NGV-Geonieuws 83

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 December 2004, jaargang 6 nr. 24

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 516 Doopvontschelp dient als paleothermometer
  • 517 Eocene schelpen leefden lang in Antarctisch donker
  • 518 Dinoís stierven niet uit door lage temperaturen na inslag van asteroÔde
  • 519 Zon is nu actiever dan in afgelopen 8000 jaar
  • 520 Grot dient als testmodel voor het zoeken naar leven op Mars

    << Vorige uitgave: 82 | Volgende uitgave: 84 >>

516 Doopvontschelp dient als paleothermometer
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !


Het onderzochte exemplaar van Tridacna gigas

De doopvontschelp (Tridacna gigas) behoort tot de grootste schelpen uit de geologische geschiedenis. Ze kunnen meer dan een meter groot worden, en een leeftijd van enkele tientallen tot zelfs enkele honderden jaren bereiken. Ze hebben een compacte schaal (van aragoniet, CaCO3), die jaarlijks snel dikker wordt: tot een centimeter per jaar. Dat is aan de hand van 'jaarringen' vast te stellen. Aan de binnenkant van de schaal kunnen bij microscopisch onderzoek zelfs de dagelijkse aangroeiingen worden teruggevonden. Al met al bevatten deze schelpen dus een schat aan informatie over hun leefomstandigheden voor degene die daar op de juiste wijze naar zoekt.


Groeiringen in de onderzochte doopvontschelp


Recente doopvontschelp van het Great Barrier Rif


Dat is gebeurd door een aantal Japanse onderzoekers, die een fossiel exemplaar van deze soort aan een nauwgezet onderzoek onderwierpen. De schelp was afkomstig van Kume, een eiland in een Japanse archipel; het is het meest noordelijke gebied tot waar deze soort in het verleden voorkwam. De ouderdom van de schelp werd met C-14 bepaald op 6216 jaar B.P. (Midden-Holoceen). Zijn leeftijd bedroeg bij zijn sterven 60 jaar.

Van deze schelp werden de concentraties van de stabiele isotopen van de aanwezige koolstof (C-13) en zuurstof (O-18) bepaald, en de resultaten van die analyses werden vergeleken met de gegevens die de dagelijkse 'groeiringen' opleverden. Hierbij is van belang dat de verhouding tussen de zuurstofisotopen in de kleppen van schelpen algemeen wordt erkend als een goede 'paleothermometer', omdat de verhouding van deze isotopen in de kleppen gelijk is aan die in het bovenste deel van het zeewater (dat geldt in ieder geval voor de doopvontschelp) en dat die watertemperatuur een weerslag is van het klimaat.

Niet alleen bleek uit deze analyses dat gedurende het Midden-Holoceen het water op het noordelijk halfrond warmer was dan nu (dat was al bekend en was een gevolg van een grotere zonneinstraling), maar ook kon worden vastgesteld dat de watertemperatuur cycli vertoonde van 11-14 jaar, zoals dat ook nu het geval is. Het is voor het eerst dat dit voor zo ver terug in de tijd kon worden vastgesteld. Daarmee heeft de doopvontschelp zijn waarde als paleothermometer ruimschoots bewezen.

Referenties:
  • Watanabe, T., suzuki, A., Kawahata, H., Kan, H. & Ogawa, S., 2004. A 60-year record from a mid-Holocene fossil giant clam (Tridacna gigas) in the Ryukyu Islands: physiological and paleoclimatic implications. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 212, p. 343-354.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Tsuyoshi Watanabe, Divsion of Earth and Planetary Sciences, Graduate School of Science, Hokkaido University, Sapporo (Japan).

517 Eocene schelpen leefden lang in Antarctisch donker
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 !

De schelpen van het geslacht Cucullaea zijn thans beperkt tot tropische zeeŽn, maar kwamen vroeger ook op hogere breedtes voor. Zo leefde de soort C. raea gedurende het Eoceen in de wateren rond Antarctica. Daarbij moet wel in aanmerking worden genomen dat de temperatuur wereldwijd toen hoger was dan nu: analyse van de concentratie O-18 in schelpen van deze soort, die leefde in ondiep water, wijst uit dat de watertemperatuur toen ca. 14 įC moet zijn geweest. Dat betekende overigens niet dat de omstandigheden ideaal waren, want het gebied kende - naast de lange poolzomers - natuurlijk ook lange, donkere poolnachten.


Een klep van Cucullaea rarea

Onder dergelijke omstandigheden zijn er tal van problemen te overwinnen. Zo is er in de zomer weliswaar volop voedsel voor schelpen (fytoplankton), maar gedurende de winter is voedsel uiterst schaars. Het lijkt dus voor de hand te liggen dat schelpkleppen in de zomer aangroeien, terwijl dat juist niet of nauwelijks gebeurt in de winter. Bij de Eocene exemplaren van C. raea blijkt de situatie echter juist andersom. Dat blijkt uit onderzoek van de zuurstof- en koolstofisotopen in de kleppen, gemonsterd uit de duidelijke groeiringen die de schelpen vertonen.


Gepolijste doorsnede van een klep met duidelijke groeiringen

Maar de Eocene Cucullaea blijkt nog meer afwijkingen van het normale patroon te vertonen. Zo geldt in het algemeen dat schelpdieren ouder worden naarmate ze in kouder water leven. Dat weten ze te bewerkstelligen door een langzamere stofwisseling, die vooral tijdens de winters afneemt. Zo gebruiken ze niet alleen minder energie, maar 'slijten' (= verouderen) ze ook langzamer. Cucullaea leefde in het Eoceen echter juist, zoals hiervoor vermeld, in relatief warm water. Uit de groeiringen en de dateringen daarvan blijkt echter dat de schelpen van dit geslacht toen echter uitzonderlijk oud konden worden, tot wel 120 jaar.

Volgens Devin Buick, een student die dit onderzoek uitvoerde onder leiding van Linda Ivany, moet de oorzaak van de 'wintergroei' en de 'zomerstop' worden gezocht in een poging om de voortplanting te optimaliseren. Dat veel energie vereisende proces zou dan tijdens de zomer hebben plaatsgevonden wanneer de omstandigheden daarvoor ideaal waren. De larven krijgen hebben immers nauwelijks kans te overleven in een milieu waarin nauwelijks licht aanwezig is, zoals gedurende de poolwinter. Ook daarom moet reproductie in de zomer de kans op nageslacht aanzienlijk hebben vergroot. De winter, waarin ook nog een zekere hoeveelheid voedsel aanwezig was, zou dan zijn benut voor de groei. Omdat ook in het warmere Eoceen de wintertemperaturen rondom Antarctica natuurlijk niet hoog waren, en het voedsel dus betrekkelijk schaars, zouden de schelpen het hebben moeten doen met een relatief caloriearm dieet. Daaraan zouden ze hun hoge leeftijd hebben te danken. Licht en voedsel hebben dus op hogere breedte volgens de onderzoekers een veel grotere invloed op de groei van mollusken dan tot nu toe werd gedacht.

Referenties:
  • Buick, D.P. & Ivany, L.C., 2004. 100 Years in the dark: extreme longevity of Eocene bivalves from Antarctica. Geology 32, p. 921-924.

Fotoís van Devin Buick (Department of Earth Sciences, Syracuse University, Syracuse; thans: University of Cincinnati, Cincinnati, Verenigde Staten van Amerika), welwillend ter beschikking gesteld door Linda Ivany (Department of Earth Sciences, Syracuse University, Syracuse, NY (Verenigde Staten van Amerika).

518 Dinoís stierven niet uit door lage temperaturen na inslag van asteroÔde
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Er is nog steeds veel discussie over de vraag of dinosauriŽrs (of althans een aantal groepen) warm- of koudbloedig waren. Die vraag is niet alleen uit biologisch oogpunt interessant, maar ook voor de vraag wat de precieze reden was waarom (vrijwel) alle dinosauriŽrs in zeer korte tijd uitstierven na de inslag van een asteroÔde op de grens tussen Krijt en Tertiair. Een van de hypotheses dienaangaande stelt dat de inslag zoveel fijn materiaal hoog in de atmosfeer bracht dat de zonnestraling langdurig voor een groot deel werd geabsorbeerd, waardoor op aarde een temperatuurdaling optrad die vergelijkbaar zou zijn geweest met wat wel een 'nucleaire winter' (na grootschalig gebruik van atoombommen) wordt genoemd. Als dinosauriŽrs niet tegen een dergelijke temperatuurdaling bestand zouden zijn geweest, zou dat hun uitsterven kunnen verklaren.


Skelet van Mornis stirtoni
(3,2 m hoog) uit de Northern Territories (AustraliŽ)


AustraliŽ lag in het Krijt dicht bij de Zuidpool


De hypothese dat dinosauriŽrs weinig of geen kou konden verdragen, lijkt langzamerhand niet meer houdbaar. Er zijn namelijk in de afgelopen jaren steeds meer vondsten gedaan (zowel in de vorm van botten als in de vorm van loopsporen) die aangeven dat sommige dinosauriŽrs in het Krijt vrij dicht bij de zuidpool woonden. Het Australische continent lag destijds vrijwel tegen het (ook toen de zuidpool bedekkende) Antarctica aan, en zeker het zuiden van AustraliŽ moet toen een koud klimaat hebben gehad.

AustraliŽ is overigens niet het continent waar voor het eerste 'pooldinoís' werden gevonden. Die eer komt toe aan Spitsbergen, waar al bijna 50 jaar geleden voetstappen van Iguanodongetroffen. Omdat destijds de algemene opvatting was dat dinosauriŽrs tropische dieren waren, werd echter eerder aan een speling van de natuur gedacht (of een verkeerde interpretatie) dan aan het werkelijk voorkomen van deze dieren in een koud klimaat. Naderhand kwamen er echter steeds meer aanwijzingen. Inmiddels zijn 'pooldinoís' uit het Jura bekend van Antarctica, AustraliŽ, SiberiŽ en Alaska; uit het Krijt zijn ze nu bekend van Antarctica, Nieuw-Zeeland, AustraliŽ, SiberiŽ, Spitsbergen, Canada en Alaska. Het gaat om een grote verscheidenheid aan groepen, waaronder grote en kleine theropoden, prosauropoden, hypsilophodontiden, iguanodontiden, hadrosauriŽrs, ankylosauriŽrs en ceratopsiden. Aan het bestaan van goed aan polaire omstandigheden aangepaste dinosauriŽrs kan dan ook niet meer worden getwijfeld.

Uit deze aanpassing aan koude omstandigheden moet worden geconcludeerd dat de wereldwijde temperatuurdaling die aan het einde van het Krijt lijkt te zijn opgetreden, niet de oorzaak van het plotseling uitsterven van de dinosauriŽrs kan zijn geweest. Dat wordt bovendien onderstreept door het feit dat andere groepen reptielen niet op eenzelfde dramatische wijze van het toneel verdwenen op de K/T-grens. Ook in het Pleistoceen, met zijn waarschijnlijk veel grotere temperatuurfluctuaties zijn trouwens geen massauitstervingen zoals op de K/T-grens opgetreden.

Of de inslag op de K/T-grens de (indirecte) oorzaak van het uitsterven van de dinosauriŽrs is geweest, is nog steeds onduidelijk. Maar de pooldinoís geven aan dat het uitsterven niet te wijten kan zijn geweest aan een temperatuurdaling die door de inslag van een asteroÔde mogelijk is opgetreden.

Referenties:
  • Buffetaut, E., 2004. Polar dinosaurs and the question of dinosaur extinction: a brief review. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 214, p. 225-131. Kaartje: United States Geological Survey.

519 Zon is nu actiever dan in afgelopen 8000 jaar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Dat de temperatuur op aarde in de laatste decennia is gestegen, staat vast. Over de oorzaak wordt echter verschillend gedacht. Vooral politici wijzen het verstoken van fossiele brandstoffen vaak aan als de hoofdschuldige, mede omdat daarmee een energieheffing kan worden 'goedgepraat'. Veel onderzoekers wijzen echter op het feit dat de temperatuurstijging in de laatste 100 jaar klein is in vergelijking met natuurlijke fluctuaties die in de laatste honderdduizenden jaren zijn opgetreden. Dat die fluctuaties in direct verband staan met de hoeveelheid zonneinstraling op aarde, wordt algemeen erkend. Een van de factoren die daarbij een rol speelt, is de zonneactiviteit.


Grote zonnevlek (september 2004); het beeld beslaat 45.000 x 30.000 km. Foto Vasily Zakharov

Een team van onderzoekers uit Duitsland, Finland en Zwitserland heeft de fluctuaties van die zonneactiviteit gereconstrueerd met behulp van isotopenanalyse van oude bomen en van poolijs. Onder invloed van kosmische straling wordt bovenin de atmosfeer de radioactieve isotoop C-14 gevormd, waarmee ouderdomsbepalingen kunnen worden uitgevoerd. Een van de problemen waarmee die dateringtechniek te maken heeft, is dat niet altijd evenveel C-14 in de atmosfeer wordt gevormd (en zo door planten kan worden opgenomen). Dat komt doordat de vorming van C-14 mede wordt bepaald door de zonneactiviteit. Andersom redenerend kan dus worden gesteld dat de verhouding tussen de isotopen C-12 en C-14 in plantaardig materiaal niet alleen een ouderdomsbepaling mogelijk maakt, maar - na correctie voor het in de loop der tijd inmiddels vervallen C-14 - ook een maat is voor de zonneactiviteit ten tijde dat de plant groeide.


Gemiddelde aantallen zonnevlekken (blauwe lijn) gedurende de laatste 11.400 jaar en direct waargenomen aantallen sinds 1610 (rode lijn)

De onderzoekers hebben zo (maar dan wel via een aantal ingewikkelde technische stappen) het - over tien jaar gemiddelde - aantal zonnevlekken bepaald voor de afgelopen 11.400 jaar, dus de gehele tijd sinds het einde van de laatste ijstijd. Daarbij vonden ze dat er in de laatste 70 jaar sprake is van een abnormaal hoge zonneactiviteit. De laatste keer dat er een even hoge gemiddelde zonneactiviteit plaatsvond, was ca. 8000 jaar geleden.

In totaal blijkt in de afgelopen 11.400 jaar slechts zoín 10% van de tijd een zonneactiviteit te hebben geheerst die min of meer in de buurt kwam van het huidige niveau. Daarbij ging het steeds om betrekkelijk korte tijdsintervallen (van enkele tientallen jaren). De huidige fase van hoge activiteit duurt in feite al uitzonderlijk lang, en de onderzoekers verwachten daarom een afname binnen hooguit enkele decennia.

Dan zal mogelijk ook de temperatuurstijging op aarde minder snel gaan dan thans het geval lijkt. De onderzoekers wijzen er echter op dat de wereldwijde temperatuurstijging vooral in de laatste 30-40 jaar sterk is geweest, en dat die stijging niet gerelateerd kan worden aan in die periode toegenomen zonneactiviteit. Volgens hen moet dan ook worden vastgesteld dat fluctuaties in de zonneactiviteit in ieder geval niet geheel verantwoordelijk kunnen worden gesteld voor het huidige broeikaseffect.

Referenties:
  • Solanki, S.K., Usoskin, I.G., Kromer, B., SchŁssler, M. & Beer, J., 2004. Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years. Nature 431, p. 1084-1087.

Figuren: Max-Planck-Gesellschaft zur FŲrderung der Wissenschaften.

520 Grot dient als testmodel voor het zoeken naar leven op Mars
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Grotten bevatten soms uitzonderlijke levensvormen. Bestudering daarvan kan volgens Petty Boston, een biologe die dit ter sprake bracht tijdens het NASA symposium 'Risk and Exploration: Earth, sea and the stars' in Monterey (California), helpen bij het bepalen van methodes om te zoeken naar buitenaards leven, bijv.op Mars. Op Mars moeten namelijk grote aantallen grotten voorkomen, voornamelijk van vulkanische oorsprong. Als dunvloeibare lava aan het oppervlak uitstroomt, koelt de bovenste laag namelijk snel af, en vormt daarbij een 'dek' dat een goede isolator is. De daaronder stromende lava kan daardoor nog geruime tijd voortstromen, en als de eruptie stopt zelfs volledig de gevormde tunnel verlaten.


Stalactiet in de Lechuguilla-Grot
met stervormige uitgroei


Onderzoek in de Lechuguilla-Grot


Dergelijke lavatunnels komen ook op aarde veelvuldig voor. Lavatunnels zijn op aarde echter bijna allemaal zeer ondiep, en blootgesteld (via poriŽn, spleten en gangen) aan de buitenlucht. Ze worden daarom altijd 'gekoloniseerd' door microorganismen die nu op aarde leven. Dat ligt anders bij kalksteengrotten. Die kunnen zeer diep zijn, en volledig van de buitenwereld afgesloten. Dat geldt bijv. voor de Lechuguilla-grot in New Mexico (Verenigde Staten), vlakbij de beroemde Carlsbad Caverns (en in hetzelfde Nationale Park). Deze grot werd pas in 1986 ontdekt (toen speleologen een toegang groeven door een met aarde opgevulde orgelpijp. Aangenomen wordt dat de grot enkele miljoenen jaren lang van de buitenwereld afgesloten is geweest.

De grot, die alleen via een ca. 150 m diepe trechter (langs een touw) bereikbaar is, is alleen toegankelijk voor wetenschappelijk onderzoek. Penny Boston en enkele collegaís onderzoeken nu de microorganismen in het wijdvertakte netwerk van de grot. Die microorganismen zijn deels identiek aan de soorten die van elders op aarde bekend zijn; of dat een gevolg is van recente 'verontreinigingí is niet bekend. Er zijn echter ook volstrekt onbekende typen microben aangetroffen. De onderzoekers proberen deze ter plaatse te onderzoeken, omdat ze waarschijnlijk een verblijf onder 'normale' laboratoriumomstandigheden niet zouden overleven. Daarom proberen de onderzoekers deze typen, net als in het laboratorium, op een petrischaaltje met een voedselrijk substratum te kweken onder verder zo steriel mogelijke omstandigheden (steriliteit bij grotonderzoek is overigens nooit geheel te bereiken).

De eerste resultaten wijzen op vreemde organismen. Bij gebrek aan licht (en dus ook aan planten) voeden de microben zich op nog onduidelijke wijze, maar het moet gaan om minerale voedingsstoffen die ze uit hun directe omgeving betrekken. Om welke voedingsstoffen het gaat, is nog onbekend. De proeven hebben ook nog geen duidelijk uitsluitsel gegeven over de uitscheidingsproducten van de microben. Vast staat nu echter wel dat er microben op aarde leven onder omstandigheden zoals die ook elders in het universum, onder meer op Mars, voor kunnen komen. Bekendheid met dit soort organismen maakt het zoeken ernaar op andere hemellichamen uiteraard gemakkelijker. De vraag of dergelijke levensvormen zich ook zonder 'aardse' condities kunnen ontwikkelen, wordt met dit onderzoek echter (nog?) niet beantwoord.

Referenties:
  • Anonymus 2004. Scientists use Lechuguilla cave to test theories of life on Mars. http://www.lubbockonline.com/news/111796/scientis.htm
  • Boston, P., 2004. Life in a la tube (part I). Astrobiology Magazine 2004-10-15.

http://www.astrobio.net/news/print.php?sid=1260.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl