NGV-Geonieuws 137

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 811 Rekolonisatie door planten na vulkaanuitbarsting palynologisch vastgelegd
• 812 Vrijwel complete Pliocene walvis ontdekt in Toscane
• 813 Grote stofstorm uit Egypte
• 814 Erosie van tropische gebergten vrijwel tot staan na herbebossing
• 815 Oudste dieren nog verder terug in tijd
• 816 Carbonisch moerasbos van 10 km² ontdekt
• 817 Nieuw veld met 'black smokers' herbergt bijzondere biotoop
• 818 Raadselachtig fossiel ter grootte van een boom blijkt een paddestoel
• 819 Neanderthalers mengden zich niet met de moderne mens
• 820 Recente turbidiet in kaart gebracht

  << Vorige uitgave: 136 | Volgende uitgave: 138 >>

811 Rekolonisatie door planten na vulkaanuitbarsting palynologisch vastgelegd Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Bij een vulkaanuitbarsting verdwijnt de oorspronkelijke vegetatie in een groter of kleiner gebied door bedekking met lava of as, of als gevolg van branden die door de uitbarsting worden veroorzaakt. De vulkanische gesteenten leveren vruchtbare bodems op, waardoor na kortere of langere tijd, afhankelijk van de aard van het gesteente, weer planten kunnen terugkeren. Hoe dat in zijn werk gaat, is het onderwerp van veel biologisch onderzoek, maar dat duurt nog te kort om de ontwikkeling van de rekolonisatie op langere termijn te kunnen overzien. Palynologisch onderzoek in Duitsland naar de rekolonisatie die plaatsvond na een uitbarsting in het Midden-Eoceen, geeft daarvan echter een gedetailleerd beeld.


Het maar bij Messel

In het kader van een project van het Forschungsinstitut (Onderzoeksinstituut) Senckenberg in Frankfurt hebben onderzoekers een boring uitgevoerd in een van de bekende maren (door een vulkanische explosie ontstane meren), bij Messel (nabij Darmstadt). Daarbij is de volledige opeenvolging van het maar (dat in het Midden-Eoceen werd gevormd) doorboord en gemonsterd. Het doorboorde traject omvat onder meer 90 m van klastische meerafzettingen van de Onder-Messel-Formatie en 140 m van de daaropvolgende olieschalies van de Midden-Messel-Formatie. Deze sedimenten konden palynologisch worden onderzocht, waarbij de gebruikte technieken het mogelijk maakten om kleine tijdsintervallen van elkaar te onderscheiden. Daaruit blijkt dat het klastische pakket de zogeheten 'Meer-fase' (na de vulkanische uitbarsting) vertegenwoordigt. De pollen en sporen uit deze fase laten zien hoe uiteenlopende plantensoorten het gebied weer binnendrongen en zich er vestigden nadat de oorspronkelijke vegetatie door de uitbarsting was verdwenen. Binnen deze Eerste Meer-fase kunnen weer een vroeg en een laat interval worden onderscheiden. De aard van de teruggekeerde vegetatie veranderde niet sterk gedurende de Eerste Meer-fase, maar nam wel in omvang toe. Op de grens met de Midden-Messel-Formatie was het gebied weer geheel met planten begroeid.

Spore van Ischyosporites tertiarius, een van de pioniervarens

Spore van Leiotriletes maxoides, eveneens een van de pioniervarens

Pollen van Milfordia minima, een pionier van de Restionaceae

De rekolonisatie was een complexe gebeurtenis, omdat - in tegenstelling tot de situatie voor de vulkanische uitbarsting - sterk uiteenlopende
Milieus waren gevormd, zoals de oevers van het ontstane meer, de kraterwal en de tufafzettingen. De ontwikkeling van de rekolonisatie werd voor alle afzonderlijke milieus palynologisch gereconstrueerd. In het eerste begin werden alleen nog pollen en sporen uit de dichtstbijzijnde bewaard gebleven vegetaties in het meer gewaaid. Daarna is er echter al spoedig sprake van het toenemen van pollen en sporen van pioniervegetatie, die in stappen van aard verandert. Aanvankelijk ging het daarbij vooral om varens. De grassen die nu vaak de varens opvolgen, waren in het Midden-Eoceen nog schaars, en hun rol werd bij Messel overgenomen door Restionaceae (een familie van de commelinaachtigen), die waarschijnlijk vooral op de kraterwal groeiden. Daarna volgden al snel diverse kruiden, heesters en later ook houtige planten, in het bijzonder angiospermen (onder meer sommige brandnetels), in een vaste opeenvolging die vaak werd verstoord door gedeeltelijk afstortende hellingen. Toen die hellingen, door afvlakking en begroeiing, meer stabiel waren geworden, kon de vegetatie weer een optimum en een stabiele samenstelling bereiken met onder meer Juglandaceae (okkernootachtigen).

Pollen van Platycaryapollenites platycaryoides, een van de okkernootachtigen die de nieuwe, stabiele vegetatie vertegenwoordigt

Pollen van Plicatopollis plicatus, eveneens een van de okkernootachtigen die de nieuwe, stabiele vegetatie vertegenwoordigt

Referenties:

• Lenz, O.K., Wilde, V. & Riegel, W., 2007. Recolonization of a Middle Eocene volcanic site: quatitative palynology of the initial phase of the maar lake of Messel (Germany). Review of Palaeobotany and Palynology 145, p. 217-242.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Olaf Lenz, Geowissenschaftliches Zentrum der Universität Göttingen, Abteilung Geobiologie, Göttingen (Duitsland).

812 Vrijwel complete Pliocene walvis ontdekt in Toscane Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In Toscane is het vrijwel complete skelet van een walvis blootgelegd. Het dier, dat omstreeks 4-5 miljoen jaar geleden moet hebben geleefd, is 10 m lang. Het skelet is zeer goed bewaard gebleven en bijna compleet; slechts enkele botten (vnl. uit de kaak) werden op enige afstand gevonden. De vondst werd gedaan op ongeveer 10 km van de kust, in de wijngaard die de beroemde Brunello di Montalcino wijn oplevert.

De wijngaard waar het skelet werd ge- vonden, temidden van de Toscaanse heuvels

Opgraving van de walvisrestanten

In de directe omgeving van het skelet werden ook andere mariene fossielen aangetroffen, onder andere vissen en schelpdieren, die van belang zijn voor de reconstructie van het mariene milieu waarin de walvis leefde. Zowel de vissen als de schelpdieren vertegenwoordigen waarschijnlijk een ecosysteem dat de dode walvis waarschijnlijk tientallen jaren als belangrijkste voedselbron had (ook nu vormen dode walvissen op de zeebodem vaak het centrum van een ecosysteem met een bijzondere macro- en microfauna). De vondst, tussen de botten, van diverse haaietanden wijst erop dat de walvis door haaien is aangevallen vlak voordat hij overleed. Of zijn overlijden een direct gevolg is geweest van die aanvallen, hebben de onderzoekers echter (nog) niet kunnen vaststellen.

Het grotendeels blootgelegde skelet.

Het geheel blootgelegde skelet blijkt bijna compleet

De vondst is gedaan door een amateurgeoloog, die in de wijngaard naar fossielen zocht. Hij waarschuwde direct het Museo di Storia Naturale di Firenze (Museum voor Natuurlijke Historie van Florence), dat daarna de opgraving professioneel liet uitvoeren. Dat gebeurde door een uitgebreid team dat, vanuit de plaatst waar de eerste botten waren aangetroffen, het vlak waarop de walvis lag steeds verder afbakende. Vervolgens werd de grond rond de botten zorgvuldig weggegraven, waarna de langzaam vrijkomende botten met steeds fijnere methoden werden blootgelegd totdat ze vrijwel geheel uit de ondergrond staken.

Duidelijk zichtbaar is hoe de wervels groten- deels uit de ondergrond te voorschijn komen

De afzonderlijke, goed ingepakte stukken van het skelet worden opeen vrachtwagen gehesen voor transport naar Florence

Dat werk werd gelukkig niet gecompliceerd door tektoniek. Hoewel de zee zo'n anderhalf miljoen jaar uit het gebied verdween en het gebied daarna werd opgeheven, liggen de lagen in de wijngaard vlak, zonder tektonische verstoringen. Het blootleggen was daarom, hoewel tijdrovend, niet bijzonder moeilijk. Nadat het hele skelet was blootgelegd, werden de afzonderlijke onderdelen - met hun ondergrond - ingepakt in polyurethaan en papier om transport mogelijk te maken. De afzonderlijke stukken werden op een vrachtwagen gehesen die het materiaal - gelukkig onbeschadigd - afleverde bij het Museum voor Natuurlijke Historie in Florence. Daar wordt het nu onderzocht. De bedoeling is om het complete skelet op korte termijn tentoon te stellen.

Referenties:

• Holden, C. (ed.), 2007. The whales of Italy. Science 316, p. 179.

Foto's: Museum voor Natuurlijke Historie, Florence.

813 Grote stofstorm uit Egypte Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

We kennen het allemaal: het stof dat soms met de regen omlaag valt en alles met een dun rood laagje bedekt. Het gaat bijna altijd om stof uit de Sahara, dat door de wind, hoog in de atmosfeer is meegevoerd. Het meeste stof komt in zee terecht, waar het ijzer (dat in de vorm van ijzeroxiden en ijzerhydroxiden voor de rode kleur zorgt), een regionaal tekort aan dit metaal kan opheffen, waardoor plotseling een grotere bioproductiviteit in zee ontstaat. De mensen zijn er echter minder blij mee: het betekent immers auto's wassen, stoepjes schrobben en terrassen aanvegen.

Nederland ligt al zover weg van Noord-Afrika dat we er meestal weinig last van hebben, maar in zuidelijker gebieden kan de 'rode regen'
duidelijke sporen achterlaten. Veel huizen in Spanje en Italië vertonen bijv. een roodachtige kleur in de voegen van de tegels van terrassen of in de voegen van metselwerk. De geoloog herkent dat direct: Saharastof. Om over grote gebieden een merkbare hoeveelheid rood stof achter te laten, moet de totale hoeveelheid met de wind meegevoerd stof uiteraard zeer groot zijn. Hoe groot, toont een satellietopname van 19 mei.


Opname door de Terrasatelliet van de stofwolk

Op de opname van de Terrassatelliet, een van de talrijke satellieten die de NASA voor wetenschappelijk onderzoek heeft gelanceerd in een baan om de aarde, die is genomen met de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), is te zien hoe een enorme stofwolk uit het binnenland van Egypte naar het noorden wordt weggevoerd over de Middellandse Zee. Aan de randen is de stofwolk nog enigszins doorschijnend doordat slierten stof als min of meer evenwijdige banden openingen in de wolk laten; daarom is daar soms nog water of land te herkennen. Meer in het midden van de wolk is daarvan geen sprake meer: de wolk is zo compact dat er niet meer doorheen te zien is. Alleen dat al laat zien om wat voor grote hoeveelheden stof het moet gaan.

Het noordelijke deel van Egypte dat op de satellietfoto geheel onzichtbaar is vanwege de stofwolk, is de Qattara-Depressie, die het laagste gebied van Egypte vormt. Een gebied ook dat veel dieper ligt dan welk punt van Nederland ook: de diepste plaatsen liggen er 133 m beneden zeeniveau. Deze depressie bestaat uit zandwoestijnen en drooggevallen meren, maar raakt soms overstroomd, waarbij (vooral fijnkorrelig) materiaal uit de omliggende hogere gebieden wordt aangevoerd. Dat materiaal vormt het hoofdbestanddeel van de stofwolken die ontstaan wanneer sterke winden het gebied in de late winter en het vroege voorjaar teisteren.

Rechts op de foto is de Nijl goed herkenbaar door de afwijkende kleur die de begroeiing vlak langs de rivier heeft. De Nijldelta is daardoor eveneens goed zichtbaar door zijn donkere kleur, die echter niet alleen een gevolg is van begroeiing, maar ook (en vooral) door de vele 'onnnatuurlijke' veranderingen die de mens daar heeft aangebracht (bijna de hele bevolking van Egypte leeft in de Nijldelta, de rest bijna geheel in de smalle begroeide strook langs de Nijl).

Referenties:

• Anonymus, 2007. Dust plume off the coast of Egypt. Earth Observatory Natural Hazards report. http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/shownh.php3?img_id=14275.

Foto: Jeff Schmaltz, Goddard Space Flight Center, NASA.

814 Erosie van tropische gebergten vrijwel tot staan na herbebossing Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Veel gebergten staan momenteel bloot aan ongekend snelle erosie. Oorzaak is de sterk toenemende bevolking, in combinatie met socioeconomische ontwikkelingen. Deze factoren hebben de druk op het land vergroot, wat heeft geleid heeft tot drastische veranderingen in het landgebruik en massale ontbossing. Tropische berggebieden zijn daardoor nu een belangrijke bron van sediment: naar schatting leveren berggebieden ongeveer 60% van de huidige totale sedimentflux naar zee. Door deze ontwikkelingen is het fysisch milieu in deze ecosystemen erg gewijzigd.


Ontbossing in de Andes van Ecuador

Hoewel aangetoond is dat veranderingen in het landgebruik (zoals ontbossing) lokale erosie versnellen, zijn de gevolgen op regionale sedimentfluxen in tropische berggebieden niet bekend. Erosie is er altijd sterk vanwege de steile topografie, eventuele tektoniek en het klimaat, zodat het onduidelijk was of menselijke activiteit meetbaar bijdraagt aan regionale sedimentfluxen in berggebieden.

Door verdwijning van de vegetatie ontstaan gemakkelijk erosiegeulen

De vruchtbare toplaag spoelt op berghellingen zonder vegetatie weg

Een studie in de Atlas van Ecuador toont aan dat de sedimentflux van een stroomgebied sterk afhankelijk is van de totale vegetatieve bedekking, en niet zozeer van het vegetatietype. Stroomgebieden met een goede vegetatieve bedekking vertonen een ongeveer natuurlijke erosiesnelheid, zelfs in door mensen sterk verstoorde gebieden. Afname van de vegetatie, bijvoorbeeld door ontbossing, leidt echter tot een exponentiële toename van de erosiesnelheid.

Door aanplant van nieuwe vegetatie kan de erosie stoppen.

Een door herbebossing tegen onnatuurlijke erosie beschermd gebied in de Andes van Ecuador

Uit de studie blijkt dat verhoogde erosiesnelheden (tot 15.000 ton per vierkante kilometer per jaar) in anthropogeen sterk verstoorde gebieden met ca. 99% kunnen worden teruggebracht tot vrijwel hun natuurlijke waarde (voor het onderzoeksgebied ± 150-100 ton per vierkante kilometer per jaar) door middel van de juiste vorm van revegetatie (in praktijk vaak herbebossing). Stabilisatie van gebieden blijkt zo zelfs in tropische berggebieden mogelijk.

Referenties:

• Vanacker, V., Blanckenburg, F. von, Govers, G., Molina, A., Poesen, J., Deckers, J. & Kubik, P., 2007. Restoring dense vegetation can slow mountain erosion to near natural benchmark levels. Geology 35, p. 303-306.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Veerle Vanacker, Institut für Mineralogie, Universität Hannover, Hannover (Duitsland).

815 Oudste dieren nog verder terug in tijd Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De oudste dieren kwamen op het einde van het Precambrium tot ontwikkeling. De soms al vrij complexe vormen uit de Ediacara-fauna (ongeveer grens Precambrium/Cambrium), waarvan overigens nog steeds niet geheel duidelijk is of het gaat om dieren of om een groep organismen die noch tot de planten noch tot de dieren behoren, maken van dat vroege complexe leven deel uit, maar er zijn inmiddels fossielen uit de Ediacara Periode gevonden die als dierlijke fossielen worden beschouwd. Zo komen in de Doushantuo-Formatie in het zuidwesten van China gefosfatiseerde fossielen voor die eerst werden beschreven als dierlijke embryo's (zie Geonieuws 726), maar waarvan later door sommige onderzoekers werd gesteld dat het om extreem grote zwavelbacteriën zou gaan (zie Geonieuws 776). Nieuw onderzoek wijst echter toch weer op embryo's.

Vuursteen met fossiele embryo's uit de Doushuanto-Formatie

Acritarchen uit de Doushuanto-Formatie, met embryos van elk 2-16 cellen. Rechtsonder uitvergroting van 16-cellig embryo

Het onderzoek, dat werd uitgevoerd onder leiding van Yin Leiming van het Geologisch en Paleontologisch Instituut van de Chinese Academie van Wetenschappen in Nanjing, leverde beelden op embryoachtige fossielen binnen sterk 'versierde' structuren, zoals die eigenlijk alleen bekend zijn van dieren. Het gaat ook volgens het nieuwe onderzoek overigens om embryonale vormen, in veel gevallen in een zeer vroeg stadium waarin nog maar weinig celdelingen hebben plaatsgevonden.


Het oudst bekende exemplaar van de acritarch Tianzhushania,
die in wezen de omhulling van een zich ontwikkelend embryo zou zijn.

De duidelijk organische structuren waarin de (opnieuw) als embryo geïnterpreteerde fossielen voorkomen, vertonen een zeer grote gelijkenis met fossiele vormen die bekend zijn uit een laag vlak boven een vulkanische as die gedateerd is als 632 miljoen jaar oud. Volgens de onderzoekers moet dan ook worden aangenomen dat de oudste dieren ongeveer die ouderdom hebben, wat 50 miljoen jaar meer is dan de tot nu toe bekende oudste dieren. Deze zeer vroege dieren zouden geleefd hebben in een ondiepe zee, vlak na een van de grootste vergletsjeringen van de aarde (mogelijk een 'Sneeuwbal Aarde')

Referenties:

• Yin, L., Zhu, M., Knoll, A.H., Yuan, X., Zhang, J. & Hu, J., 2007. Doushantuo embryos preserved inside diapause egg cysts. Nature 446, p. 661-663.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Yin Leiming, State Key Laboratory of Paleobiology and Stratigraphy, Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing (Volksrepubliek China).

816 Carbonisch moerasbos van 10 km2 ontdekt Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Paleontologen van het Smithsonian National Museum of Natural History, de Universiteit van Bristol en de Geologische Dienst van Illinois hebben de restanten ontdekt van een van de oudst bekende tropische regenwouden. Het gaat om een moerasbos uit het Carboon, dat ze vonden in het dak van galerijen in twee steenkoolmijnen op een diepte van een kleine 100 m. Alles bij elkaar moet het bos zeker 10 km² groot zijn geweest; daarmee is het, voor zover bekend, het grootst bekende fossiele bos.


Galerij in de mijn met het fossiele bos in het dak,
waaruit enkele stammen omlaag zijn gevallen


Deel van een gigantische omgevallen boom in het dak
van een galerij

Het bos bevat vooral bomen die tot de lycopsiden behoren (Stigmaria is daarvan een bekend voorbeeld) en boomhoge varens, met een ondergroei van paardestaarten, zaadvarens en Cordaites-achtige planten (zaadplanten die verwant zijn aan coniferen). Deze ondergroei beperkte zich voornamelijk tot de wat drogere plaatsen.

Uit het dak van de galerij steekt een stuk van een nog rechtopstaande boomstronk

Deel van het blad van de bekende zaadvaren Pecopteris

Het bos kon fossiliseren doordat het desbetreffende gebied bij een aardbeving enkele meters zakte, waardoor het overstroomd raakte door een nabijgelegen rivier. Onder water was er onvoldoende zuurstof aanwezig om het bos te laten verrotten voordat het met een luchtafsluitend sliblaagje was bedekt. Deze sliblaag (die inmiddels versteend is tot schalie) bouwde zich slechts langzaam op. Daarom zijn de voornamelijk nog rechtopstaande bomen slechts bewaard gebleven wat hun wortelstelsel en tronken betreft; er zijn echter ook enkele omgevallen bomen bewaard gebleven. Die laten duidelijk zien hoe groot de bomen waren: tot zo'n 2 m in doorsnede en 40 m hoog.

Onder de hoge toppen groeiden de boomvarens, die tot ca. 10 m hoog werden. Tussen deze boomvarens worstelden zich wolfsklauwen zich nog veel verder omhoog. Dit waren op asperges lijkende planten met een soort kronen die vol zaten met sporen. Het moet een weelderig bos zijn geweest. Omdat het gebied destijds nabij de evenaar lag, kan het dus als een tropisch regenwoud worden bestempeld, maar dan wel voor een groot deel in een moerassige omgeving. In dit bos waren tal van insecten aanwezig, liepen bijna 2 m lange duizendpoten, en vlogen libellen met een spanwijdte van een meter.


Reconstructie van het moerasbos (door Mary Parrish)

Omdat het bos over zo'n groot gebied is terug te vinden, konden de onderzoekers ook vaststellen dat er van plaats tot plaats kleine verschillen in het ecosysteem bestonden, die nu weerspiegeld worden door subtiele verschillen in de vegetatie. Dit ecologisch aspect hopen de onderzoekers nog te kunnen uitbreiden. Ze zijn daartoe momenteel op zoek naar hetzelfde niveau in andere kolenmijnen in Illinois.

Referenties:

• DiMichele, W.A., Falcon-Lang, H.J., Nelson, W.J., Elrich, S.D. & Ames, Ph.R., 2007. Ecological gradients within a Pennsylvanian mire forest. Geology 35, p. 415-418.

Illustraties: Smithsonian National Museum of Natural History, Washington D.C. (Verenigde Staten van Amerika).

817 Nieuw veld met 'black smokers' herbergt bijzondere biotoop Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Onderzoekers van vier Amerikaanse universiteiten en het Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) hebben, tijdens een expeditie met het onderzoekschip Atlantis van het WHOI op bijna 3 km diepte een nieuw veld ontdekt met zogeheten black smokers, onderzeese 'schoorstenen' waaruit heet water - vaak met veel mineralen - opstijgt. Het nieuw ontdekte veld ligt in de Stille Oceaan ter hoogte van Costa Rica, en het water uit de black smokers is sterk ijzerhoudend en zwart.


De nieuw ontdekte soort van Stauromedusae

Zoals bij veel andere black smokers het geval is, leeft ook in het nieuw ontdekte veld een keur aan bijzondere organismen, waaronder ook nu weer nieuwe soorten die niet uit de omgeving van andere black smokers bekend zijn. Het meest opvallend zijn bepaalde holtedieren (Coelenterata) die het best als een soort kwallen kunnen worden omschreven. Deze prachtig en uniek gekleurde klokvormige dieren worden door de onderzoekers gerekend tot de Stauromedusae. Daarnaast zijn sommige black smokers overdekt met de gekrulde omhulsels van ook van andere locaties bekende kokerwormen die ijzerrijk water nodig hebben (alvinelliden), waardoor een van die schoorstenen het uiterlijk heeft van een hoofd met haren van slangen. Dat is in de Griekse mythologie het kenmerk van Medusa, en de onderzoekers hebben daarom besloten om de locatie 'Medusa-veld' te noemen.

Het onderzoekschip Atlantis

Op de kop van Medusa lijkende schoorsteen (links).

De beelden van de schoorstenen en de organismen werden gemaakt door een onbemande diepzeerobot, de Jason II, die vanaf de Atlantis werd bestuurd. De robot kon monsters nemen en metingen verrichten, waarbij onder meer werd vastgesteld dat het water uit de schoorstenen een temperatuur heeft van 335 °C (bij de op die diepte heersende druk, die ongeveer 200 maal zo groot is als de atmosferische druk op zeeniveau, gaat het water pas bij 390 °C koken). Die temperatuur staat in schril contrast tot die van het zeewater zelf, dat ongeveer 2 °C warm is; de temperatuurgradiënt is enorm, want al op zo'n 10 cm van de Medusaschoorsteen is het water nog maar enkele graden warmer dan in de verder verwijderde diepzee.


Een van de eerder bekende soorten van Stauromedusae.

Uit de analyses blijkt opnieuw dat iedere schoorsteen in het veld zijn eigen, iets van de andere verschillende, chemische karakteristieken heeft. Dat moet samenhangen met de processen die een rol spelen bij het opstijgen van magma van onder de meidoceanische ruggen. Waarom die processen niet leiden tot een uniforme samenstelling van het via de schoorsteen uitgestoten water, is vooralsnog echter niet duidelijk.

Referenties:

• Anonymus, 2007. New undersea vent suggests snake-headed mythology. Duke University News & Communications. http://www.dukenews.duke.edu/2007/04/smoker.html.

Foto's: Duke University, Durham, NC (Verenigde Staten van Amerika).

818 Raadselachtig fossiel ter grootte van een boom blijkt een paddestoel Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Al 148 jaar is er gediscussieerd over de aard van een raadselachtig fossiel dat de naam Prototaxites heeft gekregen. Dit 350 miljoen jaar geleden (begin Carboon) uitgestorven organisme is zes meter groot en heeft een stam die op die van een boom lijkt.

Het grootst bekende (maar incomplete) exemplaar van Prototaxites, in de woestijn van Saoedi-Arabië (foto Fran Hueber, National Museum of Natural History, Washington)

Microscopische opname van de (chemisch gekleurde) celwand

Aanvankelijk werd gedacht dat het waarschijnlijk een conifeer was, maar die hypothese bleek onhoudbaar. Een volgende hypothese ging ervan uit dat het gaat om een reusachtige soort van de korstmossen, zoals we die nu onder meer kennen van de vaak kleurige bedekking van gesteentepartijen. In 1919 werd het fossiel vervolgens als een soort reusachtige paddestoel (paddestoelen zijn schimmels met een sterk ontwikkeld vruchtlichaam) beschouwd, maar ook van die interpretatie was men niet zeker. Zo kon Prototaxites bijna anderhalve eeuw lang paleontologen voor een moeilijk oplosbaar raadsel stellen. Zelfs kortgeleden nog verklaarde de paleobotanicus William Stein dat het zelfs niet duidelijk is tot welk rijk het fossiel behoort.

Een nieuw onderzoek heeft het probleem op een geheel nieuwe wijze aangepakt, namelijk geochemisch. Een team onder leiding van Kevin Boyce verzamelde materiaal van Prototaxites van ongeveer 400 miljoen jaar oud (Vroeg-Devoon) op twee locaties in Canada. Daar verzamelden ze ook fossiele planten van gelijke ouderdom. Alle monsters werden geanalyseerd op de verhouding tussen de twee koolstofisotopen C-12 en C-13. De redenering daarachter was dat, als Prototaxites ook een plant zou zijn, de isotopenverhouding in het raadselachtige fossiel gelijk moest zijn aan die in de fossiele planten; de koolstofisotopen werden immers in de vorm van CO₂ uit de lucht opgenomen in de verhouding zoals die destijds in de atmosfeer voorkwam.

Reconstructie (door Mary Parrish, Department of Paleobiology, Smithonian Institute) van een mistig Vroeg-Devonisch landschap met Prototaxites

Onderzoeker Kevin Boyce

Als Prototaxites een geheel andere 12C/13C-verhouding zou hebben dan de planten, heeft hij zijn koolstof dus niet als CO₂ uit de atmosfeer gehaald. Waar de koolstof dan wel vandaan zou zijn gekomen, is een vraag die niet zonder meer kan worden beantwoord. Gezien het feit dat het gaat om een op het land levend organisme ligt het echter voor de hand dat Prototaxites dan zijn koolstof zou hebben gehaald uit rottend organisch materiaal in de bodem. Dat is precies wat schimmels (en dus ook paddestoelen) heden ten dage doen.

Inderdaad bleek de verhouding tussen de twee koolstofisotopen in Prototaxites zo anders dan die in de fossiele planten, dat de onderzoekers moesten concluderen dat het geen plant betreft, maar waarschijnlijk een paddestoel. De vraag waarom die paddestoel zulke enorme afmetingen had, is daarmee echter nog niet beantwoord. In het Vroeg Devoon waren er nog geen (of nauwelijks) landdieren die de paddestoel konden eten. De ontwikkeling van het dierenrijk op land zou dan ook de oorzaak kunnen zijn geweest dat Prototaxites uitstierf aan het begin van het Carboon. Het is echter evengoed mogelijk dat de paddestoel zo hoog werd om zijn sporen verder te kunnen verspreiden. Geen van deze twee mogelijkheden is volgens William Stein echter aannemelijk, want de plantaardige tijdgenoten van Prototaxites bleven klein, en hedendaagse paddestoelen zien ook kans om zonder groot te worden hun sporen ver te verspreiden. Er blijft dus nog wat te puzzelen over.

Referenties:

• Boyce, C.K., Hotton, C.L., Fogel, M.L., Cody, G.D., Hazen, R.M., Knoll, A.H. & Hueber, F.M., 2007. Devonian landscape heterogeneity recorded by a giant fungus. Geology 35, p. 399-402.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Kevin Boyce, Department of the Geophysical Sciences, University of Chicago, Chicago, IL (Verenigde Staten van Amerika).

819 Neanderthalers mengden zich niet met de moderne mens Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Neanderthalers leefden in Europa en Azië van enkele honderdduizenden jaren geleden tot ruwweg 30.000 jaar geleden. Toen stierven ze uit, waarschijnlijk doordat ze de competitie met de moderne mens niet aankonden. Ze leefden in ieder geval nog tegelijk. Juist daarom is vaak de vraag gesteld of de Neandertalers (Homo sapiens neanderthalensis) zich hebben vermengd met de moderne mens (Homo sapiens sapiens). De wetenschappers zijn het daar niet over eens. Degenen die stelden dat de beide groepen zich niet vermengden, classificeren de Neanderthalers daarom ook wel als apart geslacht (Homo neanderthalensis), want individuen van variëteiten van dezelfde soort kunnen zich gezamenlijk voortplanten.


De Vindija-grot in Kroatië, waar veel resten van Neanderthalers zijn gevonden
(foto Johannes Krause)

Met moderne technieken (DNA-analyse) lijkt het probleem gemakkelijk op te lossen. De praktijk is echter weerbarstig. Vorig jaar werd door twee onderzoeksgroepen het genetisch materiaal van de beide groepen onderzocht en vergeleken. Eén van de groepen kwam tot de conclusie dat beide groepen zich hebben vermengd (en dat onze genen dus stukken DNA kunnen bevatten die met het DNA van Neanderthalers overeenkomen); de andere groep kwam echter juist tot een tegengestelde conclusie.


Reconstructie van een Neanderthaler
(foto American Museum of Natural History)

Op een bijeenkomst in mei (Biology of Genomes) zijn de resultaten naar voren gebracht van nieuw, uitgebreid onderzoek. Die resultaten zijn verkregen met principieel ander DNA dan dat voor de vorige onderzoeken werd gebruikt. Het nu uit beenderen van fossiele Neanderthalers (gevonden in de Vindija-grot in Kroatië) DNA leverde 65.000 basenparen op. Die geven volgens de onderzoekers geen enkele indicatie dat Neanderthalers en de moderne mens zich hebben vermengd.

Onderzoeker Edward Rubin van Lawrence Berkely National Laboratory

Onderzoeker Svante Pääbo

Het onderzoek leverde nog meer interessante gegeven op. Zo werd tot voor kort aangenomen dat de Neanderthalers zich omstreeks 200.000 jaar geleden als afzonderlijk taxon afsplitsten. Vorig jaar werd die afsplitsing, op basis van het toen uitgevoerde DNA-onderzoek al terug in de tijd geschoven tot 600.000 jaar. De nu gepresenteerde gegevens wijzen er echter op dat de Neanderthalers zich al 800.000 jaar geleden afsplitsen van voorouders waaruit ook de moderne mens zich heeft ontwikkeld.

Een zijlijn van het uitgevoerde onderzoek leverde ook interessante resultaten op. Johannes Krause onderzocht beenderen van 38.000 tot 30.000 jaar oud die afkomstig waren uit Oezbekistan en het Atlai-gebied (zuidelijk Siberië). Het bleek zonder meer duidelijk dat het DNA uit die botten kenmerkend is voor Neanderthalers. Dat is opvallend, want tot nu toe werd aangenomen dat de Neanderthalers nooit verder oostwaarts waren gekomen dan het meest westelijke deel van Azië. Ze hebben dus een veel grotere verspreiding gehad dan eerder werd aangenomen.

Referenties:

• Pennisi, E., 2007. No sex please, we're Neandertals. Science 316, p. 967.

820 Recente turbidiet in kaart gebracht Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Troebelingsstromen (massa’s water met een hoog soortelijk gewicht door de aanwezigheid van veel - vaak vooral fijne - sedimentdeeltjes ontstaan wanneer een massa sediment van een helling wegglijdt en zich met water vermengt. Het zo zwaarder wordende water stroomt dan als een turbulente massa over de boden omlaag, totdat de helling zo gering wordt dat het water tot rust komt, de meegevoerde grovere deeltjes blijven liggen, en het fijne materiaal uit de suspensie bezinkt. Het afglijden kan beginnen wanneer het materiaal op een helling instabiel wordt, bijv. door de schokgolf van een aardbeving. Ook kan echter de helling door steeds verdergaande sedimentatie zo steil worden dat alleen al daardoor het sediment gaat bewegen.


Het meer van Brienz in de Zwitserse Alpen (Foto Franck Schoenholzer)

Troebelingsstromen zijn vooral bekend uit mariene afzettingen, vaak in gebieden die tijdens hun ontstaan tektonisch actief waren. De afzettingen (turbidieten) van deze troebelingsstromen worden echter ook in grote meren aangetroffen. Ook recent treden dergelijke troebelingsstromen wel op, zij het dat het gaat om een betrekkelijk zeldzaam verschijnsel. Op 24 april 1996, om acht uur 's ochtends, trad een troebelingsstroom op in het 260 m diepe meer van Brienz (Zwitserland). Dat ging gepaard met een aantal verschijnselen, zoals een kleine vloedgolf (tsunami) die tenminste een halve meter hoog was en waarvan de opeenvolgende golven een periode hadden van 30-40 minuten. Ook kwam, ongetwijfeld door verstoring van de bodem, een oud menselijk lijk naar boven. Verder bleek de troebelingsstroom in het diepe gedeelte van het meer het water sterk te vertroebelen en een tekort aan zuurstof te doen ontstaan.

Het onderzoekschip Arethuse van waaraf hoge- resolutie seismisch onderzoek werd uitgevoerd (foto Limnogeology ETH)

Het draagbare 'booreiland' Ararat (foto Limnogeology ETH)

De turbidiet die op de bodem van het meer werd gevormd, is met hoge-resolutie seismiek vanaf een schip in kaart gebracht. Hij heeft een maximale dikte van 90 cm, hij wordt vanaf de kust naar het midden van het meer toe fijner, en hij wordt geleidelijk dunner om aan het eind van het langgerekte meer te eindigen. De turbidiet beslaat een totale oppervlakte van 8,5 km², en heeft een totaal volume van 2,72 miljoen m³ , wat overeenkomt met de hoeveelheid sediment die onder normale omstandigheden gedurende bijna 9 jaar het meer bereikt. Dit geeft aan dat dikke opeenvolgingen vaak een groot deel van hun dikte te danken hebben aan bijzondere gebeurtenissen, terwijl de 'normale' sedimentatie slechts relatief weinig bijdraagt.

Een van de boorkernen uit het meer van Brienz(foto Urs Geber)

Stéphanie Girardclos en Flavio Anselmetti bekijken een juist geprepareerde boorkern (foto Christian Rellstab)

Ook in dit geval blijkt er geen bijzondere aanleiding te zijn geweest voor het optreden van de troebelingsstroom. De onderzoekers denken daarom dat de delta van de Aare (aan de korte, oostelijke zijde van het meer) langzaam aan zo ver was opgebouwd dat de steeds steiler worden helling instabiel werd, waardoor materiaal begon te schuiven en zich, door vermenging met het bovenliggende water, veranderde in een troebelingsstroom.

Referenties:

• Girardclos, S., Schmidt, O.T., Sturm, M., Ariztegui, D., Pugin, A. & Anselmetti, F.S., 2007. The 1996 AD delta collapse and large turbidite in Lake Brienz. Marine Geology 241, p. 137-154.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Stéphanie Girardclos, Geological Institute, ETH Zürich, Zürich (Zwitserland).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl