NGV-Geonieuws 87

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Februari 2005, jaargang 7 nr. 4

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 536 Atmosferische CO2-concentratie fluctueerde sterk in afgelopen 1000 jaar
  • 537 Naar de top om diep het ijs in te gaan
  • 538 Uitgestorven reuzenadelaar heeft kleine recente verwant
  • 539 Continu zware storm op einde van Precambrische ijstijd
  • 540 Dinoís vormden prooi voor zoogdieren

    << Vorige uitgave: 86 | Volgende uitgave: 88 >>

536 Atmosferische CO2-concentratie fluctueerde sterk in afgelopen 1000 jaar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Een groep onderzoekers van de Universiteit van Utrecht heeft kans gezien de fluctuaties van de CO2-concentratie in de atmosfeer te reconstrueren voor - ruwweg - de laatste duizend jaar. Ze deden dat op basis van de frequentie van huidmondjes op de naalden van in de bodem bewaard gebleven naalden van de westerse hemlockspar (Tsuga heterophylla).


Naald van de Tsuga heterophylla

De naalden die voor het onderzoek werden gebruikt, waren afkomstig uit een 91 cm lange boorkern uit een op 1311 m hoogte gelegen ondiep meertje bij Mount Rainier in de Amerikaanse staat Washington. Deze boorkern werd onderverdeeld in 'plakjes' van een cm dik, en uit alle plakjes werden 3-5 herkenbare naalden van de boom (die alleen in de Verenigde Staten groeit) geÔsoleerd. Van die naalden werd bepaald hoeveel huidmondjes er per oppervlakteeenheid op voorkwamen.


Huidmondjes van de Tsuga hetrophylla

Deze hoeveelheid huidmondjes hangt in principe samen met de CO2-concentratie in de atmosfeer (omdat via deze huidmondjes de uitwisseling van gassen tussen plant en atmosfeer wordt geregeld), maar is daarnaast afhankelijk van een aantal parameters, waaronder de hoogte waarop de onderzochte plant groeit (mede omdat die van grote invloed is op de luchtdruk). Door ook rekening te houden met de diverse parameters die invloed hebben op het aantal huidmondjes per oppervlakte-eenheid, kan zo toch een nauwkeurig inzicht worden verkregen in de fluctuaties van het atmosferische CO2-gehalte.


Reconstructie van de CO2-concentratie. Zwarte lijn: gemiddelde waarde; groen veld: betrouwbaarheidsindicatie

Dit CO2-gehalte is, zoals thans algemeen bekend vanwege de discussie over een thans mogelijk optredend of beginnend broeikaseffect, van invloed op de temperatuur. Het atmosferisch CO2-gehalte in het verleden kan ook op andere wijze worden gereconstrueerd, bijv. op basis van de analyse van luchtbelletjes in ijskernen. Dergelijke analyses bleken steeds resultaten op te leveren die afhankelijk waren van de tijdschaal waarop het onderzoek plaatsvond. Een nauwkeurige analyse voor de laatste 1000 jaar was nog niet voorhanden.

Door het in Utrecht uitgevoerde onderzoek is dat nu wel het geval. Het blijkt dat er in dat tijdsbestek duidelijke fluctuaties zijn opgetreden, met maxima van 300-320 ppm (deeltjes per miljoen, berekend als volume) omstreeks 1000 en 1300. Minima (260-275 ppm) traden op omstreeks 860 en 1150; iets minder duidelijke minima traden op omstreeks 1600 en 1800. Pas na de industriŽle revolutie nam het CO2-gehalte drastisch toe, als gevolg van het grootschalig verbranden van fossiele brandstoffen.

De gevonden maxima en minima komen goed overeen met de uit andere onderzoeken (en deels uit historische bronnen bekende) maxima, resp. minima in de wereldwijde luchttemperatuur boven land, en met de temperatuur van het oppervlaktewater in de noordelijke Atlantische Oceaan. Dat geeft aan dat de in Utrecht gevolgde methode betrouwbaar is, ten minste voor het pre-industriŽle gedeelte van het Holoceen.

Referenties:
  • Kouwenberg, L., Wagner, R., KŁrschner, W. & Vischer, H., 2005. Atmospheric CO2 fluctuations during the last millennium reconstructed by stomatal frequency analysis of Tsuga heterophylla needles. Geology 33, p. 33-36.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Lenny Kouwenberg, Laboratorium voor Palaeobotanie en Palynologie, Universiteit van Utrecht, Utrecht (Nederland).

537 Naar de top om diep het ijs in te gaan
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

IJs, en dan vooral de daarin opgesloten lucht, blijft van groot belang voor het reconstrueren van het vroegere klimaat. Op Groenland en Antarctica zijn daarom boringen verricht door dikke pakketten ijs, om aan de hand daarvan (onder meer) paleoklimatologische gegevens te verkrijgen die een zo lang mogelijke tijd beslaan. Het oudste ijs dat tot nu toe is aangeboord (nog maar kort geleden) dateert van 900.000 jaar geleden, en is afkomstig van Antarctica. De ijskap op Antarctica is niet vlak. Er komen toppen voor, waar het ijs dikker is dan elders, en waar het onderste ijs mogelijk ouder is dan op andere plaatsen. Niet al die toppen zijn goed bereikbaar (om van werkbare omstandigheden nog maar te zwijgen). Veel onderzoek is gedaan vanuit een geavanceerd kamp op Dome C (de pieken in de ijskap worden aangeduid als 'domes' [koepels]; de hoogste piek is.


Slijpplaatje van het tot nu toe oudste ijs op aarde, ook afkomstig van Antarctica

Dome A, de op een na hoogste Dome B, enz.) Dome A ligt buitengewoon ongunstig, en was zelfs nog nooit door mensen bereikt. Tot vorige maand: toen bereikte een groep Chinese onderzoekers - begeleid door mensen met ervaring op Antarctica - deze top, die op ruim 4 km boven zeeniveau uittorent. De tocht hierheen werd, vanaf het Chinese onderzoekscentrum op Antarctica, met een tractor gemaakt! De ploeg heeft inmiddels een provisorisch kamp ingericht, als voorbereiding op een beter geoutilleerd kamp van waaruit gewerkt zal worden om een ijskern op te halen die hopelijk ijs zal opleveren dat ouder is dan 900.000 jaar.


Boorlocatie op Antarctica

Inmiddels heeft de grote hoogte al een (gelukkig niet dodelijk) slachtoffer geŽist. Een van de mensen moest met een helikopter worden weggehaald omdat hij last kreeg van hoogteziekte. Ondanks dit waarschuwingssignaal zal het project verder worden voortgezet. Sterker nog: AustraliŽ heeft al plannen ontwikkeld om ook een onderzoekstation op Dome A te vestigen; dat zal astronomisch van aard zijn. De lucht ter plaatse is namelijk zo droog en helder dat er beter dan elders astronomisch onderzoek kan worden verricht bij golflengtes van millimeters tot in het bereik van infrarood. Het kan nog gezellig worden op dit plekje dat behoort tot de meest onherbergzame op aarde!

Referenties:
  • Anonymus, 2005. Chinaís hunt for climate clues reaches a peak. Nature 433, p. 564.

Foto slijpplaatje ijs: Sepp Kipfstuhl, Stiftung Alfred-Wegener-Institut fŁr Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft, Bremerhaven (Duitsland).
Foto boring welwillend ter beschikking gesteld door Kendrick Taylor, Division of Hydrological Sciences, Desert Research Institute, Reno, NV (Verenigde Staten van Amerika).

538 Uitgestorven reuzenadelaar heeft kleine recente verwant
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Er is een maximum gewicht dat vogels kunnen hebben als ze nog willen vliegen. Alleen loopvogels kunnen die gewichtsgrens passeren. Deze grens, die omstreeks 15 kg bedraagt, wordt door geen van de huidige vogels bereikt, maar in het nog niet zo verre verleden was dat wel het geval. Tot omstreeks 700 jaar geleden, toen mensen zich vestigden in Nieuw-Zeeland, leefde daar de Haasts arend (Harpagornis moorei), die een vleugelspanwijdte had van 2-3 m en die zoín 30-40% zwaarder was dan de zwaarste nog levende arend, de harpij (Harpia harpya).


Een Haasts arend valt van opzij een Moa aan


Vergelijking van de klauwen van Haasts arend (links) en de Australische dwergarend (rechts)


Haasts arend was een van de ca. 250 vogelsoorten die - voor de komst van de mens - het ecosysteem in Nieuw-Zeeland domineerden. De vogel jaagde onder meer op de moa, die tot vijftien maal zo zwaar kon worden als de arend zelf. De moa verdween overigens ongeveer tegelijk met Haasts arend van het toneel, waarschijnlijk (eveneens?) door overbejaging.

In 1872 werden de eerste fossiele resten van Haast's arend gevonden, en sindsdien heeft men zich afgevraagd volgens wat voor evolutionaire lijn hij ontstond, en wie nu zijn naaste verwanten zijn. Mede door gebrek aan materiaal kon daarover tot nu toe weinig worden gezegd. Inmiddels is er met de DNA-techniek echter veel meer mogelijk dan enkele jaren geleden, en een groep Engelse en Nieuw-Zeelandse onderzoekers is op die basis aan het speuren gegaan naar zijn 'erfgenaam'. Zij deden dat op basis van mitochondriaal DNA dat uit de restanten van ruim 2000 jaar oude botten kon worden geÔsoleerd.

Aanvankelijk werd op basis van vergelijking van botten verondersteld dat Haasts arend het meest verwant zou zijn aan een grote adelaar die nu in AustraliŽ voorkomt (Aquila audax, Australische wigstaartarend), maar het DNA-onderzoek leidde tot een andere - verrassende - conclusie. De reusachtige Haasts arend is namelijk het nauwst verwant met de Australische dwergarend (Hieraaetus morphnoides), die zoín tienmaal kleiner is dan zijn reusachtige voorouder.

De klauwen van de Australische dwergarend steken schril af bij de enorme klauwen van Haasts arend. Op basis van overleveringen van aboriginals en van sporen op de botten van moaís kan worden nagegaan hoe deze ontzagwekkende roofvogel zijn prooi ving: ze vlogen van de zijkant op een moa toe en sloegen een klauw in de borst, waarna ze met de andere klauw een harde klap op de nek of het hoofd gaven. Hierbij moet worden aangenomen dat de nagels gemakkelijk door 5 cm vlees heendrongen, en krachtig genoeg waren om de botten van de prooi gelijk te kraken.

Referenties:
  • Bunce, M., Szulkin, M., Lerner, H.R.L., Barnes,m I., Shapiro, B., Cooper, A. & Holdaway, R.N., 2005. Ancient DNA provided new insights into the evolutionary history of New Zealandís extinct giant eagle. PloS Biology 3, p. 44-46

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Alan Cooper, Department of Zoology, University of Oxford, Oxford (Engeland). De tekening is van John Megahan.

539 Continu zware storm op einde van Precambrische ijstijd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Omstreeks 635 miljoen jaar geleden eindigde een ijstijdvak dat zeer koude perioden moet hebben gekend. Volgens sommigen was de aarde tijdens de hoogtepunten zelfs geheel met ijs bedekt (de 'sneeuwbal-aarde' theorie). Het snelle einde van de laatste ijstijd uit dat oude ijstijdvak leidde tot een snelle zeespiegelstijging, waardoor onder meer de verdeling tussen land en aarde drastisch veranderde. Tijdens deze zeespiegelstijging werden plaatselijk carbonaatgesteenten afgezet, die nu uit dolomiet (een magnesium/calciumcarbonaat) bestaan. De afzetting van deze carbonaten vond waarschijnlijk binnen 2000 jaar plaats, langs de toenmalige continentale randen.


Detail van de veronderstelde Megastormgolfribbel

De carbonaten vertonen wereldwijd een aantal gelijke kenmerken, zoals hun verticale opbouw: ze beginnen met een 3-20 m dik pakket van opvallen bleek gekleurde dolomiet met duidelijke laminatie, waarin ieder laagje wordt gekenmerkt door naar boven toe grover wordende bestanddelen, waar overheen een fijn laagje ligt gedrapeerd. De dolomiet gaat zonder duidelijk grens naar boven toe over in een kleirijke kalksteen van elkaar rhythmisch afwisselende lagen, waartussen wat dolomitische laagjes liggen die ontstaan zijn doordat van boven dolomitisch materiaal als een troebelingsstroom omlaag gleed.

De dolomiet moet relatief ondiep zijn ontstaan: in ieder geval op een bodem die de invloed van (zware) golfwerking onderging. De kalksteen werd later, in dieper water (als gevolg van de voortgaande zeespiegelstijging) afgezet. De dolomiet vertoont tal van uitzonderlijke kenmerken, waaronder structuren die nu worden geÔnterpreteerd als gigantische golfribbels. Deze ribbels worden vrijwel uitsluitend gevonden op relatief diepe plaatsen, dat wil zeggen op plaatsen waar alleen bij zeer sterke storm de golven een zo lange periode hadden dat ze de bodem konden bereiken. De structuren vertonen inderdaad alle kenmerken van golfribbels: een symmetrische vorm met een breed dal en met spits toelopende kammen. Intern is een soort naar twee zijden wisselende dakpansgewijze laminatie te zien, zoals die ook van 'normale' golfribbels bekend is.

Op basis van de diverse karakteristieken van de golfribbels en het sediment waaruit ze zijn opgebouwd, hebben de onderzoekers enkele kenmerken gereconstrueerd van de golven die voor hun ontstaan verantwoordelijk moeten zijn geweest. De maximale golfperiode moet in de orde van 21-30 seconde zijn geweest, wat veel meer is dan van huidige oceanische golven bekend is. Ook kan worden berekend dat de waterdiepte ter plaatse 200-400 m moet hebben bedragen. Op dergelijke diepten is momenteel zelfs bij extreem zware storm geen invloed van golfbeweging meer te herkennen.

De auteurs menen dat de extreme golven geen kortstondig fenomeen kunnen zijn geweest, bijv. als gevolg van een orkaan. Ze speculeren dat er gedurende lange tijd stormen bleven voortduren als het gevolg van de grote temperatuurverschillen tussen de krimpende ijskappen en de zich steeds uitbreidende oceanen.

Referenties:
  • Allen, Ph.A. & Hoffmann, P.F., 2005. Extreme winds and waves in the aftermath of a Neoproterozoic glaciation. Nature 433, p. 123-127.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Philip Allan, Department of Earth Sciences, ETH-ZŁrich, ZŁrich (Zwitserland).

540 Dinoís vormden prooi voor zoogdieren
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Niet alle dinosauriŽrs waren angstaanjagende jagers. Naast de talrijke soorten die zich met planten of met aas voedden, waren er zelfs soorten die een prooi vormden voor zoogdieren. Dat is een verrassende vondst, want tot nu toe werd aangenomen dat er ten tijde van de dinosauriŽrs nog maar weinig zoogdieren waren, en dat die zoogdieren niet of nauwelijks groter waren dan de huidige muizen. Nu blijkt dat er destijds ook zoogdieren waren ter grootte van een flinke hond, en dat die jonge dinoís verorberden.


Repenomamus giganticus (holotype)

En weer is het de Chinese provincie Liaoning, in gesteenten van 139-128 miljoen jaar oud, waar deze opzienbarende ontdekking werd gedaan. Het gaat om de skeletten van twee soorten zoogdieren, beide van hetzelfde geslacht: Repenomamus robustus en R. giganticus. De eerste soort was al eerder gevonden, maar die vondst leverde toen niet veel gegevens op. De nieuwe vondst doet dat wel, mede omdat de maaginhoud ditmaal zo goed gepreserveerd was dat het 'menu' kon worden gereconstrueerd. Dat bleek in dit geval (bij een exemplaar van R. robustus, een dier van zoín halve meter meter lang, d.w.z. ongeveer de helft van R. robustus) te gaan om een jong exemplaar (van bijna 15 cm groot) van de dinosauriŽr Psittacosaurus. Het leidt dus geen twijfel dat R. robustus een jager was. Dat moet echter ook hebben gegolden voor R. giganticus, gezien de puntige snijtanden die hij had.


Reconstructie van een jonge dino als feestmaal voor Repenomamus

De vondst maakt het noodzakelijk om een aantal theorieŽn te herzien. Tot nu toe werd aangenomen dat de zoogdieren zich pas goed konden ontwikkelen toen ze niet langer concurrentie hadden van de sauriŽrs. Niet voor niets werd het MesozoÔcum wel beschouwd als de era van de reptielen, en het Tertiair (met 'aanhangend' Kwartair) als de era van de zoogdieren. Zo simpel ligt het dus niet. De beide gevonden soorten van Repenomamus waren goed ontwikkelde zoogdieren, die stevige, korte poten hadden. Volgens Yaoming Hu, die zowel aan de Chinese Academie van Wetenschappen (Beijing) als aan het Amerikaanse Museum voor Natuurlijke Historie en de City University (beide New York) is verbonden, en die het onderzoek leidde, vertonen de skeletten kenmerken die op een (verre) verwantschap met dassen wijzen.


Detail van de maag van een Repenomamus robustus met daarin botten van jonge dino's

De vondst van 'grote' zoogdieren in Liaoning is des te opvallender omdat de daar gevonden dinosauriŽrs veelal klein zijn. Waren in dit geval (lees: in dit gebied) de rollen wellicht omgekeerd en konden de dinoís zich niet goed ontwikkelen doordat ze door zoogdieren werden bejaagd? Dan zouden, in tegenstelling tot wat algemeen wordt aangenomen, de zoogdieren (althans hier) de evolutie van de dinosauriŽrs hebben beÔnvloed. Dat zou ook een verklaring bieden voor de talrijke overgangsvormen tussen sauriŽrs en vogels, alsmede voor de talrijke 'vroege vogels' die in Liaoning worden gevonden: vliegen zou een evolutionaire ontwikkeling kunnen zijn geweest om aan de op de grond beter ontwikkelde, jagende zoogdieren te ontkomen.

Referenties:
  • Hu, Y., Meng, J., Wang, Y. & Li, C., 2005. Large Mesozoic mammals fed on young dinosaurs. Nature 433, p. 149-152. Weil, A., 2005. Living large in the Cretaceous. Nature 433, p. 116-117.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Yaoming Hu, Division of Paleontology, American Museum of Natural History, New York, NY (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl