NGV-Geonieuws 82

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 December 2004, jaargang 6 nr. 23

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 511 Tetrapoden met vijf tenen liepen al vroeg op het land rond
  • 512 Herkomst van nitraten in Atacama-woestijn ontrafeld
  • 513 Een nieuw leven voor oud leven
  • 514 Evolutie van zoogdieren werd niet beÔnvloed door rampzalige gebeurtenissen
  • 515 Vogelembryo uit Vroeg-Krijt wijst op zelfredzaamheid

    << Vorige uitgave: 81 | Volgende uitgave: 83 >>

511 Tetrapoden met vijf tenen liepen al vroeg op het land rond
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Tientallen miljoenen jaren eerder dan tot nu toe werd aangenomen, liepen de eerste vijftenige tetrapoden (dieren met vier ledematen) al op het land rond. Dat was 345-359 miljoen jaar geleden (Vroeg-Carboon), toen in het huidige Nova Scotia (Canada) de Horton Bluff Formatie werd gevormd, door opstapeling van sediment in een tropisch moerassig gebied. De Horton Bluff Formatie is nu ontsloten langs de kust, bij Blue Beach, waar hij langzaam maar zeker steeds verder door de zee wordt geŽrodeerd.


De Horton Bluff Formatie bij Blue Beach


Loopspoor van Palaeosauropus


Bij deze langzaam voortschrijdende erosie komen steeds weer nieuwe laagvlakken vrij, en op die laagvlakken worden af en toe sporen van tetrapoden aangetroffen. Ze worden zoveel mogelijk verzameld, om ze van hun anders onvermijdelijke verwoesting te redden. Het blijkt dat - ook al in tegenstelling tot wat werd gedacht - deze vroege tetrapoden allemaal vijf tenen hadden (de evolutie vanuit de vijftenige tetrapoden ligt ten grondslag aan onze tien vingers en tien tenen). Tot nu toe werd aangenomen dat de eerste tetrapoden allerlei aantallen tenen hadden, maar dat vijf tenen het meest effectief was voor lopen op het land, zodat de groepen met andere aantallen tenen op den duur het onderspit in de 'struggle for life' moesten delven.

Al eerder waren er bij Blue Beach sporen gevonden van drie geslachten (Hylopus, Anticheiropus en Baropezia). De nu bij Blue Beach gevonden sporen kunnen worden herleid tot minimaal zes nieuwe taxa, waarschijnlijk alle met een reptielachtig karakter. Er zijn relatief veel sporen gevonden van Palaeosauropus; deze sporen zijn gekenmerkt door pootafdrukken die breder zijn (5-7 cm) dan lang (3-4 cm). Attenosaurus liet zeldzame afdrukken achter van 8 cm breed en 7 cm lang. Niet alle sporen hebben zoín vorm: Pseudobradypus, bijvoorbeeld, liet relatief smalle pootafdrukken achter.

Volgens diverse specialisten vormen de ontsluitingen bij Blue Beach een wetenschappelijk zeer interessant onderzoeksobject. Gehoopt wordt dat er ook botten zullen worden aangetroffen, zodat vergelijking van de botten en de sporen het inzicht in de anatomie en de daarmee samenhangende manier van lopen van deze vroege tetrapoden zal verdiepen.

Referenties:
  • Lucas, S.G., Hunt, A.P., Manski, Chr. & Calder, J.H., 2004. The oldest tetrapod footprint ichnofauna, from the Lower Mississippian Horton Bluff Formation, Nova Scotia, Canada. Geological Societry of America Abstracts & Programs 36 (5), p. 66.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Tim Aydelott, New Mexico Museum of Natural History and Science, Albuquerque, NM (Verenigde Staten van Amerika).

512 Herkomst van nitraten in Atacama-woestijn ontrafeld
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De Atacama-woestijn, net oostelijk van de Andes in Chili, krijgt gemiddeld maar 1-1 mm regen per jaar. Daarmee is het een van de droogste gebieden op aarde, en tevens een gebied waarin nauwelijks dieren leven. Maar de mens komt er wel, al sinds ongeveer 1830. Toen werd vastgesteld dat er grote hoeveelheden nitraten zijn afgezet, die als meststof konden worden ontgonnen. Die winning gaat nog steeds door.


Zoutvlakte in de Atacma-woestijn

Charles Darwin deed het gebied al aan tijdens zijn beroemde reis met de Beagle, en hij onderkende de bijzondere aard van het gebied. Hij meende dat de nitraten waren afgezet aan de rand van een baai. Die verklaring werd later onjuist bevonden, maar een betere verklaring bleek moeilijk: er werden tal van hypotheses opgesteld, van vastlegging door bacteriŽn, via afzetting van zeezouten door de wind tot vulkanische processen, omzetting van guano (vogelpoep) en nog meer. Ook die verklaringen bleken echter geen van alle een verklaring te kunnen geven voor de diverse karakteristieken van deze merkwaardige nitraten, waartussen zich overigens ook tal van sulfaten bevinden.

De mineralen waaruit de nitraat- en sulfaatvoorkomens zijn opgebouwd, zijn nu onderzocht op hun samenstelling wat betreft de aanwezige zuurstofisotopen (O-16, O-17 en O-18). Daaruit blijkt dat de isotoop O-17 in veel ruimere mate aanwezig is dan onder normale omstandigheden zou zijn te verwachten (het surplus is 1,4-1,1% in de nitraten en 0,04-0,4% in de sulfaten). Dat valt alleen te verklaren door vorming hoog in de atmosfeer. De onderzoekers concluderen dat de nitraten afkomstig zijn van gassen in de atmosfeer waarvan de stikstof zich onder invloed van fotochemische reacties heeft verbonden met andere stoffen, waarbij vaste deeltjes ontstonden die uit de lucht uitzakten. Daarvoor moeten ter plaatse omstandigheden hebben geheerst met een luchtvochtigheid die even laag was als nu. Behalve stikstof uit de atmosfeer hebben zich kleine hoeveelheden door de wind aangevoerd zeezout gemengd, en ook moeten er enkele locale bronnen van nitraat op het land zijn geweest. Op enkele iets vochtiger plaatsen lijken ook bacteriŽn te hebben bijgedragen aan de vastlegging van de nitraten. Berekeningen geven aan dat de huidige hoeveelheid gevormd kan zijn in een periode van 200.000-1.000.000 jaar. Al die tijd moet het gebied kurkdroog zijn geweest.

Een interessant extra gegeven is dat de omstandigheden in de kurkdroge Atacama-woestijn vaak beschouwd worden als goed vergelijkbaar met die op Mars. Onderzoek van de zuurstofisotopen van nitraten uit monsters van andere planeten zou wellicht inzicht kunnen geven in het optreden van de diverse soorten nitrificatieprocessen op dat hemellichaam, inclusief eventuele bacteriŽle werking. Daarmee zouden soortgelijke zuurstofisotopenverhoudingen in nitraten op Mars een aanwijzing kunnen zijn voor leven op die planeet.

Referenties:
  • Michalski, G., BŲhlke, J.K. & Thiemens, M., 2004. Long term atmospheric deposition as the source of nitrate and other salts in the Tacoma Desert, Chile: new evidence from mass-independent oxygen isotopic compositions. Geochimica et Cosmochimica Acta 68, p. 4023-4038.

Foto: Universteit Magdeburg.

513 Een nieuw leven voor oud leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Er is de laatste tijd steeds meer twijfel ontstaan of eerdere claims van aangetroffen zeer oud leven wel terecht zijn: in sommige gevallen konden de oude 'levensvormen' niet meer in de desbetreffende gesteenten worden teruggevonden, in andere gevallen zou het gaan om koolstofbevattende structuren die niet van organismen afkomstig zijn maar die ontstaan zouden zijn door niet-biogene processen zoals hydrothermale activiteit. Twee Amerikaanse onderzoekers hebben nu echter toch weer sterke aanwijzingen gevonden voor zeer oud leven (ruim 3,4 miljard jaar oud).


De Buck Reef Chert

De aanwijzingen werden gevonden in de Buck Reef Chert in Zuid-Afrika. Dit vuursteenrijke pakket vormt het onderste deel van de Kromberg-Formatie en is 250-400 m dik. De Buck Reef Chert bestaat niet alleen uit vuursteen, maar is in grote lijnen opgebouwd uit drie facies: een 5-40 m dik pakket evaporieten (ondiep), een iets diepere (maar nog steeds ondiepe) facies met platformcarbonaten (tot 200 m dik) en een 50-100 m dik pakket van diepere klastische afzettingen. Het totale pakket wijst dus op een geleidelijk dieper wordende zee. De drie facies zijn gedeeltelijk gesilificeerd tot vuursteenachtig materiaal, en ook komen echte vuursteenlaagjes voor.


Draadvormige bundels van koolstofrijk materiaal
in de Buck Reef Chert


Donkere kolige laminae over een detritische korrel


In de vuursteenlaagjes van het onderste deel van de platformcarbonaten komen onregelmatige laminae van koolstofrijk materiaal voor, die zich vertakken en weer samenkomen zoals dat het geval is bij een vlechtende rivier. Deformaties van de koolstofrijke laminae wijzen op plastisch gedrag, wat een aanzienlijke mate van cohesie betekent. In de koolstofrijke laminae komen draadvormige kolige structuren voor van 1-1,5 micron dik en tot 100 micron lang. Met behulp van Raman (micro)spectrometrie stelden de onderzoekers vast dat het hierbij niet om recente verontreinigingen gaat, maar om oorspronkelijk kolig materiaal. De verhouding tussen de koolstofisotopen hierin is typerend voor organisch materiaal. Dit biogeen gevormde kolige materiaal wordt door de onderzoekers geÔnterpreteerd als de restanten van 'matten' van microorganismen, te vergelijken met recente algenmatten. Gezien het voorkomen van de laminae in de gesteenteopeenvolging moeten de mattenvormende microorganismen een (relatief) ondiepe zeebodem hebben gekoloniseerd in perioden van rustig water; ze bleven plaatselijk bewaard doordat de zeebodem later niet overal door stromingen, golven of stormen werd geŽrodeerd.

De andere onderdelen van de Buck Reef Chert bevatten structuren die om vergelijkbare redenen ook aan microorganismen worden toegeschreven. In alle gevallen gaat het om voorkomens die zijn gevormd op een zeebodem die boven de stormbasis lag; in recente zeeŽn ligt die grens op ca. 200 m diepte. Dat lijkt erop te wijzen dat het gaat om organismen die licht nodig hadden (zoals algen). In recente zeeŽn betekent dat een diepte van maximaal 150 m. Dat zou bij de Buck Reef Chert matten ook heel goed het geval kunnen zijn geweest. Daarentegen zijn er duidelijke aanwijzingen (onder meer in de vorm van geoxideerd sideriet) dat het water destijds weinig of geen zuurstof bevatte. De microorganismen moeten dus anaŽroob zijn geweest, in tegenstelling tot algen.

De locaties waar de oude levensvormen worden aangetroffen wijst erop dat het gaat om materiaal dat vrij kwam doordat de matten werden afgebroken (bijv. door stromingen of golfslag); het fijne afbraakmateriaal werd vervolgens door golfwerking of voortgeblazen door een storm naar dieper water getransporteerd, waar het samen met chemisch neergeslagen sideriet, met fijn klastisch materiaal en met silica een pakket opbouwde. De Buck Reef Chert opent volgens de onderzoekers hierdoor nieuwe mogelijkheden om een beter inzicht te krijgen in de oceanische chemie en in de biologische processen van ruim 3 miljard jaar geleden.

Referenties:
  • Tice, M.M. & Lowe, D.R., 2004. Photosynthetic microbial mats in the 3,416-Myr-old ocean. Nature 431, p. 549-552.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Mike Tice, Department of Geological and Environmental Sciences, Stanford University, Stanford, CA (Verenigde Staten van Amerika).

514 Evolutie van zoogdieren werd niet beÔnvloed door rampzalige gebeurtenissen
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 !

De evolutie van de zoogdieren gedurende het KenozoÔcum - de era (vanaf de grens Krijt/Tertiair) waarin de rol van de reptielen als dominante groep ophield te bestaan en werd overgenomen door de zoogdieren - blijkt niet of nauwelijks beÔnvloed door catastrofale gebeurtenissen zoals de inslag van grote hemellichamen, het in korte tijd uitvloeien van gigantische hoeveelheden lava, of het optreden van sterke temperatuurfluctuaties. Deze bevinding staat lijnrecht tegenover wat tot nu toe min of meer stilzwijgend werd aangenomen.


De KenozoÔsche evolutie van het paard

De rol die bij de evolutie van de zoogdieren aan catastrofale gebeurtenissen en ingrijpende temperatuurveranderingen (zoals de afwisseling van ijstijden en interglacialen gedurende het Pleistoceen) werd toegedicht, hangt nauw samen met de ontwikkeling op de grens Krijt/Tertiair, waar een grote inslag plaatsvond en waar sprake was van een massauitsterving. Overigens zijn er altijd - en nog steeds - onderzoekers geweest die niet overtuigd zijn van een oorzakelijk verband tussen inslag en uitsterving op de K/T-grens. Het onderzoek ten aanzien van de KenozoÔsche zoogdieren lijkt koren op hun molen.


De Sabeltandtijger stierf eerder uit dan de mammoeten waarop hij jaagde

Donald Prothero heeft de evolutie van de KenozoÔsche zoodieren - mede op basis van studies door anderen - nauwkeurig vastgelegd. Dat is mogelijk omdat er veel onderzoek op dit terrein is gedaan, omdat er veel materiaal beschikbaar is (tenminste voor landzoogdieren), omdat het gaat om talrijke groepen, en ook - niet minder belangrijk - omdat het uitsterven van soorten en het optreden van nieuwe soorten nauwkeurig kan worden gedateerd (en ook gedateerd is). Daarnaast is het KenozoÔcum gekenmerkt door enkele grote inslagen, is er grootschalig vulkanisme opgetreden, en zijn er extreem sterke klimaatfluctuaties geweest: van de broeikas op de grens met het MesozoÔcum tot de 'ijskast' van het Pleistoceen. Ook wat betreft die gebeurtenissen zijn zeer nauwkeurige dateringen voorhanden.

De verzameling van al die gegevens moet een heidens karwei zijn geweest, maar toen die data eenmaal goed gestructureerd beschikbaar waren, was de rest van het onderzoek natuurlijk veel gemakkelijker: de dateringen van de catastrofes en klimaatwisselingen hoefden alleen maar te worden vergeleken met de dateringen die van betekenis zijn voor de evolutie van de zoogdieren. En daarbij kwam naar voren dat er geen of nauwelijks enig verband bestaat tussen beide: er is geen sprake van massauitstervingen die samenhangen met uitzonderlijke gebeurtenissen of situaties.

De evolutie van de landzoogdieren mag dan weliswaar niet of nauwelijks door bovengenoemde externe factoren zijn beÔnvloed, feit blijft wel dat er bij hen gedurende het KenozoÔcum sprake is geweest van uitzonderlijke evolutionaire ontwikkelingen. Die moeten dus aan andere factoren worden toegeschreven. Onduidelijk is nog waaraan daarbij moet worden gedacht, maar Prothero meent stellig dat het moet gaan om intrinsieke biologische factoren zoals populatiedynamica en evolutionaire trends binnen evolutionair afgesplitste takken.

Referenties:
  • Prothero, D.R., 2004. Did impacts, volcanic eruptions, or climate change affect mammalian evolution? Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 214, p. 283-184.

Illustraties: Natuurmuseum Rotterdam (schilderij van Hans Brinkerers) en Nastionasl Center for Science Education, Oakland, Verenigde Staten van Amerika (evolutieschema paarden).

515 Vogelembryo uit Vroeg-Krijt wijst op zelfredzaamheid
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

In het Onder-Krijt van Liaoning (Noordoost China) is opnieuw een opmerkelijke fossiele vogel gevonden. Het gaat in dit geval om een jong, dat nog zodanig zit opgevouwen in een ovale vorm dat het moet gaan om een embryo dat nog in het ei zat (het ei zelf, dat zoín 35 bij 20 mm moet hebben gemeten, is overigens niet gefossiliseerd). Zo is de wervelkolom extreem gebogen, en liggen de beide achterpoten opgevouwen tegen de schedel aan. Er zijn al eerder vogelembryoís in het Chinese Krijt gevonden, maar het ging daarbij steeds om exemplaren uit het Laat-Krijt, en bovendien had geen van die exemplaren al donsachtige veren. De veren zijn overigens niet uitgespreid, maar liggen nog zodanig opeengepakt dat ook daaruit blijkt dat het om een embryo gaat.


Het onderzochte embryo, in een opgevouwen positie, die erop wijst dat het nog in het ei zit

Vogelembryoís veranderen kort voordat ze uit het ei komen van positie, waardoor ze bijna de gehele ruimte van het ei vullen. Dat is ook hier het geval. Dat het gaat om een jong dat vrijwel klaar was om uit het ei te komen, blijkt ook uit de mate waarin de botten en veren reeds waren ontwikkeld.

Het skelet is bijna geheel bewaard gebleven, en vertoont onder meer een grote schedel met een relatief grote hersenpan. Zoals alle vroege vogels, had ook dit exemplaar tanden. De poten hebben klauwen die erop wijzen dat het gaat om een vogel die op de takken van een boom kon zitten.

Moderne vogels hebben, wanneer ze uit het ei komen, een zogeheten eitand: een uitsteeksel op hun snavel die hen helpt de eierschaal te breken. Deze eitand valt kort na het uitkomen af. Het embryo uit Liaoning mist een dergelijke eitand, wat erop zou kunnen wijzen dat zoín hulpmiddel pas later in de evolutie van de vogels tot stand is gekomen.

Sommige vogels zijn tot lang nadat ze uit het ei kruipen afhankelijk van hun ouders; andere soorten krijgen jongen die direct voor zichzelf kunnen zorgen. Die laatste hebben bij hun geboorte al donsveren, en ook hebben ze een relatief grote herseninhoud. Beide aspecten karakteriseren het nu gevonden embryo. Dat betekent vrijwel zeker dat het geen nestzorg zou hebben gekregen maar op zijn eigen zelfredzaamheid moest vertrouwen wat betreft zowel het lopen als het vinden van voedsel. Dat is een kenmerk van de Eoaves, en het voorkomen van een soort uit het Vroeg-Krijt past in het evolutionaire plaatje hiervan. De zelfredzaamheid is mogelijk overgeŽrfd van de meest verwante dinosauriŽrs, waarvan ondermeer het geslacht Troodon ook door sommige onderzoekers zelfredzaamheid direct na de geboorte wordt toegedacht.

Referenties:
  • A precocial avian embryo from the Lower Cretaceous of China. Science 306, p. 653.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Zhonghe Zhou, Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Chinese Academy of Sciences, Beijing (Volksrepubliek China).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl