NGV-Geonieuws 94

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Juni 2005, jaargang 7 nr. 11

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 571 Bot van Tyrannosaurus rex bevat nog zachte weefsels
  • 572 Massauitsterving in Laat-Ordovicium mogelijk gevolg van gammastraling
  • 573 Oudst bekende vleeseter stamt uit het Precambrium
  • 574 Rivierpatroon in Afrika is jong
  • 575 Tekort aan zuurstof mogelijk oorzaak van massauitsterving op grens Perm/Trias

    << Vorige uitgave: 93 | Volgende uitgave: 95 >>

571 Bot van Tyrannosaurus rex bevat nog zachte weefsels
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 !

De rampzalige ontwikkelingen uit de film Jurassic Park lijken weer een stukje realistischer te worden nu er zachte weefsels van Tyrannosaurus rex zijn gevonden. Het materiaal is afkomstig van botmateriaal uit de achterpoot van een fossiel dat in 2003 werd ontdekt aan de 68 miljoen jaar oude basis van de Hell Creek Formatie in de Amerikaanse staat Montana. Het materiaal was ingebed in een zachte, goedgesorteerde zandsteen die waarschijnlijk in een estuarium werd afgezet. Het wordt nu bewaard in het 'Museum of the Rockies' in de plaats Bozeman (Montana), onder nummer 1125.


Zich vertakkende (pijlen) vaatstelsels met daarin ronde, rode microstructuren (cellen?)

Enkele van de botten van het relatief kleine exemplaar van T. rex (het dier was toen het stierf waarschijnlijk pas 18 - plus of min 2 - jaar oud volgens de groeilijnen in de botten) zijn licht gedeformeerd, maar de meeste zijn in uitstekende staat bewaard gebleven. De botten werden behandeld om ze ook na de opgraving in goede staat te houden, maar enkele fragmenten uit het inwendige van het 107 cm lange dijbeen bleven onbehandeld ten behoeve van onderzoek. Daartoe werd ondermeer het 'minerale' deel van stukken bot opgelost in een zwak zuur. Daarbij bleef zacht, flexibel en plaatselijk doorzichtig weefsel over van een - zich soms vertakkend - vaatstelsel, dat nog zeer elastisch was. Sommige stukjes konden zelfs enkele keren worden uitgerekt, waarna ze hun oorspronkelijke vorm weer innamen. Het is voor het eerst dat in fossiel materiaal weefsels zijn aangetroffen die nog zacht en vervormbaar zijn.


Detail van de celachtige structuren in het vaatstelsel

Het weefsel kan niet anders worden geÔnterpreteerd dan als deel van de (holle) aders van de bloedsomloop; deze aders bevatten ronde microstructuren, die er in oplossing uit kunnen worden geperst. Het gaat om drie typen microstructuren, die allemaal het uiterlijk hebben van cellen. Hun kleur varieert van diep rood tot donkerbruin. De microstructuren konden worden geÔsoleerd en bleken na een chemische behandeling intern ook structuren te bevatten, waaronder mogelijk een celkern. De interpretatie van het gevonden materiaal als afkomstig van de bloedsomloop van T. rex is des te waarschijnlijker omdat de onderzoekers materiaal van een (recente) struisvogel op dezelfde manier hebben behandeld en onderzocht, waarbij de bloedsomloop identieke structuren opleverde.

Dat zacht weefsel bewaard is gebleven, schrijven de onderzoekers toe aan de dichte structuur van de botten, waardoor externe omstandigheden geen vat kregen op het inwendige van de botten. Om na te gaan of die hypothese juist is, onderzochten ze op gelijke wijze de botten van twee andere tyrannosauriŽrs, evenals die van een hadrosauriŽr. Daarbij werden soortgelijke resultaten verkregen (ook al bleken er grote verschillen te bestaan in de wijze waarop de weefsels bewaard waren gebleven).

Dit betekent dat er waarschijnlijk nog veel meer weefsel van sauriŽrs ter beschikking zal komen. Dat daarbij weefsel gevonden zal worden dat het mogelijk maakt om daaruit oorspronkelijk DNA te isoleren, kan zeker niet worden uitgesloten. Veel deskundigen betwijfelen echter of DNA, als dat al mocht worden aangetroffen en als dat al zou kunnen worden geÔsoleerd, in al die tientallen miljoenen jaren echt onveranderd is gebleven.

Referenties:
  • Schweitzer, M.H., Wittmeyer, J.L., Horner, J.R. & Toporski, J.K., 2005. Soft-tissue vessels and cellular preservation in Tyrannosaurus rex. Science 307, p. 1952-1955.
  • Stokstad, E., 2005. Tyrannosaurux rex soft tissue raises tantalizing prospects. Science 307, p. 1852.

Fotoís met toestemming van Mary Schweitzer, Department of Marine, Earth and Atmospheric Sciences, Notrth Carolina State University, Raleigh NC (Verenigde Staten van Amerika).

572 Massauitsterving in Laat-Ordovicium mogelijk gevolg van gammastraling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Zoín 443 miljoen jaar geleden, in het Laat-Ordovicium, vond er een van de grotere massauitstervingen op aarde plaats; vooral in zee, want leven op het land kwam nog nauwelijks voor. Overigens vond de verovering van het land in sterk versnelde mate plaats na de massauitsterving. Die uitsterving vond niet overal in gelijke mate plaats: vooral de toenmalige gebieden rond de evenaar lijken er last van te hebben gehad. In het Laat-Ordovicium trad nog een ander merkwaardig verschijnsel op: er trad een relatief kort ijstijdvak op, midden in een periode met een stabiel, warm klimaat.


Veranderingen in de dichtheid van de ozonkolom in de vier jaar na de uitbarsting van de gammastraling, voor verschillende breedtegraden op aarde

Voor deze samenloop van omstandigheden zijn in de loop der tijd tal van hypotheses opgesteld, die echter geen van alle een aannemelijke verklaring geven voor het totaalbeeld. Zoín verklaring is nu gevonden, zij het dat het moeilijk zal zijn om de juistheid van deze nieuwe hypothese te bewijzen. Het gaat bovendien om een 'astronomische' gebeurtenis.


Schade aan DNA (door blootstelling aan gammastraling) gedurende een jaar voor en vier jaar na de uitbarsting van gammastraling, voor verschillende breedtegraden op aarde

Het zou zijn gegaan om een uitbarsting van gammastraling in het heelal. Dergelijke uitbarstingen zijn de meest krachtige explosies die bekend zijn uit het heelal, en de meeste waarnemingen betreffen veraf gelegen melkwegstelsels. Een groot percentage van deze uitbarstingen is waarschijnlijk het gevolg van de ontploffing van een zon met een massa van minimaal 15 maal die van onze eigen zon; er worden echter ook over andere oorzaken gespeculeerd. Bij deze uitbarstingen ontstaan twee in tegenovergestelde richtingen bundels van gammastraling.

Volgens astronomische berekeningen is het waarschijnlijk dat er in het laatste miljard jaar een dergelijke uitbarsting heeft plaatsgevonden binnen ons melkwegstelsel, binnen een afstand van ca. 6500 lichtjaar (ca. 8% van de doorsnede van ons melkwegstelsel). De uitbarsting zou van heel korte duur zijn geweest, in de orde van 10 secondes. In die korte tijd levert een 'karakteristieke' uitbarsting van gammastraling volgens astronomen een vermogen van 0,5 x 1045 watt. Bij een afstand tot de aarde van 6500 lichtjaar betekent dat een hoeveelheid energie van 100.000 joule per vierkante meter aardoppervlak.

Het gevolg van die gammastraling zou een puls (van ongeveer 20 watt per vierkante meter) van ultraviolette (UVB) straling zijn, met een golflengte van 280-315 nm; voor die golflengte zijn levende wezens zeer gevoelig, maar normaliter absorbeert ozon in de atmosfeer de UVB straling voor zoín 90%. De puls van 20 W.-2 komt overeen met ongeveer zevenmaal de energie die de zon op een heldere zomerdag levert. Omdat de puls zo kort duurde, zal het directe gevolg echter minimaal zijn geweest.

Op iets langere termijn kunnen de gevolgen echter rampzalig zijn geweest, want een energiestroom van 100.000 joule per vierkante meter veroorzaakt een afname van de hoeveelheid ozon in de atmosfeer met gemiddeld ca. 35%; op bepaalde breedtegraden kan dat zelfs 55% zijn geweest. Het tekort aan ozon zou volgens berekeningen meer dan vijf jaar hebben geduurd. Dat zou zeer schadelijk zijn geweest omdat een afname van de ozon met 50% de hoeveelheid UVB-straling die de aarde bereikt verdrievoudigt.

Zou de gammapuls afkomstig zijn geweest uit een richting loodrecht op de aardas, dan zou dat verklaren waarom vooral in de equatoriale gebieden soorten uitstierven. De energiepuls zou niet alleen hebben geleid tot het grootschalig verdwijnen van ozon uit de atmosfeer, maar zou daarin ook stikstofverbindingen hebben gevormd die na verloop van tijd als nitraten op aarde terechtkwamen. Een tekort aan nitraten is vaak de oorzaak dat ecosystemen niet goed tot ontwikkeling kunnen komen. De plotselinge
'neerslag' van nitraten kan daardoor de verovering van het land door zowel planten als dieren sterk hebben bevorderd. Tenslotte zou de in de atmosfeer gevormde NO2 ervoor hebben gezorgd dat minder zonlicht (variŽrend van een paar procent tot zoín 35% in de poolstreken gedurende een herfstmaand) de aarde kon bereiken. Ook de verminderde aanwezigheid van ozon (een broeikasgas) zou aan een temperatuurdaling hebben bijgedragen. Deze omstandigheden zouden het optreden van een korte ijstijd midden in een periode van een stabiel warm klimaat verklaren. Zo passen alle bijzondere verschijnselen van het Laat-Ordovicium binnen dit raamwerk.

Referenties:
  • Thomas, B.C., Jackman, Cg.H., Melott, A.l., Laird, C.M., Stolarski, R.S., Gehrels, N., Cannizzo, J.K. & Hogan, D.P., 2005. Terrestrial ozon depletion due to a milky way gamma-ray outburst. The astrophysical Journal 622, p. L153-L156.

Figuren (uit het aangehaalde artikel) welwillend ter beschikking gesteld door Brian Thomas, Afdeling Fysica en Astronomie, Universiteit van Kansas, Lawrence, KS (Verenigde Staten van Amerika).

573 Oudst bekende vleeseter stamt uit het Precambrium
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Dieren - en zeker roofdieren - worden gewoonlijk gezien als organismen die zich vrij kunnen bewegen. Niet alle dieren zijn echter vrij om te gaan en te staan waar ze willen: zeelelies (crinoÔden) en koralen zijn ook bij geologen bekende voorbeelden van dieren die onlosmakelijk aan hun ondergrond zijn verbonden. Dat blijkt een eigenschap te zijn die al vroeg bestond: in het Precambrium kwam al een (roof)dier voor dat, net als zeelelies, in zijn ondergrond was 'geworteld'. Wat die ondergrond was, is niet helemaal duidelijk, maar het lijkt erop dat die organisch was; uit die organische massa (die ofwel een soort 'moederlichaam' kan zijn geweest ofwel een massa van bijvoorbeeld bacteriŽn of kolonievormende algen) kwamen duidelijk individuele exemplaren tevoorschijn.


Kolonie van kokers van Corumbella werneri, ontspruitend aan 1 individu

Het gaat om een organisme (Corumbella werneri) dat voor het eerst in 1982 werd beschreven, maar waaraan nu een nieuwe interpretatie wordt gegeven. Het dier wordt beschouwd als behorend tot het fylum van de Cnidaria (klasse Scyphozoa), en het maakt deel uit van de matig diverse fauna die gevonden is in de Laat-Precambrische CorumbŠ Groep in West-BraziliŽ. Binnen deze fauna is Corumbella werneri het meest voorkomende macrofossiel. Een ander fossiel dat voorkomt in de 8-100 m dikke uit kalksteen (met een interval van tuf) bestaande ca. 570 miljoen jaar oude Tamango Formatie, onderdeel van de CormbŠ Groep, is een klein kegelvormig schelpje (Cloudina). Deze twee dieren maken het mogelijk om de fauna te correleren met de Ediacara-fauna die inmiddels van tal van plaatsen op aarde uit het Laat-Cambrium bekend is, maar die voornamelijk bestaat uit afdrukken van dieren die geen harde bestanddelen hadden.


Detail van een individuele koker met schroefvormige draaiing

Exemplaren van het geslacht Corumbella scheidden materiaal af waardoor een nauw, langgerekt, vierzijdig symmetrisch buisje ontstond; de buisjes werden tot 80 mm lang en hadden een maximale doorsnede van 20-25 mm. Gezien de vorm waarin de fossiele buisjes zijn aangetroffen, moeten ze heel flexibel zijn geweest. Het nu beschikbaar gekomen materiaal maakte een betere analyse van deze buisjes mogelijk. Daaruit blijkt een grote gelijkenis met het huidige geslacht Stephanoscyphus, die ook tot de Cnidaria behoort. Waar Corumbella echter eerder werd beschouwd als behorend tot een groep die niet jaagt (hij werd door de oorspronkelijke ontdekkers verwant geacht met de zeepennen), wordt hij nu ingedeeld bij een groep die dat wel doet. Het ging volgens de nieuwe interpretatie, die mede op de vergelijking metStephanoscyphus is gestoeld, om een vleeseter (die alleen wel moest wachten totdat zijn prooidieren binnen bereik waren gekomen). Welke prooidieren Corumbella ving, is overigens vooralsnog onbekend; het is waarschijnlijk dat het om kleine, vrij zwemmende diertjes ging, mogelijk microplankton.

Er zijn al wel eerder aanwijzingen gevonden dat de kundigheid om een prooi te vangen een belangrijke rol speelde bij de evolutie binnen het dierenrijk in het Laat-Precambrium. Er zijn echter nooit eerder Precambrische organismen aangetroffen waarvan met grote zekerheid kon worden vastgesteld dat het vleeseters waren. Nu lijkt het bewijs daarvoor geleverd.

Referenties:
  • Babcock, L.E., Grunow, A.M., Sadowski, G.R. & Leslie, S.A., 2005. Corumbella, an Ediacaran-grade organism from the Late Neoproterozoic of Brazil. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 220, p. 7-18.
  • Hahn, G., Hahn, R., Leonardos, O., Pflug, H.D. & walde, D.H.G., 1982. KŲrperlich erhaltene Scyphozoen-reste aus dem Jungprškambrium Brasiliens. Geologica et Paleontologica 16, p. 1-18.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Loren Babcock, Department of Geological sciences, Ohio State University, Columbus, OH (Verenigde Staten van Amerika).

574 Rivierpatroon in Afrika is jong
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie !

De grote Afrikaanse rivieren die op een of andere wijze geografisch iets met de Sahara te maken hebben, volgen een loop die betrekkelijk jong is. Jong althans in vergelijking met veel andere grote rivieren. Ze vertonen tal van verschijnselen die aantonen dat ze aan tal van veranderingen onderhevig zijn. Het gaat daarbij onder meer om het optreden van deltaís in meren in het binnenland, om stroomversnellingen (in de Nijl bij Assoean en in de Congo bij Stanley Pool) en grote watervallen (de Victoria en de Caborra Bassa watervallen in de Zambesi; de Watervallen in de Oranjerivier bij Augrabies), en om onthoofding (het aftappen van de ene rivier door de andere, als gevolg van achterwaartse erosie.)


De vruchtbare grond langs de Nijl en de Nijldelta steken scherp af tegen de woestijn

Al deze verschijnselen geven aan dat de rivieren een tamelijk complexe geschiedenis achter de rug hebben. Die begon in feite nadat in het Vroeg-Krijt het supercontinent Gondwanaland was begonnen uiteen te vallen. Toen Afrika als een op zichzelf staand continent was ontstaan, ontwikkelde het zich in veel opzichten anders dan de meeste continenten. Dat is vooral te danken aan het feit dat de aardschol die Afrika draagt geen actieve maar passieve grenzen heeft. De tektoniek van Afrika wordt daardoor niet beheerst door de schollentektoniek (die in andere continenten vaak - door laterale druk - heeft geleid tot plooiingsgebergten), maar wordt gedomineerd door verschijnselen zoals bekkenvorming, grote slenken (zoals het oost-Afrikaanse riftsysteem) en opwelvingen. Het Atlasgebergte vormt hierop de enige uitzondering na het MesozoÔcum.


De Victoria Falls in de Zambesi leveren een indrukwekkend schouwspel op

Binnen de Afrikaanse schol komen wel zeven 'hotspots' voor: plaatsen waar materiaal uit de aardmantel ver opstijgt. Op die plaatsen komt het land omhoog, waarbij gedacht moet worden aan opwelvingen met doorsnedes in de orde van 1000-2500 km. Tussen die opwelvingen vormen zich uiteraard depressies; voorbeelden zijn het Congo- en het Tsjaad-Bekken. Deze configuratie van opwelvingen en depressies heeft in het KenozoÔcum het rivierpatroon grotendeels bepaald. Daarnaast zijn opheffingen langs grote delen van de kust, en de ontwikkeling van het grote slenksysteem de belangrijkste factoren.

Samenvattend kan worden gesteld dat de belangrijkste gebeurtenissen voor de ontwikkeling van het Afrikaanse rivierpatroon bestonden uit: (1) de defintieve afscheiding van Zuid-Amerika (ca. 100 miljoen jaar geleden), (2) het beginnend vulkanisme op de plateaus van EthiopiŽ en Oost-Afrika, in samenhang met opwellend mantelmateriaal (45 miljoen jaar geleden), (3) het begin van slenkvorming van het Oost-Afrikaanse riftsysteem en de Rode zee (30 miljoen jaar geleden), (4) de opheffing van de gebieden langs de Rode Zee (13,8 miljoen jaar geleden) en de opening van de Golf van Aden (10 miljoen jaar geleden), (5) de opdroging van de Middellandse Zee (6 miljoen jaar geleden), en (6) het begin van de droogteperiode van het Pleistoceen (2,4 miljoen jaar geleden).

Waar op andere continenten veel rivieren hun loop gedurende vele tientallen miljoenen jaren - of nog langer - niet noemenswaardig veranderden, daar is het rivierpatroon in Afrika dus (geologisch gezien) heel kort geleden tot stand gekomen.

Referenties:
  • Goudie, A.S., 2005. The drainage of Africa since the Cretaceous. Geomorphology 67, p. 437-456.

Satellietopname Nijldelta: NASA.

575 Tekort aan zuurstof mogelijk oorzaak van massauitsterving op grens Perm/Trias
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 grootste massauitsterving op aarde vond niet geheel plotseling plaats: al geruime tijd voordat er binnen korte tijd grote aantallen diersoorten uitstierven, verdwenen er al opvallend veel dieren van de aardbodem. Kennelijk werd het milieu steeds minder leefbaar. Een van de redenen daarvoor was ongetwijfeld de uitstoot van grote hoeveelheden giftige gassen bij de gigantische uitvloeiingen van basalt in SiberiŽ. Maar dat kan nooit de enige reden zijn geweest. Daarvoor kwam de klap, vooral voor de gewervelde dieren op het land, te hard aan. Slechts weinig soorten overleefden; daartoe behoorde onder meer Lystrosaurus, een dier ter grootte van een hond dat waarschijnlijk een graver was. Hij had een opvallend brede borstkas. Bekend is dat er in het Laat-Perm een temperatuurstijging plaatsvond. Daarnaast vond echter nog een belangrijke ontwikkeling plaats: het zuurstofgehalte in de atmosfeer, dat lange tijd - tot zoín 400 miljoen jaar geleden - op het huidige niveau had gelegen (ca. 20%), nam in het Midden-Perm plotseling toe tot ca. 30% om in het Laat-Perm weer dramatisch te dalen, tot slechts 15%. De combinatie van temperatuurstijging en de dramatische daling van het atmosferische zuurstofgehalte moet volgend nu uitgevoerde modelberekeningen fataal zijn geweest.


Het skelet van Lystrosaurus, een van de weinige landdieren die de grens Perm/Trias overleefden

Het zuurstofgehalte in combinatie met de temperatuur bepaalt namelijk tot welke hoogte een dier met een bepaalde capaciteit voor zuurstofopname kan leven. In het Midden-Perm hadden de gewervelde dieren op het land hun woongebieden tot op grote hoogte kunnen uitbreiden; gezien de temperatuur wel tot hoogten van 6 km (de mens kan nu niet hoger wonen dan 5,1 km). Toen het zuurstofgehalte in de atmosfeer was gedaald tot 12%, konden de dieren die eerder nog op 6 km hoogte leven nog maar tot een maximale hoogte van 300 m boven zeeniveau voldoende ademhalen. Hun leefgebied werd dus sterk ingeperkt. Maar dat gold voor (bijna) alle diersoorten. De leefbare gebieden werden dus niet alleen sterk in omvang ingeperkt, maar raakten ook overvol. Bovendien leidde het wegvallen van eerder bewoonbare gebieden tot een versnippering van de nog wel bewoonbare plekken. Een dergelijke versnippering leidt op termijn altijd tot het verdwijnen van soorten.


Reconstructie van Lystrosaurus, een dier ter grootte van een hond

De theorie is vooralsnog niet te testen. Het feit dat Lystrosaurus met zijn brede borstkas - een kenmerk van dieren die een diepe ademhaling hebben - de P/T-grens wist te overleven, is echter wel een aanwijzing dat de theorie juist kan zijn. Gericht onderzoek op dit punt van andere vertebraten die de grens overleefden, zal wellicht uitsluitsel kunnen bieden.

Referenties:
  • Huey, R.B & Ward, P.D., 2005. Hypoxia, global warming and terrestrial Late Permian extinctions. Science 308, p. 398-401.
  • Kerr, R.A., 2005. Gasping for air in Permian hard times. Science 308, p. 337.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl