NGV-Geonieuws 63

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 420 Raadselachtig fossiel blijkt larve van longvis
• 421 Fossiele embryo’s uit het Cambrium
• 422 Grote afglijdingen van continentale helling mogelijk indirect oorzaak van hogere temperaturen
• 423 Boek schokt aardwetenschappers
• 424 Kaak uit het Belgische Devoon blijkt niet van een vis, maar van een tetrapode

  << Vorige uitgave: 62 | Volgende uitgave: 64 >>

420 Raadselachtig fossiel blijkt larve van longvis Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Paleontologen hebben zich meer dan een eeuw afgevraagd om wat voor fossiel het kon gaan, maar eindelijk is het probleem opgelost: het fossiel Palaeospondylus gunni blijkt de larve van een longvis te zijn. Van alle gewervelde dieren heeft dit zo lang raadselachtige fossiel daarmee gelijk de status verworven van de oudst bekende larve.


PALAEOSPONDYLUS

Het in 1890 ontdekte fossiel was om diverse redenen raadselachtig. Eén daarvan was zijn anatomie, die zo verwarrend was dat de onderzoekers die zich er een eeuw geleden mee bezig hielden, tal van nieuwe namen moesten gebruiken om de diverse structuren te beschrijven. Een ander merkwaardig feit was dat het fossiel werd gevonden in gesteenten van zo’n 385 miljoen jaar oud (Midden-Devoon) in de Achanarras groeve in Caithness (Schotland), maar dat het nooit ergens anders is aangetroffen. Toch ging het niet om een unieke vondst, want het wemelt van deze fossielen in deze ene groeve.

De diverse exemplaren van het fossiel variëren in grootte van een halve tot zes centimeter. Ze komen voor in sedimenten die op de bodem van een meer moeten zijn gevormd. In dezelfde afzettingen werden ook andere fossielen aangetroffen, waaronder dertien geslachten van vissen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat sommige van de vroegere onderzoekers het fossiel indeelden bij de Agnatha (kaakloze vissen zoals de zeeprik), de Placoderma (een uitgestorven klassse van vissen), de Chimaera (vissen met tandplaten, zoals de rog), haai- of haringachtigen. Anderen meenden echter dat het ging om een soort kikkervisje of een andere amfibische vorm. De juiste inpassing in het dierenrijk wordt bemoeilijkt doordat de beenderen weliswaar in het algemeen goed bewaard gebleven zijn, maar de veel zeldzamer bewaard gebleven zachte weefsels zijn verkoold; daardoor is bijna geen enkel detail te herkennen.

Keith Thomson, Mark Sutton en Bethia Thomas (allen van het Oxford University Museum of Natural History) hebben nu met nieuwe methoden, waarbij fossielen in alle richtingen in dunne secties werden gesneden, en waarbij de daarin (met behulp van een aftastende straal) gevonden vormen werden gebruikt als basismateriaal voor reconstructie van de 3-dimensionale vormen van de diverse structuren, een hoop eerder onduidelijk gebleven informatie benut voor de interpretatie. Die steunt mede op vergelijkend onderzoek bij tal van recente organismen. Uit dit onderzoek is gebleken dat het moet gaan om de larve van een longvis; veel van deze larven werden gekenmerkt door een grote zwemblaas, maar het meest opmerkelijke detail dat zo gevonden werd was dat vooraan de kop een uitstekend gedeelte zat, dat mogelijk diende om zich vast te zuigen. Dergelijke organen zijn weliswaar niet bekend van recente longvissen, maar de geslachten Lepidosiren en Protopterus hebben een soort schijf om zich vast te hechten. Interessant is dat, toen eenmaal duidelijk geworden was dat het om een larve gaat, tal van eerder moeilijk benoembare structuren plotseling wel herkend werden.

Er is uit de Achanarras groeve één soort longvis bekend: Dipterus valenciennesi. Het is tevens de meest voorkomende soort vis. De onderzoekers menen dat het, ondanks gebrek aan duidelijke aanwijzingen, voor de hand ligt dat Palaeospondylus gunni de larve van deze longvis is. De larven zouden een ingrijpende metamorfose hebben ondergaan bij hun overgang van het ondiepe milieu waarin ze opgroeiden naar de diepere delen van het meer waar de volwassen longvis moet hebben geleefd.

Referenties:

• Thomson, K.S., Sutton, M. & Thomas, B., 2003. A larval Devonian lungfish. Nature 426, p. 833-834.

N.B.: een iets afwijkende vorm van dit bericht werd onder de titel 'Enigmatisch fossiel blijkt na een eeuw een larve van een longvis' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (10 januari 2004).

421 Fossiele embryo’s uit het Cambrium Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In de Chinese provincie Hunan zijn fossielen aangetroffen in gesteenten uit het Midden- en Laat-Cambrium van zo’n 500 miljoen jaar oud die herkend zijn als embryo’s van een nieuwe soort. De eerste fossiele embryo’s werden tien jaar geleden ontdekt, en hun interpretatie werd aanvankelijk met scepsis - zo niet hoongelach - door de biologische gemeenschap ontvangen. Die scepsis is inmiddels vervangen door een grote belangstelling, want niet alleen is iedereen er inmiddels van overtuigd dat het werkelijk om embryo’s gaat, maar ook realiseren biologen en paleontologen zich dat deze embryo’s waardevolle inzichten in de ontwikkeling van het vroege leven op aarde kunnen geven.

Er is overigens wel iets vreemds met deze embryo’s aan de hand: ze dateren allemaal van zo’n 600-500 miljoen jaar geleden, precies de tijd waarin voor het eerst duidelijk gecompliceerde (zij het uiteraard nog primitieve) levensvormen op aarde ontstonden. Men neemt nu aan dat er destijds bijzondere geochemische omstandigheden moeten hebben geheerst; die zouden niet alleen hebben bijgedragen aan de plotselinge, explosieve ontwikkeling van het leven (waarbij voor het eerst ook levensvormen ontstonden met goed fossiliseerbare onderdelen zoals een inwendig of uitwendig skelet), maar ook aan omstandigheden waaronder fossilisatie gemakkelijk plaatsvond.

Hoe dat ook zij, de nu gevonden embryo’s bestaan volledig uit zacht weefsel. De fossilisatieprocessen hebben soms alleen vaag herkenbare vormen overgelaten, maar in andere gevallen zijn ragfijne details - soms zelfs kleiner dan 0,0003 mm - herkenbaar. Bovendien vertegenwoordigen de aangetroffen embryo’s (die 370-411 micrometer groot zijn, met één kleiner exemplaar van 236 micrometer) verschillende ontwikkelingsstadia, waardoor ook hun ontwikkeling (die ook de evolutionaire ontwikkeling weerspiegelt) na te gaan is. Het kleinste exemplaar moet (zoals kan worden afgeleid uit zijn grootte en de gemiddelde grootte van de afzonderlijke cellen) bestaan uit ongeveer 485 cellen. Uit de ontwikkelingsstadia kan worden opgemaakt dat de embryo’s afkomstig zijn van wormachtige dieren die verwant zijn met de Scalidophora, waartoe tegenwoordig nog drie groepen behoren.

De embryo’s hebben de wetenschappelijke naam Markuelia hunanensis gekregen. Het is niet bekend welk (al dan niet fossiel) bekend volwassen dier ze vertegenwoordigen. Het moet, gezien de afmetingen van de embryo’s, gaan om dieren van enkele centimeters lang. Waarschijnlijk was hun vorm niet sterk verschillend van die van de embryo’s, want - merkwaardig genoeg - het gaat om organismen die geen metamorfose ondergingen (zoals rupsen die in vlinders veranderen). Dat lijkt met alle vergelijkbare organismen uit dezelfde tijd het geval te zijn geweest: ze vormden geen larven die als een soort plankton in zee rondzwierven.

Referenties:

• Budd, G.E., 2004. Lost children of the Cambrium. Nature 427, p. 205-107.
  
• Dong, X.-p., Donoghue, Ph.C.J., Cheng, H, & Liu, J.-b., 2004. Fossil embryos from the Middle and Late Cambrian period of Hunan, south China. Nature 427, p. 237-140.

422 Grote afglijdingen van continentale helling mogelijk indirect oorzaak van hogere temperaturen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De analyses van kernen uit de Pleistocene ijskappen op Antarctica en Groenland lijken er steeds meer op te wijzen dat temperatuurstijgingen veel meer samenhangen met een toenemende concentratie van methaan (CH₄) in de atmosfeer dan met een toename van het gehalte aan koolzuurgas (CO₂). Een toename van het methaangehalte in de atmosfeer kan worden veroorzaakt door een uitbreiding van de oppervlakte van zogeheten 'wetlands' (de moerassige gebieden met ondiep water en onregelmatige drogere stukken land), maar steeds meer aanwijzingen geven aan dat het vrijkomen van gashydraten (een soort ijsachtige verbindingen van methaan en watermoleculen) uit permafrostgebieden of - vooral - de zeebodem een belangrijker rol heeft gespeeld.


GASHYDRATEN ZIJN LICHT ONTVLAMBAAR

Een vraag die hierbij steeds terugkeert is welk mechanisme ervoor verantwoordelijk zou kunnen zijn dat binnen korte tijd een zo grote hoeveelheid gashydraten worden omgezet in methaangas en water dat het methaangas een snelle wereldwijde temperatuurstijging kan veroorzaken. Het moet immers gaan om zeer grootschalige processen. Een proces dat daarvoor in aanmerking lijkt te komen is de afglijding van grote massa’s sediment langs de continentale helling. Er zijn gevallen bekend waarbij meer dan 5000 miljard ton sediment (als vast gesteente een volume van zo’n 1000 km³!) afgleed. Dat gaat uiteraard met zoveel geweld gepaard, en de massa passeert (en bedekt later) zo’n grote oppervlakte van de zeebodem dat daarbij inderdaad gigantische hoeveelheden gashydraten kunnen worden vrijgemaakt. Maar gebeurt dat ook werkelijk?

Vier Britse onderzoekers zijn dat nagegaan door literatuurgegevens over grote onderzeese afglijdingen langs de continentale helling te verzamelen, en te onderzoeken of perioden met veel van dergelijke mega-afglijdingen samenvielen met perioden van temperatuurstijgingen. Daarbij moesten ze zich, voornamelijk vanwege de dateringproblematiek, beperken tot de laatste 45.000 jaar.

Het blijkt dat 11 van de 27 afglijdingen, met gezamenlijk echter bijna driekwart van het totale volume dat in deze periode bij grote afglijdingen was betrokken, plaatsvonden in twee perioden, en wel tussen 15.000 en 13.000 jaar geleden, en tussen 11.000 en 8.000 jaar geleden. Dat zijn precies de perioden (Bølling/Allerød en Preboreaal) waarin de zeespiegel steeg en de atmosferische concentratie van methaangas sterk toenam. Een oorzakelijk verband is dus heel waarschijnlijk.

Ook blijkt dat grote afglijdingen tijdens de ijstijden vooral op lage geografische breedte plaatsvonden, en gerelateerd lijken aan een dalende zeespiegel. Daaruit zou kunnen worden geconcludeerd dat een afnemende hydrostatische druk en de daarmee mogelijk gepaard gaande vrijzetting van gashydraten verantwoordelijk zijn voor het optreden van 'ijstijdafglijdingen'. Ook de Bølling/Allerød afglijdingen vonden vooral op lage breedte plaats, wat een vroege reactie suggereert van tropische gebieden op deglaciatie (die daar merkbaar is in de vorm van toenemende regenval en meer transport van sediment naar zee). Daarentegen kwamen de meeste afglijdingen gedurende het Preboreaal en het latere Holoceen vooral op geografisch hogere breedten voor, wat mogelijk samenhangt met de isostatische opheffing (al dan niet gepaard gaande met aardbevingen) van eerder met ijs bedekte gebieden.

Referenties:

• Maslin, M., Owen, M., Day, S. & Long, D., 2004. Linking continental-slope failure and climate change: testing the clathrate gun hypothesis. geology 32, p. 53-56.

Een groot aantal grote en gerespecteerde organisaties met veel leden, waaronder de Geological Society of America, de American Geophysical Union en het American Institute of Biological Sciences, is in het geweer gekomen tegen de verkoop - in de winkel van het bezoekerscentrum van de Grand Canyon - van een boek dat de visie van de Creationisten onderschrijft. De Creationisten geloven niet in de geologische ontwikkeling van de aarde, noch in de evolutie van het leven; ze hangen strikt de bijbel aan.

Het boek is samengesteld door Tom Vail, een gids (zonder wetenschappelijke opleiding), die al vele jaren bezoekers door de Grand Canyon leidt. Dat heeft hij steeds op 'normale' wijze gedaan, totdat hij plotseling bekeerd werd tot een orthodox Christen met een uiterst conservatieve kijk op het leven. Hij biedt nu 'op Christus georiënteerde tochten door de canyon' aan. In het boek dat hij heeft samengesteld - en waaraan 23 creationisten hebben bijgedragen - wordt onder meer verhaald hoe de ruim anderhalve kilometer hoge rotswanden van de canyon de zes dagen van de schepping weerspiegelen, 6000 jaar geleden (volgens geologen zijn de oudste gesteenten daar 1,8 miljard jaar oud en begon de Colorado-rivier zich 4-6 miljoen jaar geleden in te snijden, toen het Colorado-plateau werd opgeheven). Ook wordt de zondvloed gepresenteerd als het mechanisme dat de vorming van de canyon heeft teweeggebracht.

Een dergelijke visie - hoe onwetenschappelijk ook - mag natuurlijk worden uitgedragen. De Grand Canyon is echter een Nationaal Park, waarvan het toezicht berust bij de National Park Service (NPS), die valt onder het Amerikaanse Ministerie van Binnenlandse Zaken, en die onder meer tot taak heeft om de bezoekers wetenschappelijk verantwoorde voorlichting te geven. Daartoe worden onder meer in de boekwinkels die in de bezoekerscentra van de diverse parken aanwezig zijn, tal van wetenschappelijke en populair-wetenschappelijke boeken verkocht. Het boek van Vail - dat overigens prachtige foto’s bevat - past daar volgens de protesterende organisaties echter niet bij, omdat het de toets van wetenschappelijke kritiek niet kan doorstaan. Wilfred Elders, die als geoloog werkt bij de Universiteit van California, was de eerste die over het boek klaagde; hij noemde het een verzameling 'absurditeiten' en wetenschappelijk 'een buitengewone miskleun'. De protestbrief die aan de NPS is verzonden door de zeven protesterende organisaties stelt dat “het boek niet gaat over geologie, maar veeleer een enge religieuze visie naar voren brengt”.

De kritiek is door de NPS maar ten dele ter harte genomen. Het is in de boekwinkel van het bezoekerscentrum van de Grand Canyon weggehaald bij de sectie wetenschappelijke boeken, maar het is nog wel te koop. Vail is daarover - uiteraard - ontstemd: 'Wie moet bepalen welk materiaal al dan niet in de boekwinkel aanwezig moet zijn?' is zijn rhetorische vraag. Een vraag die nog de nodige hoofdbrekens zal opleveren voor de desbetreffende autoriteiten, want de creationisten hebben in Amerika - zelfs op sommige universiteiten - nog heel wat in de melk te brokkelen, ook al is hun invloed inmiddels aan het teruglopen.

Referenties:

• Dalton, R., 2004. National park’s sale of creationist book draws geologists’ ire. Nature 427, p. 186.
  
• Holden, C. (ed.), 2004. Keeping God out of the canyon. Science 303, p. 308.

424 Kaak uit het Belgische Devoon blijkt niet van een vis, maar van een tetrapode Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Tetrapoden (gewervelde dieren met poten) zijn bekend vanaf het Laat-Devoon. Deze oude tetrapoden zijn echter elk slechts bekend van afzonderlijke vindplaatsen. Daarbij behoorde tot nu toe geen vindplaats op het vasteland van West-Europa. Nu is er echter een kaak ontdekt van zo’n tetrapode, afkomstig uit 365 miljoen jaar oude afzettingen van het Famennien in België. De aangetroffen kaak (waarvan het aangetroffen fragment bijna 9 cm lang is, met gebogen tanden die tot zo’n 7 mm uit de kaak steken) lijkt op die van Ichthyostega, een tetrapode die eveneens uit het Famennien bekend was, maar dan van Groenland. Aan de hand van het materiaal kan niet met zekerheid worden vastgesteld of het gaat om hetzelfde geslacht, maar het moet op z’n minst om een nauwe verwant gaan.


DE KAAK VAN ICHTHYOSTEGA

Deze verwantschap is van belang voor ons inzicht in de verspreiding van de tetrapoden in het Laat-Devoon. Omdat van elk geslacht tot nu toe slechts één vindplaats bekend was, werd door sommige paleontologen aangenomen dat de geslachten (en zeker de afzonderlijke soorten) een beperkt leefgebied hadden. Nu lijkt het er echter op dat het leefgebied van tenminste Ichthyostega (en een eventueel nauw verwante soort) zich minstens van Groenland tot België moet hebben uitgestrekt. In het Laat-Devoon maakten zowel Groenland als België weliswaar beide deel uit van het Euramerikaanse continent, maar de onderlinge afstand bedroeg tenminste 1500 km. De rivier door de huidige Ardennen, waarin het fossiele exemplaar leefde, ontsprong naar alle waarschijnlijkheid in het westelijke deel van het huidige Duitsland.

Opmerkelijk is dat de kaak al in de 19e eeuw was gevonden, bij Strud, in wat nu de Formatie van Evreux wordt genoemd. Hij werd toen echter aan een vis toegeschreven. Toch zijn de karakteristieken (onder meer de 'versiering') typisch die van een tetrapode.

De Formatie van Evreux bestaat uit pakketten schalies, onrijpe zandstenen en dolomieten, die cycli vormen van 5-8 m dik. Het gaat om afzettingen die in een rivier en in een estuarium zijn gevormd; het bovenste deel van de formatie wordt zelfs marien. De kaak komt uit het fluviatiele deel, zoals onder meer blijkt uit de restanten van fossiele bodems. Van het leefmilieu van de Devonische tetrapoden is niet veel bekend; sommige soorten leefden waarschijnlijk in zee, maar andere leefden in rivieren, al dan niet in de buurt bij de monding. Op basis van de paleogeografie van de vindplaats kan niet worden uitgesloten dat het leefgebied van het fossiele exemplaar zich ook tot het estuariene gebied uitstrekte.

Referenties:

• Clément, G., Ahlberg, P.E., Blieck, A., Blom, H., Clack, J.A., Poty, E., Thorez, J. & Janvier, Ph., 2004. Devonian tetrapod from western Europe. Nature 427, p. 412-413.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door D. Serrette, Muséum Nationale d’Histoire Naturelle, Parijs (Frankrijk).

Copyright © NGV 1999-2009
webmaster@geologischevereniging.nl