NGV-Geonieuws 106

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 626 Vliegvermogen ontwikkelde zich ook bij dromaeosauriërs
• 627 Grote inslagkraters op aarde te klein om basaltprovincies te verklaren
• 628 Grote klimaatveranderingen verstoren patroon van jaarringen
• 629 DNA-onderzoek van holenbeer opent perspectieven voor de ontrafeling van de stamboom van de mens
• 630 Veronderstelde 'sneeuwbal aarde' kende rijk zeeleven

  << Vorige uitgave: 105 | Volgende uitgave: 107 >>

626 Vliegvermogen ontwikkelde zich ook bij dromaeosauriërs Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In Patagonië (Argentinië) zijn de fossiele resten ontdekt van een bijzondere nieuwe dinosauriër. Het gaat om een lid van de Dromaeosauridae, een groep van vleesetende dino’s (waartoe onder meer de bekende Velociraptor behoort) die nauw verwant zijn aan de vogels; ze leken op vogels, liepen als vogels en konden hard rennen. De vondst betekent dat de dromaeosauriërs als groep aanzienlijk ouder zijn dan tot nu toe werd aangenomen. Hierbij is een interessant aspect dat het gevonden fossiel weliswaar 'slechts' ca. 90 miljoen jaar oud is (jongste Laat-Krijt), maar zijn voorkomen in Zuid-Amerika bewijst dat deze groep moet zijn ontstaan voordat het supercontinent Pangea zich opsplitste.


De opgraving bij Buitrera

Dat gebeurde in het Midden- en Laat-Jura, toen het supercontinent Pangea zich splitste in twee grote continenten: Laurazië (Noord-Amerika, Azië en Europa) in het noorden en Gondwanaland (de overige landmassa’s in het zuiden. Volgens Makovicki, curator van de dino’s in het Field Museum in Chicago en belangrijkste auteur van de publicatie waarin de vondst werd beschreven, vertelt het fossiel daarom een bijzonder verhaal. De vondst bewijst namelijk niet alleen dat dromaeosauriërs wijder verspreid voorkwamen dan eerder bekend (het is de eerste vondst in Zuid-Amerika van deze groep), en als groep ouder zijn dan werd aangenomen (de groep moet vóór de opsplitsing van Pangea in het Jura zijn ontstaan), maar wijst er ook op dat de ontwikkeling binnen deze groep verschillende wegen insloeg op de noordelijke en zuidelijke continenten.


Het skelet zoals het in het veld werd aangetroffen

De onderzoekers, die het veldonderzoek uitvoerden onder leiding van de Argentijnse paleontoloog Sebastián Apesteguía, heeft de nieuwe soort Buitreraptor gonzalezorum genoemd. De geslachtsnaam is afgeleid van de vindplaats (Buitrera) en de soortnaam is genoemd naar de gebroeders González die het holotype ontdekten. Het fossiel, dat de grootte heeft van een forse haan, wordt gekenmerkt door vogelachtige karakteristieken zoals een groot, hol vorkbeen, twee lange vleugelachtige ledematen (en twee poten waarop hij liep), en een vogelachtig bekken. Het had ook een lang hoofd en een lange staart.


Reconstructie van het skelet van Buitreraptor gonzalezorum

Het ziet er naar uit dat Buitreraptor gonzalezorum samen met Rahonavis, een fossiel dat eerder werd beschouwd als een vroege vogel, een afzonderlijke tak binnen de dromaeosauriërs vormt. Die wijkt duidelijk af van de dromaeosauriërs uit Laurazië, waartoe de fameuze gevederde dino’s uit China behoren. Omdat Rahonavis, net als Buitreraptor, een dromeosauriër was met ledematen die op vleugels lijken, en omdat beide een zeker vermogen tot verplaatsing in de lucht (niet noodzakelijk echt vliegen) hadden ontwikkeld, lijkt het erop alsof het vermogen tot vliegen apart bij de vogels in Laurazië en bij de dromaeosauriërs in Gondwanaland tot ontwikkeling is gekomen.


Reconstructie van de sterk op een vogel lijkende Buitreraptor gonzalezorum

De vondst van Buitreraptor, die in uitstekende staat bewaard is gebleven, is niet echt toeval. De vindplaats heeft al eerder een rijke fauna opgeleverd van vleesetende dino’s, waaronder Giganotosaurus, de grootst bekende vleesetende dino. Ook zijn er fossielen van onder meer slangen, landkrokodillen en zoogdieren gevonden, meestal ook zeer fraai gefossiliseerd.

Referenties:

• Makovicki, P.J., Apesteguía, S. & Agnolín, F.L., 2005. The earliest dromaeosaurid theropod from South America. Nature 437, p. 1007-1010.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Peter Makovicki, Department of Geology, The Field Museum, Chicago, Ill. (Verenigde Staten van Amerika).

627 Grote inslagkraters op aarde te klein om basaltprovincies te verklaren Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De aarde kent tal van inslagkraters, maar is er zeker niet volledig mee overdekt zoals de maan. Toch heeft de aarde een veel grotere massa, en moet hij daarom sinds zijn ontstaan meer hemellichamen hebben aangetrokken dan de maan. Dit (schijnbare?) gebrek aan inslagkraters op de aarde wordt gewoonlijk verklaard doordat processen op aarde die (mede) afhankelijk zijn van een atmosfeer en van (voortdurende) tektoniek het overgrote merendeel van de ooit gevormde inslagkraters hebben doen verdwijnen door erosie, of ze hebben begraven onder dikke pakketten sediment of uitvloeiingsgesteenten.


Ongeveer 20 miljoen jaar geleden ontstond deze inslagkrater op de Devon Islands. Hij is onvoldoende groot om basaltuitvloeiingen te hebben veroorzaakt. Foto NASA/JPL/ASU

Vooral dat laatste is van geologisch belang, omdat er steeds meer aanwijzingen zijn dat diverse gevallen van massauitsterving niet alleen samenhangen met de inslag van een hemellichaam maar ook met een plotseling sterk toegenomen vulkanisme, veelal in de vorm van grote basaltuitvloeiingen zoals de Siberian Traps en de Deccan Traps. Dat heeft al eerder de vraag opgeworpen of er een oorzakelijk verband bestaat tussen (grote) inslagen en dergelijke uitvloeiingen (zie ook Geonieuws 601 en 615). Er zijn inderdaad aanwijzingen dat zowel in Siberië als in India een inslagkrater verborgen zit onder de gigantisch grote basaltmassa’s.


De Manicouagan inslagkrater in oostelijk Canada is zo ver geërodeerd dat alleen een cirkelvormige depressie is overgebleven. Foto NASA

In de loop van de geologische tijd zijn zoveel processen op zoveel tijdstippen opgetreden, dat het haast onvermijdelijk is dat sommige daarvan op dezelfde plaats op dezelfde tijd plaatsvonden. Dat is een kwestie van toeval. In het geval van de relatie tussen inslagen en vulkanisme is (nog?) niet aan te tonen dat zo’n verband bestaat, maar wel zou kunnen worden bewezen dat zo’n verband niet bestaat, namelijk wanneer de fysieke krachten daarvoor onvoldoende groot zijn. Om dat te onderzoeken hebben twee Amerikanen berekeningen uitgevoerd.

Bij hun berekeningen zijn Linda Elkins-Tanton en Bradford Hager uitgegaan van de inslag van een zeer groot hemellichaam op een betrekkelijk dunne lithosfeer (75 km). De inslag is heftig genoeg om een inslagkrater met een doorsnede van 300 km te veroorzaken. Volgens de berekeningen kan een dergelijke inslag onmiddellijk een miljoen kubieke kilometer magma vormen door drukontlasting in de aardmantel. Dat materiaal zou bij een temperatuur van mogelijk zo’n 1300 °C kunnen uitvloeien. Nog meer magma zou kunnen ontstaan door convectiestromen in de aardmantel, onder de lithosfeer.


De grote maankraters Herschel en Ptolemeus zijn opgevuld met uitgestroomd
basalt; de kleinere kraters zijn dat niet. Foto NASA

Hiermee is echter nog niet bewezen dat de grote basaltuitvloeiingen op aarde ook echt zijn veroorzaakt door de inslag van een reusachtig hemellichaam. De onderzoekers wijzen erop dat dit op de maan zeker het geval is geweest, maar dat dit op aarde waarschijnlijk alleen mogelijk was gedurende de vroege geologische geschiedenis toen er veel meer inslagen plaatsvonden dan thans, en toen ook de temperatuur van de aardmantel significant hoger was. Ze achten het uitgesloten dat een dergelijk inslag op de K/T-grens de enorme uitvloeiingen op het Deccan Plateau kan hebben veroorzaakt: de Chicxulub krater is daarvoor domweg niet groot genoeg. Dat geldt ook voor de twee andere inslagkraters uit de 'top-drie' de Sudbury en de Vredefort inslagkraters zijn te klein voor een inslag die tot uitgestrekte basaltprovincies zou kunnen hebben geleid.

Aan de andere kant stellen de onderzoekers echter dat een oorzakelijk verband tussen grote inslagen en de genoemde basaltuitvloeiingen ook niet geheel mag worden afgewezen: met hulp van wat meer 'gunstige' omstandigheden zou een inslag zoals die op de K/T-grens wel degelijk een enorme uitvloeiing kunnen hebben veroorzaakt.

Referenties:

• Elkins-Tanton, L.T. & Hager, B.H., 2005. Giant meteoroid impacts can cause volcanism. Earth and Planetary Sciences 239, p. 219-232.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Linda Elkins-Tanton, Department of Geological Sciences, Brown University, Providence, RI (Verenigde Staten van Amerika).

628 Grote klimaatveranderingen verstoren patroon van jaarringen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Jaarringen in bomen geven in het algemeen een goed beeld van de fluctuerende omstandigheden in het gebied waar ze groeien. Oude bomen vormen daarom een goed hulpmiddel bij de reconstructie van klimaatveranderingen. Dat is althans de algemeen aangehouden opvatting. Die zou echter wel eens onjuist kunnen zijn: al te grote plotselinge schommelingen blijken het patroon van jaarringen namelijk ingrijpend te kunnen beïnvloeden, waarbij regionaal grote verschillen kunnen optreden.


Bomen bij Lake Telaquana vertonen een 'te verwachten' groei van jaarringen

Een en ander blijkt uit een onderzoek dat door een Amerikaans/Duits team is uitgevoerd in Alaska. Ze onderzochten de jaarringen van vier sparren (Picea glauca) van vier plaatsen die op een 30 km lange lijn liggen in een nationaal park (het Lake Clark National Park and Preserve). Alle locaties lagen op 400-580 m boven zeeniveau, aan de westzijde van het Chigmit Gebergte, in een overgangszone tussen een zee- en een landklimaat. De bomen overlappen elkaar wat betreft hun ouderdom, en geven gezamenlijk een compleet beeld van 1769 tot 2003.


De bomen bij Fish Trap vertonen in hun jaarringen voor de helft versnelde groei (door gestegen temperatuur), voor de helft vertraagde groei (door toegenomen droogte)

In feite blijkt er in de eerste ruim 200 jaar niet zoveel in de omstandigheden te zijn veranderd. Vanaf 1950 echter, toen de temperaturen ter plaatse in de periode april-juli begonnen te stijgen (de gemiddelde jaartemperatuur steeg ter plaatse met 2 °C tussen 1947 en 2000), is dat echter niet meer het geval. Weliswaar vertonen twee van de vier sparren een patroon van jaarringen dat deze stijgende lente/zomertemperaturen doen verwachten, maar bij de twee andere sparren is dat niet het geval: een derde boom toont een patroon dat overeenkomt met een aanzienlijk sterkere stijging van de temperatuur, terwijl de vierde boom juist een patroon heeft dat wijst op een afnemende temperatuurstijging.


Alle bomen bij Twin Lake vertonen sinds 1950 dikkere jaarringen

De onderzoekers schrijven de van de verwachting afwijkende patronen toe aan processen die samenhangen met de geologisch gezien plotselinge klimaatverandering; het gaat daarbij niet alleen om de toename van de temperatuur, maar ook om daar waarschijnlijk oorzakelijk verband mee houdend processen zoals veranderingen in de neerslagpatronen. Vooral de hoeveelheid neerslag in augustus lijkt daarbij een belangrijke factor.

Het feit dat het patroon van jaarringen niet altijd (in dit onderzoek dus slechts in 50% van de gevallen) overeenkomt met wat op grond van de klimaatontwikkeling te verwachten is, betekent volgens de onderzoekers dat klimatologische reconstructies op basis van jaarringen veel complexer zijn dan eerder werd gedacht. Het klakkeloos 'vertalen' van jaarringen naar een paleoklimaat moet dan ook zeker worden vermeden.

Referenties:

• Driscoll, W.W., Wiles, G.C., D'Arrigo, D. & Wilmking, M., 2005. Divergent tree growth response to recent climate warming, Lake Clark National Park and Preserve, Alaska. Geophysical Research Letters 32, doi:10.129/2005GL024258, 4 blz.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Will Driscoll, Department of Geology, College of Wooster, Wooster, OH (Verenigde Staten van Amerika).

629 DNA-onderzoek van holenbeer opent perspectieven voor de ontrafeling van de stamboom van de mens Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

DNA-onderzoek wordt op steeds meer terreinen - en steeds vaker - toegepast, onder meer om 'familierelaties' na te gaan. Forensisch (= met misdaadonderzoek verband houdend) DNA-onderzoek wordt vaak in de media voorgesteld als een techniek die nu gemakkelijk en betrouwbaar is uit te voeren. Dat beeld is in grote lijnen correct, omdat het slechts de analyse van een gering aantal fragmenten van het totale DNA vereist. Zo hoeft bij forensisch onderzoek bijvoorbeeld niet te worden vastgesteld of de familieband tussen verdachte A nauwer is met een goudvis dan met een vogel. Wie iets wil leren over de evolutie van het leven, moet daarvoor echter wel uitgebreide DNA-analyses uitvoeren.


Ongeveer 35.000 jaar oude rotstekening van een holenbeer uit de grot van Chauvet, langs de Ardeche (Frankrijk)

Op basis van dergelijk onderzoek is het nu bijvoorbeeld mogelijk om na te gaan hoe de relaties liggen tussen verschillende mensenrassen, en hoe de mens zich over de wereld heeft verspreid. Dat onderzoek wordt nu zelfs mondiaal op grote schaal uitgevoerd, omdat de huidige mens zoveel reist en zo frequent van woonplaats verandert (inclusief emigratie naar andere continenten) dat de oorspronkelijke patronen op korte tijd verloren dreigen te gaan. De mogelijkheid van DNA-analyse is mogelijk nog net op tijd ontwikkeld om de oorspronkelijke patronen van 'volksverhuizingen' te kunnen vaststellen.


Het skelet van een holenbeer

In principe kunnen met DNA-onderzoek de verwantschappen tussen alle levende wezens worden vastgesteld. Zo kan op basis van dit soort analyse worden vastgesteld wanneer de zoogdieren zich als groep ontwikkelden, en wanneer de mensapen zich van de andere apen afscheidden. Dat gebeurt door vast te stellen hoeveel gemeenschappelijke en hoeveel verschillende patronen er in het erfelijk materiaal aanwezig zijn. Uitgaand van een min of meer gelijkmatige snelheid waarin die patronen in de loop van de tijd zijn veranderd, is zo te reconstrueren wanneer (ruwweg) de laatste gemeenschappelijke voorouder moet hebben geleefd, dus ook wanneer twee takken zich splitsen. Deze benaderingswijze blijkt helaas vaak tot tegenstrijdige resultaten te leiden, waarschijnlijk omdat evolutionaire veranderingen niet steeds met een gelijkmatig tempo plaatsvonden.


De schedel van een holenbeer: op internet aangeboden voor $ 3900,00

Evolutie en familierelaties zouden daarom veel nauwkeuriger kunnen worden vastgesteld indien DNA van alle betrokken organismen beschikbaar zou zijn. Helaas is dat bijna nooit het geval waar het gaat om fossielen (ook al blijken er steeds meer DNA-resten te worden gevonden, onder meer in weefsel uit de botten van dino’s!). Daarbij komt ook nog het probleem dat het DNA van fossielen altijd beschadigd is, en dat er ook altijd verontreinigingen zijn, bijv. met het DNA van organismen die later zijn binnengedrongen (al is het maar alleen van de microorganismen die het rottingsproces van een kadaver veroorzaken). Er is echter hoop: DNA-analyse van een holenbeer heeft hoopgevende resultaten opgeleverd.

Het gaat om het DNA van botten van twee holenberen van elk omstreeks 40.000 jaar oud. Het DNA bleek sterk verontreinigd, maar de aangetroffen 26.821 basenparen van de genen van de holenbeer bleken genoeg om een vergelijking te maken met die van de huidige beren, en van de evolutionaire ontwikkeling. De onderzoekers stellen dat dit succes de mogelijkheid opent om, via meer soortgelijke analyses, het genenpatroon van uitgestorven Pleistocene dieren in kaart te brengen, waardoor hun onderlinge verbanden - en hun relatie met recente soorten - beter zijn te begrijpen. Dat zou ook opgaan voor de hominiden, de mensachtigen. Daarmee zouden de vaak ondoorzichtige - en vaak weinig verheffende - discussies tussen paleoanthropologen over de afstamming van de mens (en niet minder over de vraag of een bepaald fossiel een aparte soort vertegenwoordigt of niet) tot een eind kunnen worden gebracht. Of de paleoanthropologen zelf daarmee blij zullen zijn - en of ze aan degelijk onderzoek willen meewerken - blijft vooralsnog echter de vraag.

Referenties:

• Noona, J.P., Hofreiter, M., Smith, D., Priest, J.R., Rohland, N., Rabeder, G., Krause, J., Detter, J.C., Pääbo, S. & Rubin, E.M., 2005. Genomic sequencing of Pleistocene cave bears. Science 309, p. 597-600.

630 Veronderstelde 'sneeuwbal aarde' kende rijk zeeleven Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Gedurende het Precambrium kwam er een tijdsinterval voor waarin de aarde volgens talrijke onderzoekers geheel bedekt was met ijs (sneeuwbal aarde). IJs zou zelfs de tropische zeeën geheel of op z’n minst grotendeels hebben bedekt. Een dergelijke ijsuitbreiding - hoezeer ook gerechtvaardigd lijkend op basis van het voorkomen van glaciale verschijnselen - levert veel problemen op. Hoe kan bijv. een glaciale afzetting in zee ontstaan (in 'normale' gevallen gebeurt dat doordat ijsbergen die afkalven en wegdrijven van een landijsgletsjer langzaam smelten, waardoor het meegevoerde puin in zee bezinkt) als de zee volledig met ijs bedekt is, waardoor ijsbergen niet kunnen wegdrijven?

Een nieuwe vondst maakt duidelijk dat er gedurende die Precambrische ijstijd op zijn minst één (groot) gebied is geweest waar de zee niet met ijs bedekt was. Een Amerikaans/Braziliaans onderzoeksteam heeft namelijk in het zuidoosten van Brazilië in zee gevormde schalies gevonden met een ouderdom van 740-700 miljoen jaar. Dat betekent dat ze moeten zijn afgezet gedurende de 'sneeuwbal aarde'. Op basis van paleomagnetische gegevens is bekend dat dit gebied ook destijds dicht bij de evenaar lag. Inderdaad moet het zeegebied destijds onder invloed van ijs geweest zijn, want in boorkernen van de schalie zijn steentjes gevonden (zogeheten dropstones) die - zo ver van de kust af - daar alleen terecht kunnen zijn gekomen doordat ijsbergen met gletsjerpuin het gebied bereikten en langzaam afsmolten, waarbij het meegevoerde puin in zee terecht kwam.


Boorkernen met de veel organisch materiaal bevattende schalies. Let op de 'dropstones' van kalksteen onderaan links

Het merkwaardige is echter dat de schalies waarin deze stenen terecht kwamen een uitzonderlijk grote hoeveelheid (3%) aan organisch materiaal bevatten. Dat is zoveel dat de schalies zelfs zwart zien. Dit betekent dat er gedurende de toen heersende ijstijd op zijn minst in dit gebied omstandigheden hebben geheerst die een uitbundig leven van microorganismen (de enige levende wezens uit die tijd) mogelijk maakten. Een van de gevolgen van deze vondst is dat niet langer kan worden volgehouden dat de ijsbedekking gedurende deze ijstijd vrijwel overal leven op basis van zonneenergie onmogelijk maakte; tot nu toe werd wel verondersteld dat het ijs vrijwel overal zo dik moest zijn geweest dat daaronder fotosynthese onmogelijk was, zodat er als het ware een zeer effectief milieufilter bestond. Een dikke ijsbedekking zou ook het leven van alle levensvormen waarin de cellen een duidelijke celkern hebben (eukaryoten) hebben bedreigd.

De onderzoekers hebben het organische materiaal uitvoerig onderzocht. Ze komen - mede op basis daarvan - tot de conclusie dat het gebied waarschijnlijk ijsvrij is geweest. Een dunne bedekking met zeeijs kunnen ze echter niet uitsluiten. Direct beneden dat ijs moet dan echter wel een relatief complex ecosysteem hebben bestaan, vergelijkbaar met het ecosysteem dat nu wordt aangetroffen langs de rand van het ijs dat Antarctica omringt. Daar leven complexe gemeenschappen van microscopisch kleine eukaryoten, samen met bacteriën waarvan sommige soorten hun energie ontlenen aan fotosynthese, en andere soorten aan andere energiebronnen. In de Ross Zee is de bioproductivieit zo’n 200 g koolstof per jaar. Een vergelijkbare bioproductiviteit in de Precambrische ijstijd zou heel goed de zwarte schalie kunnen hebben opgeleverd die nu in Brazilië is aangetroffen. In ieder geval is duidelijk dat grote levensgemeenschappen de Precambrische ijstijd konden doorstaan.

Referenties:

• Olcott, A.N., Sessions, A.L., Corsetti, F.A., Kaufman, A.J. & Oliviera, T.F. de, 2005. Biomarker evidence for photosynthesis during Neoproterozoic glaciation. Science 310, p. 471-474.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Alison Olcott, Department of Earth Sciences, University of Southern California, Los Angeles, CA (Verenigde Staten van Amerika).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl