NGV-Geonieuws 88

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 541 Ontwikkeling van vleermuizen explodeerde in Eoceen
• 542 Seismisch netwerk kan levens redden bij tsoenami’s
• 543 Europese bossen waren vroeger wèl dicht en donker
• 544 'Sneeuwbal aarde' te wijten aan baan van aarde door stofwolken in ruimte
• 545 Fossiele reuzenspin blijkt geen spin

  << Vorige uitgave: 87 | Volgende uitgave: 89 >>

541 Ontwikkeling van vleermuizen explodeerde in Eoceen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Vleermuizen zijn merkwaardige dieren: ze jagen veel mensen angst aan, op dezelfde wijze als slangen of spinnen. Toch zijn vleermuizen veel nauwer verwant met mensen: het zijn immers zoogdieren. Maar binnen de groep van zoogdieren nemen ze wel een uitzonderlijke plaats in. Het zijn immers de enige zoogdieren die echt kunnen vliegen; daarnaast beschikken ze over een sonarsysteem, waarmee ze hun prooi kunnen traceren, en die hen ook in staat stelt om in het donker obstakels te ontwijken. Het taxon van de vleermuizen is ook uitzonderlijk vanwege hun grote soortenrijkdom: ze vertegenwoordigen meer dan 20% van alle nu levende zoogdieren

Kleine vruchten etende vleermuis uit Afrika (Epomophorus minimus), behorend tot de Pteropodidae, de familie zonder sonarsysteem

Megaderma lyra een vleermuis met sonarsysteem, behorend tot de familie Megadermatidae

Momenteel worden er 18 families binnen de vleermuizen onderscheiden. Over hun onderlinge relatie was tot nu toe betrekkelijk weinig bekend; dat gold ook voor hun evolutionaire ontwikkeling, hoewel er restanten van fossiele vleermuizen bekend zijn die behoren tot 6 families die inmiddels uitgestorven zijn. Fossiele vleermuizen zijn echter schaars; dat is mede het gevolg aan de slechte fossilisatiemogelijkheden die dit soort dieren heeft.

Een van de huidige families van vleermuizen (de Pteropodidae: fruitetende vleermuizen uit de oude wereld) mist een sonarsysteem. Aangenomen werd tot voor kort dat de vleermuizen op een gegeven ogenblik sonar ontwikkelden, en dat er sindsdien twee groepen waren: de vleermuizen met (Microchiroptera) en de vleermuizen zonder (Megachiroptera) sonar systeem. DNA-onderzoek heeft echter twijfel gezaaid aan die opvatting over de evolutie van de vleermuizen, omdat sommige vleermuizen met een sonarsysteem (de rhinolophoidae) nauwer verwant bleken aan de Pteropodidae dan aan de overige Microchiroptera. Dat kan op twee evolutionaire ontwikkelingen wijzen: of het sonarsysteem ontwikkelde zich eenmaal (maar dan zijn de onderlinge verwantschappen van de diverse families anders dan tot nu toe werd aangenomen), of het sonarsysteem moet zich op twee momenten in de evolutie hebben ontwikkeld, waarvan later weer één ontwikkeling verloren ging. In beide gevallen zou dat veel opvattingen over de evolutie van de vleermuizen op z’n kop zetten.

Nieuw onderzoek, waarbij genen van alle bestaande vleermuisfamilies werden onderzocht, maakt waarschijnlijk dat sonar zich slechts eenmaal ontwikkelde, en dat de onderlinge verwantschappen van de nu levende families anders zijn dan eerder aangenomen. Uit dit onderzoek kunnen ook enkele andere opmerkelijke conclusies worden getrokken: in het Vroeg-Eoceen (52-50 miljoen jaar geleden) is er plotseling een enorme variatie binnen de vleermuizen opgetreden, op een moment dat het sonarsysteem al was ontwikkeld, evenals het vermogen tot vliegen. De onderzoekers speculeren dat deze plotselinge explosie van vleermuistypen in het Eoceen samenhangt met een plotselinge toename van het aantal verschillende typen prooidieren, en dat de verschillen in sonarsystemen en vliegwijzen samenhangen met het opvullen van ecologische niches die toen ontstonden. Dit alles vond plaats op een tijdstip dat de gemiddelde jaarlijkse temperatuur sterk steeg, dat er een plotselinge toename was van het aantal plantensoorten, en waarop de diversiteit van Tertiaire insecten een hoogtepunt bereikte. De vleermuizen wisten van deze ontwikkelingen kennelijk optimaal te profiteren.

Eocene vleermuizen zijn bekend van alle continenten, behalve Antarctica. Uit het onderzoek blijkt dat Laurazië (waarschijnlijk Noord-Amerika) de bakermat van de vleermuizen moet zijn, al kwam er zuidelijker een vierde tak voor. Berekeningen van de onderzoekers geven aan dat zo’ n 61% van de fossiele vleermuissoorten nog onbekend is.

Referenties:

• Simmons, N.B., 2005. An Eocene Big Bang for bats. Science 307, 527-528.
  
• Teeling, E.C., Springer, M.S., Madsen, Ole, Bates, P., O’Brien, S.J. & Murphy, W.J., 2005. A molecular phylogeny for bats illuminates biogeography and the fossil record. Science 307, p. 580-584.

Foto’s van Paul Bates, Centre for Systematics and Biodiversity Research, Sevenoaks (Engeland); welwillend ter beschikking gesteld door welwillend ter beschikking gesteld door Emma Teeling, Department of Zoology, University College Dublin, Dublin (Ierland).

542 Seismisch netwerk kan levens redden bij tsoenami’s Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De rampzalige tsoenami van 26 december vorig jaar kon zoveel mensenlevens eisen omdat er in het getroffen gebied geen goed systeem was om het optreden van dergelijke vloedgolven te voorspellen (of waar te nemen) en daarover tijdig informatie naar de bedreigde kustgebieden door te geven. Het opzetten van een dergelijk systeem zou dus veel menselijk leed kunnen voorkomen (de economische schade zou met zo’n systeem overigens nauwelijks beperkt kunnen worden).


De golfhoogte van een tsoenami neemt pas in ondiep water sterk toe

Het cynische is dat er in feite al een netwerk bestaat: het bestaat uit 137 seismische waarnemingsstations, wordt gefinancierd door de National Science Foundation en de Geologische Dienst van de Verenigde Staten, wordt gestuurd door het Incoroporated Research Institutions for Seismology Consortium, en wordt bemand door de Geologische Dienst, de Universiteit van California en een aantal kleinere instituten uit diverse landen. De waarnemingsstations leggen aardbevingen en andere seismische activiteit uit de hele wereld vast.


'Fossiele' afzettingen van tsoenami's (Tsoenamieten) worden gekenmerkt door grote brokstukken

Een van de doelstellingen van het netwerk is om verschillende typen aardbevingen te leren onderscheiden. Zo zou het van enorme betekenis zijn indien aardbevingen die tsoenami’s (kunnen) veroorzaken als zodanig zouden kunnen worden gekarakteriseerd. De schokgolven die optraden na de aardbeving voor de kust bij Sumatra (met een magnitude van 9,0) bereikten een waarnemingsstation op Sri Lanka binnen 4 minuten. Binnen 21 minuten werd de beving op duizenden seismometers, verspreid over de hele wereld, geregistreerd. Op basis van die registraties kon worden vastgesteld waar de aardbeving had plaatsgevonden, maar een snellere analyse daarvan had mogelijk kunnen bijdragen aan een eerdere waarschuwing dat de kust van Indonesië door een tsoenami zou kunnen worden getroffen. Overigens wijzen betrokken wetenschappers erop dat een tijdige waarschuwing onmogelijk was, omdat er het communicatiesysteem dat was voorzien om de bevolking te waarschuwing nog niet aanwezig was.

Volgens Jeffrey Park (Yale University) is de technologie inmiddels zover ontwikkeld dat er 'real time' informatie over aardbevingen kan worden verkregen, en dat ook stappen die moeten worden gezet ter beperking van schade nu zeer snel kunnen worden gezet. Toen het netwerk in 1984 werd ontworpen, bestonden die mogelijkheden echter nog niet; het netwerk is daarvoor sindsdien ook niet aangepast. De onderzoekers pleiten daarom voor een continu werkend systeem dat volgens standaardmethoden seismische signalen opspoort, en dat die sneller kan interpreteren wat betreft mogelijke rampzalige gevolgen. Dit zou dan onder meer de rampzalige gevolgen van grote tsoenami’s kunnen helpen verminderen.

Referenties:

• Park, J., Anderson, K., Aster, R., Butler, R., Lay, T. & Simpson, D., 2005. Global seismographic network records the great Sumatra-Andaman earthquake. Eos 86, p. 57-61.

543 Europese bossen waren vroeger wèl dicht en donker Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Oude overleveringen in Europa verhalen van dichte, donkere bossen. Dat dichte karakter is, althans voor de gematigde streken van Europa, door sommige ecologen ter discussie gesteld. Zij meenden dat de bossen in het verleden helemaal niet zo dicht en donker waren, maar dat er eerder sprake was van een parkachtig landschap: een vrij open bos met daarin tal van open plekken met slechts enkele bomen. Er zou dus eerder sprake zijn geweest van wat wel een parklandschap wordt genoemd dan van moeilijk doordringbare bossen. Als argument voerden deze ecologen aan dat een dicht bos onmogelijk was, gezien het vele grazen van grote dieren zoals primitieve runderen, herten, wilde paarden en beren. Daarnaast is bekend dat de zaailingen van boomsoorten zoals de eik (Quercus) en de hazelaar (Corylus) die destijds veel in de bossen voorkwamen, licht nodig hebben.


Grazende bisons in het oerbos van Bialowieza (Polen).IALOWIEZA (POLEN). © Fraser Mitchell

Er zijn, behalve op het grensgebied van Polen en Rusland in Europa geen oerbossen meer aanwezig. Het Pools/Russische oerbos ligt in een gebied met een landklimaat met grote temperatuurverschillen tussen zomer en winter, en kan dus niet dienen als vergelijkingsmateriaal voor de oerbossen in de meer gematigde streken van Europa. Ecologen reconstrueren de vroegere begroeiing van dit deel van Europa voornamelijk op het stuifmeel dat planten in de loop van de afgelopen duizenden jaren hebben achtergelaten in veenpakketten en in de sedimenten die zich op de bodem van meertjes vormden. Die reconstructie is echter veel minder ondubbelzinnig dan soms wordt gesuggereerd. Het stuifmeel dat op een bepaalde plaats in de bodem wordt bewaard kan immers van tal van plaatsen met de wind zijn aangevoerd, en hoeft daarom geen weerslag te zijn van de begroeiing ter plaatse.

De aanwezigheid van grote grazers staat overigens niet ter discussie. Zowel fossiele resten (vooral botten) en archeologische vondsten zijn daarvan het ondubbelzinnig bewijs. De vraag is echter of de aanwezigheid van die grazers de aard van het bos bepaalde, of dat de aard van het bos doorslaggevend was voor de soorten en aantallen van de grazers. Dat is nu onderzocht in een bijzonder veldexperiment door een botanist uit Ierland. Ierland is grotendeels ongerept gebleven, en de bossen werden er niet door grote grazers beïnvloed, omdat die, met uitzondering van beren, in het door zee omgeven Ierland afwezig waren na de laatste ijstijd. De botanist, Fraser Mitchell, onderzocht het oude stuifmeel uit tal van gebieden in Ierland met stuifmeel uit dezelfde perioden in Europa, waar wel veel grote grazers rondliepen. Zo kon hij nagaan in hoeverre de grazers invloed uitoefenden op de begroeiing.

Het onderzoek toonde aan dat er geen wezenlijk verschil bestond tussen de begroeiing die op grond van het stuifmeel werd gereconstrueerd voor Ierland en de rest van Europa. Uit de grote gelijkenis moet worden geconcludeerd dat de aanwezigheid dan wel afwezigheid van grote grazers geen verschil heeft uitmaakt voor de oerbossen. Daarmee kan het idee van parkachtige bossen naar het land der fabelen worden verwezen: de Europese bossen waren, voordat de mens ingreep, inderdaad donker en dicht, op tijdelijke open plekken na waar bomen zoals de eik en de hazelaar konden opgroeien (ook in het dichte tropische regenwoud kunnen zo zaailingen toch opgroeien). Die conclusie is uiteraard ook van belang voor de autoriteiten die Europese bossen weer in hun oorspronkelijke staat willen herstellen.

Referenties:

• Mitchell, F.J.G., 2005. How open were European primeval forests? Hypothesis testing using palaeoecological data. Journal of Ecology 93, p. 168-177.
  
• Moore, P.D., 2005. Down to the woods yesterday. Nature 433, p. 588-589.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Fraser Mitchell, Botany Department, Trinity College, Dublin (Ierland).

544 'Sneeuwbal aarde' te wijten aan baan van aarde door stofwolken in ruimte Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Cycliciteit van de ijstijdvakken die de aarde heeft meegemaakt, is een omstreden zaak. Van het laatste ijstijdvak (Pleistoceen), dat ca. tweemiljoen jaar geleden begon, weten we dat er een afwisseling was van ijstijden (glacialen) en - kortere - warmere tijden (interglacialen). Die afwisseling is een direct gevolg van fluctuerende hoeveelheid zonneenergie; die fluctuatie is te herleiden tot enkele 'astronomische' factoren (veranderingen in de ellipticiteit van de aardbaan, in de scheefstelling van de aardas t.o.v. het baanvlak van de aarde om de zon, en in een tolbeweging van de aardas). Er zijn echter ook voor het Pleistoceen diverse ijstijdvakken geweest, en in het optreden daarvan lijkt ook een - zij het niet erg duidelijke - cycliciteit op te treden. Ook daarvoor zijn wel astronomische oorzaken aangevoerd (het zonnestelsel zou periodiek door een zone met veel ruimtestof reizen), maar daarover kon weinig zinnigs echt worden aangetoond.

De Orion-Nevel

Deel van de Trifid-Nevel

Een aantal Amerikaanse onderzoekers heeft daaraan nu berekeningen uitgevoerd. Zij baseren zich daarbij op het feit dat ons zonnestelsel volgens astronomen op zijn reis door het melkwegstelsel ongeveer elke honderdmiljoen jaar een gigantische wolk met waterstof tegenkomt met een gemiddelde dichtheid (> 330 waterstofatomen per kubieke centimeter), en ongeveer elke miljard jaar een 'dichte' wolk (ongeveer 2000 waterstofatomen per kubieke centimeter). In deze laatste situatie kan het klimaat op aarde drastisch veranderen. Dat komt doordat het stof genoeg zonneenergie wegvangt om een groeiende ijskap te bewerkstelligen, en die heldere ijskap kaatst weer zoveel zonlicht terug dat het nog kouder wordt en de ijskap zich tot over de hele aarde kan uitbreiden. Een (vrijwel) volledig door ijs bedekte aarde (waarbij ook de oceanen grotendeels bevroren zijn) staat bekend als 'sneeuwbal aarde'. Uitgaande van een ouderdom van de aarde van ca. 4,5 miljard jaar, zou de aarde zo’n viermaal veranderd zijn geweest in een sneeuwbal, terwijl er ongeveer 15 kleinere ijstijdvakken (zoals het Kwartair) moeten zijn geweest.

Dat deze ontwikkeling mogelijk is volgt uit berekeningen, waarbij eerst de hoeveelheid gas en kosmisch stof (ijs-, koolstofhoudende en silicaatdeeltjes) is bepaald die door het zonnestelsel wordt ingevangen. De hoeveelheid door de zon ingevangen gas blijkt zo groot dat de zonnewind geheel kan verdwijnen. Stofdeeltjes worden via hyperbolische banen spiraliserend naar de zon toe getrokken, waarbij ze de aardbaan passeren. Hoewel de hoeveelheden koolstofhoudende en silicaatdeeltjes in de interstellaire gaswolk ongeveer gelijk zijn, wordt er ongeveer 5-10 maal zoveel silicaatstof als koolstof door de zon aangetrokken.

Op basis van de zo berekende waarden voor de hoeveelheid aangetrokken gassen en stofdeeltjes, hebben de onderzoekers de invloed op het klimaat berekend op basis van een veel gebruikt 3-D model (GENESIS) voor de atmosferische circulatiepatronen. Daarbij zijn ook de temperaturen van het oppervlaktewater in de oceanen en van het zeeijs bepaald. Al eerder was theoretisch berekend dat er een 'sneeuwbal aarde' op zou treden als het zonlicht met 6% zou afnemen ten opzichte van het huidige niveau, indien de CO₂-concentratie in de atmosfeer gelijk zou zijn aan die van thans (420 ppm). De onderzoekers hebben geen rekening gehouden met de topografie en de ligging van de continenten, omdat die factoren volgens eerder uitgevoerd onderzoek nauwelijks van belang zouden zijn.

Referenties:

• Pavlov, A.A., Toon, O.B., Pavlov, A.K., Bally, J. & Pollard, D., 2005. Passing through a giant molecular cloud: 'Snowball' glaciations produced by interstellar dust. Geophysical Research Letters 32, 4 pp. doi: 10.1029/2004GL021890.

545 Fossiele reuzenspin blijkt geen spin Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Zelfs kleine spinnen zijn voor veel mensen angstaanjagende dieren. Hoe moet dat dan wel niet zijn met een spin ter grootte van een hond? In 1980 werd in gesteenten van Laat-Carbonische ouderdom bij Cordoba in de Argentijnse provincie San Luis een fossiel aangetroffen dat als een spin werd geïnterpreteerd, maar dan wel als een reuzenspin: het lichaam had een lengte van 339 mm en de poten hadden een lengte van ongeveer een halve meter! Het dier werd daarom Megarachne (grote spin) genoemd; naar zijn ontdekker, de Argentijnse amateurpaleontoloog Ernesto Servine, kreeg het van de Argentijnse paleontoloog Mario Hünicken, verbonden aan het museum in Cordoba, de soortnaam servinei.

Megarachne servinei

Reconstructie van Megarachne servinei

De interpretatie van Megarachne servinei als een spin heeft vanaf het begin twijfels gewekt, maar het dier werd door Servine zorgvuldig letterlijk achter slot en grendel gehouden (in een bankkluis!), zodat nadere analyse onmogelijk was. Tot voor kort, want de eigenaar overleed en de 'reuzenspin' kwam weer boven water. Een spinnendeskundige van de Universiteit van Manchester, Paul Selden, greep die kans met beide handen aan, en onderwierp het fossiel aan nauwkeurige inspectie. Hij verklaart daarover: 'Zodra ik het zag, wist ik dat het geen spin was maar een uit vroegere tijden stammend waterdier dat zeeschorpioen wordt genoemd ... Het heeft grote klauwen en twee samengestelde ogen, waar spinnen gewoonlijk acht kleine ogen hebben. Het lijkt ook een zeer stevig lichaam te hebben met een schaal met ribbels op zijn rug, die niet van enige spin bekend zijn ... Het schepsel leefde waarschijnlijk in een moeras en gebruikte zijn klauwen om modder om te woelen. Als je het met een hedendaags dier zou moeten vergelijken, zou je waarschijnlijk een grote krab of een kreeft kiezen, niet een spin'.

Selden merkt op dat Megarachne servinei grote gelijkenis vertoont met Woodwardopterus, een fossiel dat, ook uit het Carboon, bekend is uit Schotland en uit Zuid-Afrika. Ook daar werd het gevonden in afzettingen die zijn ontstaan in een moerassig milieu.

Op basis van zijn bevindingen zocht Selden contact met Hünicken. Die raakte overtuigd van het gelijk van Selden. Samen met nog een collega (van de Rijksuniversiteit van Salta, Argentinië) hebben ze nu een publikatie geschreven waarin de nieuwe interpretatie is vastgelegd. Dat betekent dat Megarachne servinei nu als 'grootste spin op aarde' het veld moet ruimen in het Guiness Book of Records. Zijn plaats zal worden ingenomen door Teraphosa leblondi, een nu nog in Brazilië, Venezuela en Frans Guiana levende spin (ter grootte van een babykonijn) die wel als de Goliath vogelverslinder bekend staat.

Referenties:

• Anonymus, 2005. Biggest-ever spider recast as a sea scorpion. Nature 433, p. 792.
  
• Selden, P.A., Corronca, J.A. & Hünicken, M.A., 2005. The true identity of the supposed giant fossil spider Megarachne. Biology Letters of the Royal Society, doi 10.1098/rsbl.2004.0272.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Sylvie le Berre, Muséum d’histoire naturelle, Nantes (Frankrijk). © P.Jean, muséum de Nantes; www.museum.nantes.fr.

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl