GEOCOMmunicatie 16 over de eerste fotosynthese, vroegere

AFZETTINGEN WTKG
21
(4),
69
2000
GEOCOMmunicatie
16
de eerste fotosynthese,
over
C
vroegere
-concentraties, onverwachte
O2
gevolgen
de
redding
de
en
van
vliegend reptiel,
een
ecologische consequenties
El Niňo
van
A.J.+(Tom)
massa-uitsterving,
van
Loon*
van
Inleiding
Geologie
omvat
Dat wordt
lange tijd.
van
mer
hoe kan het anders?
-
weer eens
gen die El Nino enkele
ook
nog het
zelfs
-
we
de
gevoler
de verstokte
voor
-
nieuwtjes
wat
met
had. En dan zit
jaren geleden
met
be-
weer eens
eindigen
om te
nodige tussenin,
fossielenjagers
weerspiegeld in dit num-
waarin
GEOCOMmunicatie,
in hetPrecambrium,
ginnen
geologisch
een
-
paleontologisch
op
gebied.
Met deze
bijdrage wordt het vierde jaar
vaste rubriek
de
vijf jaar vol
kans
biedt).
soort
ger
Dan
dingen
gezicht
dan
maken (zo
te
een
aftandse
tisch
net
zijn
en
zo
juist
die
tenissen in het
een
as
de
als
maar
probeert
je
moet
als
een
weer
blijft
beetje op
boeien?
de lezer
(waarschijnlijk in
een
is
is
van
derzoekers wisten
deden dat op basis
fotosynthese
tepidum (een
een
van
zorgen
wel.
aan
en
moet
is
Hopelijk
dit
kan
de
van
benodigde
vrij-
warmte
Hoe dit proces
en
inzicht in de
ver-
on-
de sluier
van
tot
hoewel inzicht
Amerikaanse
voor
Japanse
onderzoek
bij
bacterie
gebeur-
waarom
vulkanische processen
jonger.
belang
tipje
bijna
zelf. En
chemische reacties die
nauwelijks bekend,
het leven.
chao-
overbrengen.
aarde
op
veel
hierin uiteraard van groot
dere evolutie
zo
Wat zeg ik,
waterig milieu) waarbij
Fotosynthese
ontwikkeling kwam,
net
bij paarse bacteriën
verwerings-
met
Mij
van
Springend
weer
verleden de reden
allereerste leven
samenhingen
rond.
vaak chaotische
onvoorspelbare,
energie hebben ontleend
kwam.
die
gewoonlijk.
Fotosynthese begon
Het
Weliswaar is
geologische geschiedenis
geologisch
vakgebied altijd
vrolijk
even
nog
ongestructureerd
ik dat ook
om
daartoe de
te dartelen!
onderwerp. Kortom,
naar
chaotisch
niet
me
doen. Geen akeli-
lang
grijsaard
(nog)
nu voor
huppel ik zelf niettemin, door niemand op de
vingers getikt, dus
onderwerp
de redactie
eenmaal niet te
nu
deze
van
overigens
geologisch lange periode,
jeugdig kind in het rond
Inmiddels
me
welletjes geweest.
is het
geen echt
vijfjaar
dit
afgesloten. Ik stel
op te
lichten;
de genen die
ze
voor
de groene bacteriën Chlorobium
met
een
zwavelmetabolisme)
en
AFZETTINGEN WTKG
70
aurantiacus
Chloroflexus
(die
geen
zwavelmetabolisme
aardwetenschappen; zij hadden echter
veel
heeft).
moeite
Van de desbetreffende genen van
het atmosferisch C0
den
ze
sequenties
nog niet bekende
base-paren. Daarbij vonden
delijk zijn
len
ongeveer 100.000
van
sequenties die verantwoor-
ze
het coderen
voor
van
enzymen
bij chlorofyl/porphyrine biosynthese
rotenoïde
hangt
met
basis
Op
biosynthese
kers dat
hun
van
van
rol spe-
een
bacteriën,
electronentransport dat
ca-
samen-
bevindingen
verwant zijn
voorouder
gemeenschappelijke
waarin
vertakkingen
concluderen
ze
alle
van
fotosynthese optreedt.
dat de groepen wel
niet op
en
een
zwavelmetabolismeberustende groene bacteriën momenteel de nauwst
teriën
elkaar
seerde
groepen zijn. De groep
verwante
eerste
de
zijn geweest waarvan
afkomstig
dat
met
de
paarse bacteriën moet
van
aftakking
energie
van
Met deze op moleculaire
was.
wordt
bevindingen
van
fotosynthese
analyse geba-
met de
afgerekend
de bac-
hypothese
hetzij de niet op zwavelmetabolisme gebaseerde groene
bacteriën, hetzij
de heliobacteriën de vroegste op
op aarde
synthese gebaseerde organismen
Inzicht in deze
ontwikkeling
is
fotosynthese
van
bron beschikbaar kwam die de eerder
een
trof.
Dat
hing
om
met
samen
waterstof
voorraad
onuitputtelijke
Met het onderzoek is
trent
lijk
de
gebruikte energie-
nieuwe
gebeurde
te
be-
van
energie-
over-
mogelijkheid
onttrekken,
de
twijfel
waaronder
toen
cerende atmosfeer bezat. De
zes
fotosynthese
belangrijkste
duidelijke
wendige
isotopen
hebben bestaan. Het is
afname
van
de
warmtestromen
der aarde geweest
inmiddels
waardoor,
zo’n 3-4
ontstond om,
tot
om-
moge-
takken
van
mil-
fotosynthese
door
een
reducerende
der
zuurstofrijkere omstandigheden
Referenties: 3,
mogelijk
als
de
vanuit het in-
waren
vervallen)
miljard jaar geleden, de mogelijkheid
de
na
isotopen
omgeving leefden,
organismen die in
ook
te
fotosynthese
on-
ontwikkelen.
worden
Paleoceentot vroegste
echter
bedroeg,
joen
en
52
direct
in
met
samen
zodat ook
zou
die kon
gassen
3750ppm
tot ca.
pieken
afgenomen
van
er
miljoen jaar
750-800
ca.
een
ge-
ppm.
sterk verminderde uit-
een
der aarde via de vulka-
inwendige
uit het
tot
mil-
(60
Daarna vond
waardoor ruim 50
was
concen-
geleden (Laatongeveer 2000
Eoceen) gemiddeld
gevolg zijn
een
van
de conclusie dat die
52 miljoen jaar
miljoen jaar geleden).
leden die concentratie
stoot
tot
en
met
scherpe daling plaats,
Dat
die methode
van
uitgerekend.
tratie tussen ongeveer60
ppm
van
oppervlaktewater
zuurgraad hangt
De onderzoekers komen
dere mate door een
land. Daarnaast
geringere uitstoot
zou
voordat het kon
miljoen jaar geleden bleef
jaar geleden,
niveau
ontbreken helaas
47
tussen
40
maar
gelijk,
‘dal’
riode omstreeks
ppm,
15
met
24
en
weer
dat
af tot minder dan 300 ppm.
200
en
miljoen
miljoen
een
volop ge-
miljoen jaar geleden
bleef de concentratie ongeveer
ruime 300
met een
gegevens.
de concentratie ruim 400 ppm,
miljoen jaar
45
en
concen-
ongeveer 2400 ppm
miljoen jaar geleden zijn echter
nam
steeds
tussen
voor een
miljoen jaar geleden,
binnen
Vervolgens
een
korte
pe-
toen de concen-
tratie daalde tot ongeveer 150 ppm. Ook omstreeks 4-2
miljoen jaar geleden
er
was
er
een
200 ppm. De onderzoekers
centraties
basis
snel dalende
toe aan
van
deze
in het verleden
bij sprake
was
daarvoor kan
hogere C -concentraties
van
beschikbaar. Omstreeks 24
gevens
Op
miljoen jaar gewoonlijk veel
toen even een
de
1000 ppm,
en
tussen
werd bereikt. Voor het interval
twee
veel orga-
verrotten.
piek
was
op het
veel kool-
sedimentpakketten werd
(geologisch) kortstondige
Vanaf 24
vulkanen
doordat
zijn ‘onthouden’
nisch materiaal onder nieuwe
jaar geleden
van
tijdspanne
deze
gedurende
stof aan de atmosfeer
ca.
7
In laatste 60
(pH)
het
van
de
ze
in de schaaltjes
de atmosferische C0 -concentratie,
2
Tot omstreeks 40
veel radioactieve
(doordat
stabiele
techniek, waarbij
boron-isotopen
die
bepalen;
oceanen
miljoen jaar. Engelse
foraminiferen. Met behulp
begraven
jard jaar geleden (en mogelijk nog aanzienlijk eerder)
taxa
de
nieuwe
een
van
de zuurgraad
ze
een
sterk redu-
een
bacteriën moeten bovendien reeds omstreeks 2,8-3
afzonderlijke
konden
de
de reconstructie daarvan ge-
voor
tratie schommelen tussen zo’n 300
verdwenen
de aarde nog
van
verhouding maten
van
wat
energie opleverde.
tevens
omstandigheden
werd. Dat
de
aan water
de laatste 60
voor
onderzoekers hebben
bruik gemaakt
van
van
nische activiteit op de mid-oceanische ruggen, en in min-
bronnen zeker honderd- of duizendmaal in grootte
bacteriën
foto-
waren.
omdat daarmee voor het leven op aarde
lang
gelukt
nu
loop
de aarde.
van
geschiedenis
Dat is
veel
maken
te
de
-gehalte gedurende
2
planktonische
concluderen de onderzoe-
zogeheten heliobacteriën het nauwst
evolutionaire
Ook
die
fotosynthese.
de laatste
met
en
bepaal-
deze bacteriën
om
2000
(4),
tot nu toe
betrouwbare reconstructie
een
21
cijfers
moet
langdurig
van een
gelegd
kortstondige daling,
schrijven
deze
lage
temperaturen.
worden
geconcludeerd
situaties hebben bestaan
‘super-broeikas-effect’.
worden
tot
con-
bij
ca.
1000
O2
dat
waar-
De grens
ppm.
De hui-
dige C02 -concentratie (ca. 325-350 ppm) valt dus ruim
De atmosferische C0 -concentratie is momenteel he-
binnen de
lemaal niet
met
de
Die
opvallende
2
duidelijk stijgt.
schreven
aan
hoog,
Die
hoewel
stijging
hij
sinds
wordt
ongeveer
vrij algemeen toege-
de industriëlerevolutie. Er
andere factoren
een
rol,
en
spelen
echter ook
waarschijnlijk zijn
veel
belangrijker
van
fossiele brandstoffen. Dat is althans de
dan de uitstoot
100 jaar
van
ties hebben
die zelfs
Referentie:
verbrandingsgassen
mening
van
natuurlijke fluctuaties,
afgelopen
miljoen jaar
en
-
is
zelfs
conclusie kan uiteraard
voor
6
60
-
in
aan
vergelijking
de lage kant.
grote consequen-
het mondiale milieubeleid.
AFZETTINGEN WTKG
Fossiel
21
2000
(4),
71
vliegend reptiel gered
van
Hopelijk
weet
een
exemplaar
forceren door
een
na
einde te maken
zondere fossielen aan
van
Icarosaurus
zijn dood,
aan
verkoop
overhebben. In de laatste
jaren
mende zorg geweest voor
wetenschappers,
studie-objecten
kennis
van
de evolutie
fossielen in
lijke
particuliere
collecties vaak
zijn
te
in de
de oudst bekende
New
niet echt
de soort
Historie
van
maar
een
(in
een
uitgevallen
steengroeve
Museum
Stedelijk
New York, zoals dat in die
door de paleontologen
van
worden beschouwd als
betaling
fossiel
Natuurlijke
vaak
tijd
in
Siefker,
gafhet
voor
bijzondere vondsten. De naamgeving
roem’
ver-
van een van
fors
ontleent. Siefker
naam
het
gebeurde
het dier,
van
het museum, kan in dat kader
in de
vorm
‘eeuwige
van
de vinder.
voor
medische kosten.
leende fossiel
weer
diverse
te
ter
zo
musea
hoog
fossiel
te
te
terug
koop
aan.
Hij
besloot
en
vragen,
De
dat geen van de
permitteren. Daarop
hij
het
prijs
zich de
musea
uitge-
bood het
die hij vroeg
besloot Siefker
laten veilen
daarop
was
aan
echkon
aankoop
uiteindelijk
goede
het
om
bij veilinghuis Butterfields,
Francisco. Die schatte de opbrengst op een
in San
300.000
dollar.
De
viel echter tegen. Het fossiel werd
op 27
augustus uiteindelijk
lokale zakenman,
volgens
weer
Dick
aan
siefkeri
voor
het
weer
167.500 dollar verkocht aan
Spight.
Die schonk het fossiel
museum
in New
York,
wetenschappelijke
rijke ontwikkeling,
die mede wordt
Amerikaanse fiscus, die
een
len,
voor een
verbod
tijdschriften
belang-
dergelijke giften beschouwd als
op de verkoop
niet alleen omdat de
derzoek wordt
van
wetenschap
belemmerd,
maar
uit museacollecties.
Referenties: 1,
2
dergelijke fossie-
daardoor in het
ook omdat
van
veranderd. Dat
zijn
van
soorten
alle
al
was
in
en
bekend,
diersoorten
tijd dramadat ook de
maar
onder
gingen gedragen,
Trias,
waarbij
uitstierven,
zee
gewervelde
veranderde,
het aardoppervlak
on-
hoge prijzen
bijzondere exempla-
onderzoek in het
na
honderdenkilometers
meer
door-
van
is nieuw.
dat zich
Karroo-Bekken,
tussen
opmaken
Perm
en
Trias werden
tij
(waarbij talrijke ondiepe stroompjes
eerder
opsplitsen
om
om
door lokaties
elkaar
zand
afgezet
zich later weer
te
is dat
hetzelfde
patroon.
het hele
(bijna?)
elders in de wereld
dat
van
plotselinge verdwijning
was
overdekt,
omdat het
voor
die karakteristiek
een
zijn
moment
van
het
de catastrofe
-
een
meteoriet-inslag
men.
de
bekend is.
is des
plantendek
gebieden
De
het gaat
niet meer in
waar
en
staat was om
stroompjes
ook
opmerkelijk;
Dat betreft echter steeds relatief kleine
snelle respons
zeer
doordat het uitsterven binnen
jaar
Al eerder
moet
lijkt op
het
nog
hington, spreken
verhouding
een
soms
tijd
vastgesteld
de rivieren
te
verklaren
moet
hebben
dat dat binnen
tijdsbestek
te
paleontoloog Douglas
Natuurlijke
van een
abrupt
van
wijzen.
Erwin
Historie in Wasuitsterven. Zo’
n
des te
aannemelijker omdatop dePerm/
wereldwijde verandering optreedt in
tussen de
Referenties: 5, 8
korte
veel korter
voor
zelfs al
abrupt uitsterven is
zeer
was
zoals de
Rijksmuseum
Trias-grens
treedt in
zijn gebeurd. Nieuw onderzoek
een
Sommige geologen,
van
bescher-
gebieden.
van
op de veranderende milieu-omstandigheden is
fossielen
te
nu
meanderendenaar vlechtende rivie-
van
geologisch gezien
500.000
om
de bodem
grootschalige ontbossing plaatsvindt
plaatsgevonden.
met
zeker niet
vrijwel
en
spoedig
de oorzaak nog steeds niet
zichzelf is dat niet
overgang op
te
bossen
met
Glossopteris- flora. Een
de erosie door regenwater
Op
in
deel met boomgrote zaadvarens,
voor
maar
-
enig
zoals datook
gebied grotendeels
waarvan
zekerheid bekend is,
De
plantendek
ander betekent dat het bestaande wortelstelsel al
na
ging
vaststellen
ze
uitzonderlijk korte tijdmeet zijn verdwenen,
opmerkelijker,
Dat het
verenigen).
konden
weer
onderzoeken die honderdenkilometers uit
te
liggen; overal vonden ze
mogelijke verklaring
De
en
‘pla-
tussen
zich steeds
grind
en
bekken-wijde gebeurtenis
een
ze
d meander-
in vlechtende
gelegen komgronden) overgingen
van
over-
kunnen
(gekenmerkt door kronkelende geulen
daarnaast
rivieren
de
na
afgezet,
dat in het helebekken binnenkorte
ende rivieren
ten’
over
Afrika uitstrekt. Uit dekenmer-
de sedimenten die door rivieren kort
van
gang
ren.
gestimuleerd door de
zoudenkunnen leiden tot diefstal van
ren
vast
zodat Ica-
aftrekbarebedragen. Paleontologen strijden reeds geruime
tijd
tisch
vorm
een
besteedden aandacht aan deze voor de wetenschap
alle
van
ongeveer 70%
Perm
van
deze catastrofe,
moethet milieu in korte
op het land verdwenen,
ver-
veilig op zijn oudenestterugkeerde.
Diverse vooraanstaande
zo’n 85%
tijd
waarbij
tegen
belangstelling
rosaurus
en
op de grens
uitsterving
miljoen jaar geleden. Tijdens
in korte
van
Siefkerraaktelaterin financiëlemoeilijkheden, door hoog
opgelopen
250
de onge-
na
Amerikaanseen Zuid-Afrikaanse onderzoekers stelden dit
wel glijvluchten maken. Het
1960 ontdekt
zijn
aan
deeltjes, veranderden de rivieren hun patroon
kend massale
hun
en
boden aan de bodem-
onher-
particu-
door drie jongens, onder wie Alfred
in bruikleen
met
vliegen,
van
meer
dat rivieren zich anders
vleugels. Waarschijnlijk
met
afstierven
landplanten
onvol-
gewoon
prachtig exemplaar
reptielen
werd in
Jersey)
aan wie
tijd
ze
van
alle
vrijwel
wortels dus geen houvast
ken
een
kon het dier, dat de grootte had
exemplaar
met
derge-
gegaan.
Dat lot bedreigde ook
libel,
der
loop
van
collecties
waardoor
raken. En veel fossielen
beschadigd
liere verzamelaars blijken
loren
collecties
dan ook
nog dat
doende zorg werden geconserveerd,
stelbaar
voor onze
ontoegankelijke
kwam
geld
van toene-
die steeds meer
toegankelijke
naar
particulieren. Daarbij
van
bron
een
belang zijn
meer van
uit de
-
verdwijnen
zagen
musea
die onder
-
dat
bij-
van
die daarvoor veel
particulieren
is
de
Doordat
sief-
doorbraak te
een
verandering
rivierpatronen
van
keri, 200 miljoen jaar
leidde tot
Massa-uitsterving
voor
wetenschap
koolstofisotopen.
de
AFZETTINGEN WTKG
72
El Niño
blijkt ook
Geraadpleegde
grote invloed op
van
1
mariene ecosystemen
Niet alleen het
weer
de continentenwordt in sterke
op
mate beïnvloed door El Nino, ook mariene
men
reageren erop. Dat
onderzoekers
Hun
van
het
Institute of
vermogen die zijn opgenomen
oplossend
3
Oceanography.
op beelden met
bevindingen zijn gebaseerd
van twee
een
groot
Japanse
met
4
voedselarm water doordeze
de
aan
het
begin
tere water
van
van
van
waardoor de
direct of
organismen
is
Fytoplankton
El Nino
in het
blijkt
ecosysteem
is
de
van
als
water
betrokkenen
grasland
nu
gelmatig,
Nino
1999
dat is
goed
(en
worden
van
worden
andere
voor
met
was
deze
visserij
en
in
het beeld volstrekt
When did
289,
p. 1679.
photosynthesis
Earth? Science 289: p. 1703-1705.
the
on
surface
Geophysical
chlorophyll
in
2937-2940.
Kerr, R.A., 2000. Biggest
extinction hit land and
Pearson,
P.N. &
Palmet,
7
406,
p.
695-699.
Xiong, J., Fischer, W.M., Inoue, K., Nakahara,
Bauer, C.E., 2000. Molecular evidence for the
evolution of
photosynthesis.
Science
M. &
early
p.
1724-
Smith, R.,
2000.
289,
1730.
8
Ward, P.D.,
Montgomery,
Altered rivet
morphology
D.R.
&
in South Africa related
the Permian-Triassic extinction. Science
289,
p.
den inmiddels al 15
wel
was
de kust
voor
het
van
fytoplankton
schijnsel
nomen.
was
heden
staat
den,
optreden
Baja Califomia
fax 026-3390783,
tel.
entail
van
de
warme
ontwikkeling
die in
ver
in
[email protected]
El
in
sterke
dit
type
vin-
gebied
zee, nog
water. Dit
ver-
staat
waar
het
water
waardoor hun
gering
sterk
aan
verschijnsel
van enorme
waren
bacteriën komen
zijn de stikstof direct
om
hoeveel-
stikstof te
wel vaker in
gebieden
gelaagd
is
-
van
de
van
open
omdat
organische stoffen
afhankelijkheid
grote
opwellend
te
ze
in
bin-
voedsel-
is.
Gastrocopta
Referentie:
Benedendorpsweg 61,
026-3390908,
twee stro-
met
relatief klein
waar, tot
voorkwam in het
Dergelijke
water
Oosterbeek,
gedurende eerdere El Nino’s niet waarge-
was
vooral
Loon, Geocom B. V.,
de sterke El Nino in
van
van een
hoeveelheden voor in voedselarme
-
van
jaar plaats).
cyanobacteriën,
binden.
een
waarnemingen
De onderzoekers vermoeden dat het
gevolg
een
jaar later,
door
omgedraaid
opvallend nevenverschijnsel
1997-1998
*A.J.
6862 WC
4
(Sinalbinula)
nouletiana
(Dupuy,
Goldberg,
(Tek.
Cor
Nordlinger Ries.
Karnekamp)
1330)
to
1740-
1743.
is immers niet re-
voorspellen:
sea.
M.R., 2000. Atmospheric
diens tegenhanger, La
stromen
veruit de sterkste die ooit
was
-
the
Research Letters 27,
mede afhanke-
La Nina. De overgang tussen deze
van
voor
dat de visstand
-
1997-1998 extreem sterk. Een
mingspatronen
Een
essentieel
het leven op het
vastgesteld
El Nino
van
net zo
voor
satellietbeelden is waargenomen (de
rijk
Marais, DJ.,
years. Nature
aanvoer
dat de nog
zijn
zeer
ook hun intensiteit is niet te
en
was
opkomst
grillen
afwisseling
Nina. De
zee
te
samples.
2000.
carbon dioxide concentrationsover the past 60 million
door het lich-
diepte
de visstand
voor
daarmee ook de commerciële
lijk
6
van
die
plantjes
indirect) belangrijke gebieden
volgens
land. Daarom kan
en
kleine
fossil. In:
hoge voedselconcentratie tijdelijk geheel verdwijnen.
een
het
voor
El Nino werd verhinderd. Daar komt bij dat
aanwezige voedingsstoffen
verspreid,
vooral
flying
Science
Science 289, p. 1666-1667.
warm,
sterke afname
museum.
Kahru, M. & Mitchell, B.G., 2000. Influence of the'
p.
5
teweeg-
hetfeit dat de normale
koud water vanuit de
de invloeden
een van
zeer
grote
for
Happy landings
1997-98 El Nino
en
de mariene voedselkringloop. Die
staan van
gevolg
leidde,
tot een
de
fytoplankton,
een
voedselrijk,
van
stormen en
grote massa’s
van
zeestroom
Verenigde Staten,
de hoeveelheid
afname was
hevige
dieeen enorme schade op het land
brachten. Nu
blijkt dat de aanvoer
van
2000.
C.: Random
on
US
returns to
p. 9.
Califbrnia Current.
El Ninoleidde in 1997en 1998 tot
de kust
Des
emerge
Amerikaanse satellieten.
overstromingen
407,
Anonymus,
Holden,
ecosyste-
uit de bevindingen
blijkt
Scripps
2
2000
(4),
literatuur
2000. Lizard fossil
Anonymus,
Nature
21