentratie van tal van sporenelementen.

Uit al die gegevens komt naar voren dat het hemellichaam dat bij Popigai insloeg een samenstelling moet hebben gehad met die van een bepaald soort chondrieten, en dat er dus geen sprake was van een komeet maar naar alle waarschijnlijkheid van een astero´de. Het wachten is nu op een vergelijkbare analyse van smeltgesteenten van de inslag bij Chesapeake Bay. Die kunnen bevestigen of juist onderuit halen dat er in het Laat-Eoceen een regen van astero´den was (en niet van kometen), waarvan twee grote objecten reusachtige inslagkraters veroorzaakten.

Referenties:
  • Tagle, R. & Claeys, Ph., 2004. Comet or asteroid shower in the Late Eocene? Science 305, p. 492.

Afbeelding doorsnede krater Chesapeake Bay: United States Geological Survey
Afbeelding inslagbreccie welwillend ter beschikking gesteld door Philippe Claeys, Vrije Universiteit Brussel (BelgiŰ


Copyright ę NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl