NGV-Geonieuws 108

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 636 Tiende, zeer goed bewaard gebleven, exemplaar van Archaeopteryx heeft nog kenmerken van tetrapode dinosauriërs
• 637 Dansgaard-Oeschger klimaatcycli blijken astronomisch bepaald
• 638 Sporen van Ediacara-fauna bevestigen omwentelingen op grens Precambrium/Cambrium
• 639 Mosasauriërs waren prooi van haaien
• 640 In Vroeg-Krijt bestonden waarschijnlijk ijskappen op de polen

  << Vorige uitgave: 107 | Volgende uitgave: 109 >>

636 Tiende, zeer goed bewaard gebleven, exemplaar van Archaeopteryx heeft nog kenmerken van tetrapode dinosauriërs Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In de laatste paar jaar is de evolutie van dinosauriërs naar vogels steeds duidelijker geworden, zij het vanuit één gezichtspunt: er werden steeds meer vondsten gedaan van dino’s die al bepaalde vogelkenmerken vertoonden, zoals een verenkleed. Nu is er een (tiende) fossiel gevonden van Archaeopteryx (het oudste dier dat we kennen dat onmiskenbaar tot de vogels behoort), en dit nieuwe exemplaar vertoont - meer dan zijn soortgenoten - karakteristieken van dino’s. Het wordt hierdoor voor tegenstanders van de evolutietheorie nu wel erg moeilijk om de evolutionaire overgang van dino’s naar vogels te ontkennen.

Het nieuwe (10e), uitzonderlijk goed bewaarde exemplaar van Archaeopteryx

Bij fluorescentie, opgewekt door UV-straling, komen de bewaard gebleven botfragmenten duidelijk uit

Dat dit tiende exemplaar zulke interessante nieuwe gegevens oplevert, komt vooral door zijn uitzonderlijk goede fossilisatie, waarbij resten bewaard zijn gebleven die bij eerdere exemplaren ontbraken. Niet alleen zijn de indrukken van vleugels en veren duidelijk, maar de schedel is beter bewaard dan in één van de vorige exemplaren, en de tweede teen blijkt zeer ver uitgegroeid en buigzaam, precies zoals de klauw van de dino Velociraptor. Uit de tenen blijkt verder dat Archaeopteryx waarschijnlijk het meest aangepast was aan leven op de grond, niet in bomen.

Het exemplaar, dat in de fameuze 'Plattenkalk' van Solnhofen (Zuid-Duitsland) is gevonden, komt niet in een openbaar museum terecht. Het is door onbekenden gevonden (de precieze vindplaats in Solnhofen is zelfs onbekend) en terecht gekomen in een klein privémuseum in het plaatsje Thermopolis in de Amerikaanse staat Wyoming. Dat museum maakt onderdeel uit van het Wyoming Dinosaur Center, dat in 1995 werd gesticht door Burkhard Pohl, een (rijke) voormalige veearts die al zijn leven lang geïnteresseerd is in fossielen. Hij heeft veel contacten met commerciële handelaren in fossielen (hij heeft met een Duitse partner zelf ook een commercieel bedrijf dat particulieren tegen vergoeding laat graven op een geleased stuk grond met dinoresten), en de wetenschappelijke wereld is dan ook zeer bezorgd over de toekomst van het nieuwe exemplaar, dat inmiddels de naam 'Thermopolis-exemplaar' heeft gekregen.

Hier staat tegenover dat Pohl wetenschappers altijd de gelegenheid geeft om zijn fossielen te bestuderen en te beschrijven. Dat is nu dus met het nieuwe exemplaar van Archaeopteryx gebeurd, door twee Duitse ornithologen, met Pohl als co-auteur. De diverse botfragmenten worden in het artikel gedetailleerd beschreven, evenals de conclusies die uit de kenmerken van het vrijwel compleet bewaarde fossiel kunnen worden getrokken ten aanzien van zijn verwantschap met enerzijds andere vroege vogels, anderzijds de dinosauriërs.

Referenties:

• Mayr, G., Pohl, B. & Peters, D.S., 2005. A well-preserved Archaeopteryx speciment with therapod features. Science 310, p. 1483-1486.
  
• Stokstad, E., 2005. Best Archaeopteryx fossil so far ruffles a few feathers. Science 310, p. 1418-1419.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Gerald Mayr / Forschungsinstitut Senckenberg, Frankfurt am Main (Duitsland).

637 Dansgaard-Oeschger klimaatcycli blijken astronomisch bepaald Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Wisselingen in het klimaat komen gedurende de hele geologische geschiedenis van de aarde voor. De afwisseling van ijstijden en tussenijstijden van het Pleistoceen en de klimaatfluctuaties die ook weer in die ijstijden en tussenijstijden zijn opgetreden, hebben al lang de aandacht van onderzoekers getroffen. Zo weten we sinds het werk van Milankovitch dat de afwisseling van ijstijden en tussenijstijden is gebaseerd op drie astronomische parameters: fluctuaties in de eccentriciteit van de aardbaan om de zon, de scheefstelling van de aardas, en de tolbeweging die de aardas om een gemiddelde positie maakt. Inmiddels zijn zelfs tal van rhythmische afzettingen gevonden waarvan de cycli aan een van deze factoren zijn toe te schrijven. Naast deze 'langdurige' cycli (met periodes van ca. 10.000, 21.000, 42.000 en 100.000 jaar) zijn er kortere cycli die verband blijken te houden met fluctuaties in de intensiteit van de zon. Bekende cycli betreffen 11, 87 en 210 jaar.


Twee cycli van elk 210 jaar (rechts) en zeventien cycli van elk ca. 87 jaar (midden) blijken in het klimaatmodel een cyclus van 1470 jaar (links) op te leveren door influxen van smeltwater in de Atlantische Oceaan

Er is echter al geruime tijd een 'korte' klimaatcyclus bekend die niet toe te schrijven is aan zo’n duidelijke factor. Deze zogeheten Dansgaard-Oeschger cyclus (zo genoemd naar zijn 'ontdekkers'), die vooral bekend is geworden door analyses van kernen uit de ijskap van Groenland, bestrijkt zo’n 1470 jaar (afwijkingen zijn gewoonlijk minder groot dan 100-200 jaar). Deze cyclus is bekend uit de laatste ijstijd, waarbij tussen 110.000 jaar en 23.000 jaar geleden periodiek snelle opwarming (met zo’n 1-12 °C) van de lucht boven het noorden van de Atlantische Oceaan plaatsvond, gevolgd door een geleidelijke afkoeling. De effecten zijn ook rond de Middellandse Zee en in Frankrijk waargenomen, en ze zijn - behalve uit ijskernen - nu ook bekend uit stalactieten. Er is echter geen astronomische of zonnecyclus met zo’n periode bekend.


Fluctuaties in zonneintensiteit (rood) en temperatuur op Groenland (zwart) als uitkomst van de computersimulaties

Duitse onderzoekers zijn er in geslaagd nu toch een verklaring voor deze cycli te vinden. Ze zijn er daarbij van uitgegaan dat de cyclus van 1470 jaar overeenkomt met 7 cycli van 210 jaar maar ook met 17 cycli van (bijna) 87 jaar. Ze hebben daarom deze cycli in een bekend klimaatmodel (CLIMBER-2) ingevoerd; dit model levert onder meer fluctuaties op in de aanvoer van zoet (smeltwater) naar het noorden van de Atlantische Oceaan, en uit het model was al gebleken dat deze fluctuaties in smeltwateraanvoer onder meer resulteerden in plotseling opwarming van het noordelijk halfrond.

Veranderingen in het circulatiepatroon van de Atlantische Oceaan kunnen abrupte opwarmingen (Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen) in de laatste ijstijd verklaren door overgang van een koude oceaan (met veel zeeijs, onder) naar een warme situatie (met weinig zeeijs, boven). Bron: Potsdam Institute for Climate Impact Research

IJskern van 1200 m diep uit een boring op Antarctica (bron: www.aad.gov.au/default.asp?casid=2028)

Uit dit modelonderzoek bleek inderdaad dat de twee zonnecycli in dit model een abrupte temperatuurstijging (gevolgd door geleidelijke daling) opleverde met een cyclus van ongeveer 1470 jaar. Dit betekent niet alleen dat er nu een verklaring is gevonden voor de Dansgaard-Oeschger cycli, maar dat de zonnecycli kennelijk zodanige cycli vertonen dat - althans in sommige gevallen - er in het klimaat cycli door ontstaan die als zodanig geen directe fysische oorzaak hebben.

Referenties:

• Braun, H., Christl, M., Rahmstorf, S., Ganopolski, A., Mangini, A., Kubatzki, C., Roth, K. & Kromer, B., 2005. Possible solar origin of the 1,470-year glacial climate cycle demonstrated in a coupled model. Nature 438, p. 208-211.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Holger Braun, Heidelberg Academy of Sciences, Heidelberg (Duitsland).

638 Sporen van Ediacara-fauna bevestigen omwentelingen op grens Precambrium/Cambrium Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Een bijzonder type fossiel vormen de sporen die organismen hebben achtergelaten (ichnofossielen). Dat kunnen graaf-, kruip, eet- of rustsporen zijn, en nog tal van andere. In veel gevallen is onbekend welk organisme het spoor maakte, en daarom hebben de sporen - ter onderscheiding van elkaar - namen gekregen die gebaseerd zijn op dezelfde taxonomische nomenclatuurregels die in de biologie gelden. Inmiddels is, veelal door toevallige vondsten, voor enkele sporen bekend geworden door welk organisme ze zijn veroorzaakt.


Sporen (Oldhamia alata) van een onbekend fossiel. Deze sporen vertonen vanaf Precambrium tot Carboon een duidelijke 'evolutie'

Dergelijke gegevens, maar ook vergelijking met recente sporen, maken het mogelijk om aan fossiele sporen ook een betekenis toe te kennen wat betreft het organisme dat het spoor veroorzaakte, het milieu waarin de sporen werden veroorzaakt, en soms nog meer. Prof. Adolf Seilacher, die zo’n veertig jaar geleden de ichnologie tot een echte discipline maakte, heeft nu samen met twee Canadese paleontologen, de ichnofossielen van de grens tussen Precambrium en Cambrium aan een nauwkeurige analyse onderworpen. Daarbij hebben de onderzoekers ook, op basis van nieuwe vondsten en nieuwe overwegingen, flink de bezem gehaald door de wildgroei aan namen voor de vroege ichnofossielen, en bovendien allerlei vormen nog eens kritisch bekeken met betrekking tot hun aard.

Structuur die vroeger als afdruk van een kwalachtig dier (Mawsonites) werd beschouwd, maar door de onderzoekers als pseudofossiel

Het 'meanderende' spoor Psammichnites saltensis

Dat laatste heeft geleid tot een aantal opvallende conclusies. Zo blijkt dat sommige structuren, die tot voor kort aangezien werden voor kruipsporen, zich vertakken. Sommige van die structuren (als ichnofossiel eerder Harlaniella genoemd) worden nu aangezien voor afdrukken van het lichaam van een organisme. In andere gevallen interpreteren de onderzoekers (net als sommige voorgangers trouwens) bepaalde horizontale 'ichnofossielen' nu als sedimentaire structuren zoals mini-loadcasts, terwijl ze sommige 'verticale' structuren eveneens als sedimentaire structuren beschouwen, zoals ontsnappingsstructuren van water uit samengeperste lagen.

Kortom, veel voormalige ichnofossielen worden door de onderzoekers niet langer als van biogene oorsprong beschouwd. Dat voeren ze m.i. te ver door, want ook Mawsonites, vroeger beschouwd als de afdruk van een kwalachtig organisme, wordt nu door hen als pseudofossiel geklassificeerd; het zou om een soort minizandvulkaantje gaan dat bewaard is gebleven door de werking van matten van microorganismen. Daarin geloof ik niet, vooral vanwege de regelmatige opbouw van deze structuur, die er ook op uiteenlopende plaatsen hetzelfde uitziet.


Straalvormige sporen (Radulichnus), aanvankelijk beschouwd als 'krabbels' van trilobietachtige organismen, maar nu als eetsporen (via gepaarde, radiaal georienteerde tanden) van een primitieve mollusk, Kimberella

Uit de analyse blijkt dat de ichnofauna van net voor de overgang Precambrium/Cambrium minder divers was dan tot nu toe werd aangenomen. Bovendien blijken er nauwelijks sporen van verschillende organismen op hetzelfde laagvlak voor te komen, wat er op zou kunnen wijzen dat de organismen elkaar meden. Tot die organismen behoorden onder meer zeer grote protozoën die in de ondiepe zeeën leefden. Op de overgang naar het Cambrium stierven deze merkwaardige organismen uit; veel andere organismen verdwenen kennelijk naar de diepzee (waar ze minder concurrentie ondervonden van de talrijke nieuwe soorten die toen plotseling ontstonden). Dat geldt onder meer voor Oldhamia, een geslacht van organismen die eerder opmerkelijke verschillen in 'gedrag' vertoonden.

Vanaf het Cambrium beginnen organismen de zeebodem veel dieper te doorwoelen dan daarvoor. Daardoor werden ook veel matten van microorganismen, die eerder grote delen van de bodem bedekten en daardoor sporen bewaarden, snel verstoord. Daarnaast ontstonden er in het Cambrium veel kleine organismen die weliswaar geen duidelijke sporen achterlieten, maar die de bovenste millimeters van de matten of van de zeebodem volledig omwoelden en veranderden in een zacht pakket; dat betekende voor andere organismen een belangrijke verandering van het leefmilieu.

Referenties:

• Seilacher, A., Buatois, L.A. & Mángano, M.G., 2005. Trace fossils in the Ediacaran-Cambrian transition: behavioral diversification, ecological turnover and environmental shift. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 227, p. 323-356.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Luis Buatois, Department of Geological Sciences, University of Saskatchewan, Saskatoon (Canada).

639 Mosasauriërs waren prooi van haaien Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Fossiele botten vertonen vaak sporen van tanden. Dat geldt bijv. ook voor mosasauriërs, de enorme marine reptielen die onder meer in het Krijt van Zuid-Limburg zijn aangetroffen. Het was echter tot nu toe onduidelijk of de bijtsporen (soms zelfs in de vorm van in het bot losgelaten tanden) afkomstig waren van aaseters of van jagers die het op levende mosasauriërs hadden voorzien.

Coccolieten in het abces dat bij Platecarpus ontstond na een haaiebeet

Vergroeide wervels van een mosasauriër met talrijke tandafdrukken van een haai

Grote mosasauriërs zoals Mosasaurus en Prognathon waren zelf grote rovers: uit de maaginhoud van sommige fossiele exemplaren blijkt dat ze vooral vis aten, maar ook vogels. Afdrukken van hun tanden zijn ook gevonden op de schilden van schildpadden, de schelpen van grote ammonieten, en de resten van tal van andere dieren, die kennelijk ook op hun menu stonden. Deze dominerende jagers bereikten lengtes tot zo’n 14 m (misschien zelfs 18 m). Daarom bestond er altijd veel twijfel of deze dieren zelf ook als prooi dienden van diergroepen, hoewel wel vaststaat dat sommige relatief kleine mosasauriërs (zoals Clidastes) zeker bejaagd werden door hun grotere verwanten (zoals de grote Tylosaurus). Of haaien, waarvan talrijke bijtsporen op de botten van mosasauriërs zijn aangetroffen, de dieren levend aanvielen, of dat ze alleen de kadavers van reeds gestorven mosasauriërs aten, was tot nu toe onduidelijk. De twijfel omtrent haaien als jagers van mosasauriërs berust vooral op het feit dat de meeste haaien veel kleiner waren dan de mosasauriërs (hun lengte was gewoonlijk minder dan 3 m); voor zover bekend kon alleen de haai Cretoxyrhina mantelli zo’n 5 m groot worden

In het bot van Platecarpus vastgegroeide haaietand

Lange wijd uit elkaar liggende groeven in de staartwervels van Platecarpus, veroorzaakt door een haaiebeet

Het is alleen vast te stellen dat bijtsporen veroorzaakt zijn door de aanval op een leven dier, als dat dier de aanval lang genoeg overleefde om de veroorzaakte wonden en beschadigingen te laten helen. Dergelijke herstelverschijnselen zijn nu aangetroffen. Een exemplaar van Platecarpus vertoont bijtindrukken in zijn staartwervels; langs deze indrukken van tanden - die aan een haai moeten worden toegeschreven - is het bot hersteld. Het dier overleefde dus de aanval van een haai. Andere exemplaren van Platecarpus vertonen bijtwonden in de hals- en (deels vergroeide) ruggewervels. In een van die vergroeide ruggenwervels zijn maar liefst zeven tandafdrukken te zien aan één kant, en acht aan de andere kant. De ruimtes die de tanden bij de beet hebben achtergelaten, blijken in een doorsnede van het bot te liggen onder abcessen, die erop wijzen dat het dier door of na de beet geïnfecteerd is geraakt, en dat het lichaam daarop heeft gereageerd. De abscessen zijn bewaard gebleven doordat ze zijn opgevuld met kleine calcietkristalletjes.

Overigens betekenen deze vondsten niet dat haaien niet ook de kadavers van gestorven mosasauriërs aten. Ook daarvoor zijn nu duidelijke aanwijzingen gevonden.

Referenties:

• Rothschild, B.M., Martin, L.D. & Schulp, A.S., 2005. Sharks eating mosasaurs, dead or alive? Netherlands Journal of Geosciences 84, p. 335-340.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Bruce Rothschild, University of Kansas Museum of Natural History, Lawrence, KA (Verenigde Staten van Amerika).

640 In Vroeg-Krijt bestonden waarschijnlijk ijskappen op de polen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het Laat-Krijt was warm: zo'n 100-88 miljoen jaar geleden had het oppervlaktewater in de poolzeeën zelfs een temperatuur van zo'n 20 °C; het Laat-Krijt wordt dan ook wel voorgespiegeld als een tijdvak dat veel overkomst vertoont met wat de aarde te wachten staat als de huidige opwarming doorgaat. Er kwamen in het Krijt ook koudere intervallen voor, vooral in het Vroeg-Krijt. Over de precieze temperatuurverdeling over de aarde gedurende het Krijt is echter niet echt veel bekend: de gegevens waren - afgezien van wat uit gereconstrueerde flora en fauna naar voren kwam - vooral afkomstig van de isotopenverhoudingen in de schaaltjes van microfossielen die in de oppervlaktewateren van de oceanen leefden. Die schaaltjes werden echter zo langzaam opgebouwd, dat daaruit nauwelijks gegevens zijn te destilleren over de temperatuurfluctuaties binnen een jaar.

Karakteristieke rudist

Dergelijke schelpen groeiden in het Krijt met 4 cm per jaar

Onderzoek van een soort merkwaardige - inmiddels uitgestorven - tweekleppige schelpen (rudisten) blijkt nu veel van die temperatuurfluctuaties te onthullen. De rudisten, die in warme, ondiepe oceanen op lage breedte leefden, groeiden namelijk zo snel (soms wel 4 cm per jaar) dat de opbouw van de schelpen, via de verhouding tussen de zuurstofisotopen, de seizoensvariaties weerspiegelt. De belangrijkste conclusie die de onderzoekers - onder wie Joris Graaf van de Vrije Universiteit in Amsterdam - trekken op basis van hun analyse, die rudisten vanaf de Middellandse Zee tot aan de Caraïben omvatte, enkele interessante conclusies.


Associatie van de rudisten Vaccinites en Torreites met koralen en stromatoporoïden

Een van die conclusies is dat de maximale temperatuur van het oppervlaktewater in tropische oceanen gedurende warme tijdsintervallen van het Krijt maar weinig hoger was dan nu. De temperatuurfluctuaties per jaar waren toen echter veel geringer dan nu, waardoor de minimumtemperaturen veel hoger waren dan nu. Daar staat tegenover dat gedurende koudere intervallen de temperatuurfluctuaties veel groter waren dan nu.


Temperatuur van het oceanische oppervlaktewater, zoals afgeleid uit de verhouding tussen zuurstofisotopen, tijdens het koude Vroeg-Krijt (rechts) en het warme Laat-Krijt (links)

Deze temperatuurkarakteristieken wijzen op verschillen in de oceanische circulatiepatronen gedurende warmere en koudere intervallen. Die circulatiepatronen bepalen in grote mate hoeveel warmte er vanuit de tropen naar de poolgebieden wordt overgebracht. Dat heeft, op zijn beurt, weer grote invloed op het mogelijke ontstaan (en de instandhouding) van ijskappen rondom de polen. De onderzoekers komen op grond van hun waarnemingen tot de conclusie dat er gedurende de koudere intervallen van het Krijt ijskappen op de polen aanwezig moeten kunnen zijn geweest.

Referenties:

• Steuber, Th., Rauch, M., Masse, J.P., Graaf, J. & Malkoc, M., 2005. Low-latitude seasonality of Cretaceous temperatures in warm and cold episodes. Nature 437, p. 1341-1344.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Thomas Steuber, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Ruhr-Universität, Bochum (Duitsland).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl