Vsebina
- Uvod
- Odkrivanje in razvoj spletnega mesta
- Oblikovanje Konzentrat-Lagerstätte
- Obnova okolja
- Ogljikovi izotopi: več kot le starostni zmenki
- Cvetni prah
- Problem zmenkov Goldilocks Age
- Povezovanje starosti s fosili
- Sklepi
- O avtorju
Obnova okolja: Znanstveniki združujejo veliko dokazov, da bi razumeli preteklost Zemlje. Fosili (A) prikazujejo posebej, katere živali so živele na območju, medtem ko sedimenti, ki obdajajo kosti, dajejo pomembne namige o okolju odlaganja. Kosti je mogoče nadalje analizirati glede na njihove izotopske sestavke, na kar vpliva, katere rastline je žival zaužila, ko je bila živa (B). Poleg tega se cvetni prah, ki se sprošča iz rastlin, ponavadi ohrani v geološkem zapisu, kar zagotavlja podroben zapis o preteklih cvetnih skupnostih.Vse te dokaze je mogoče kombinirati za ustvarjanje podrobnih rekonstrukcij okolij, ki so obstajala pred milijoni let (C).
Fosilni park West Coast: Zemljevid zemljevida, ki prikazuje nadmorsko višino Afrike (1) z razširjeno regijo Zahodni rt v Južni Afriki (2). Na zemljevidu 2 je južna oranžna zvezda lokacija Cape Towna, severna modra zvezda pa predstavlja fosilni park West Coast. Poddružina 3 je razširjena tako, da prikazuje sedanje razmere na morskem nivoju (3A) in stanje pred 5,2 milijona let, ko je bila gladina morja približno 30 metrov višja od sedanje (3B). Takrat bi bilo mesto, ki ga zaseda fosilni park, blizu obale, kjer se je starodavna reka Berg izpraznila v Atlantik. Dvig osnove Afrike je iz podatkovnega niza CleanTOPO2, satelitske posnetke pa je NASA-in Landsat GeoCover okoli leta 2000.
Uvod
Kako vemo, kakšna je bila starodavna Zemlja, preden so bili ljudje okoli priča in snemanja razmer? Eden glavnih načinov, kako geoznanci razrešujejo preteklo podnebje in ekosisteme, je izvedba podrobnih študij nahajališč, ki vsebujejo ohranjene ostanke starodavnih rastlin in živali.
Oblikovanje fosilov je na splošno redek pojav, zato je iskanje žepov zgoščenih ali zelo podrobnih fosilnih ostankov znanstveno dragoceno. Fosilna nahajališča, ki se odlikujejo po raznolikosti ali podrobnostih, se imenujejo Lagerstätten (nemško za „motherlode“ ali „skladišče“), ki jih lahko razdelimo na dve glavni vrsti.
Konservat-Lagerstätten so lokacije, kjer so drobne podrobnosti organizma ohranjeno (upoštevajte podobnost med nemško in poševno angleško enakovredno). Na takih mestih so mehki deli organizma, ki običajno razpadajo, zapisani kot vtisi ali ogljikovi filmi. Znana primera takih nahajališč sta Burgess Shale v Britanski Kolumbiji in Green River Formation v zahodni ZDA.
Druga sorta je Konzentrat-Lagerstätte, ki je lokacija, kjer je velika koncentracija kosti. Medtem ko ta mesta ne ponujajo veliko natančnih podrobnosti o organizmih, lahko s koncentracijo kosti živali, ki bi jih običajno razširili po širokem območju, dajejo pogled na starodavni ekosistem. Primeri vključujejo izpostavljenost Morrison Formacije starega jurskega obdobja na nacionalnem spomeniku Dinosavra v Utahu in 15-milijonsko staro kostno posteljo Sharktooth Hill v Kaliforniji.
Drug primer Konzentrat-Lagerstätten najdemo v usedlinah usedlin formacije Langebaanweg v fosilnem parku West Coast v Južni Afriki. Številni ostanki teh fosilnih postelj zagotavljajo pomembne informacije o bioloških skupnostih in podnebju v regiji pred približno 5 milijoni let.
Odkrivanje in razvoj spletnega mesta
Fosili so bili prvotno odkriti v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja. Danes se fosfati pridobivajo predvsem zaradi njihove uporabe v gnojilih, fosforjeva kislina pa se običajno uporablja v brezalkoholnih pijačah. Te skale pa so bile prvotno minirane za uporabo v oborožitvi druge svetovne vojne.
Usedline fosfatov nastajajo v regijah z visoko morsko biološko produktivnostjo, kot so sodobne celinske police. Zaradi spremenjenih razmer, gladine morja so v tem primeru regije, ki so bile prej pod vodo, izpostavljene na kopnem in dostopne za odkrivanje in izkopavanje. Aktivno rudarjenje na območju fosilov je prenehalo leta 1993, ko se je rudnik zaprl, območje, kjer so bili odkriti fosili, pa je bilo postavljeno kot nacionalni spomenik (kmalu bo postal nacionalna dediščina). Rudarska dejavnost je morda uničila 80% fosilov na tem mestu, vendar je v zbirkah Južnoafriškega muzeja Iziko še vedno približno 1 milijon primerkov.
Fosfatna kamnina z organskim materialom: Centimeter skala poleg fosfatne kamnine. Rdeča zrna predstavljajo fosfatirani organski material. Avtorica Aleksandra Guth
Oblikovanje Konzentrat-Lagerstätte
Običajno je, da se postopek fosilizacije predstavi kot posamična žival, ki umre in se nato zakopa na mestu. Medtem ko so nekatere živali poginile neposredno na poplavnih ravnicah, ki so nekoč obstajale na najdišču, so se številni ostanki fosilnega parka West Coast skozi čas preselili in koncentrirali z vodo.
Verjetno se je 'prednik' reke Berg izpraznil v Atlantik blizu današnjega parka, ko so bile kosti odstranjene. Morski peščeni bar je morda preprečeval, da se ostanki odplaknejo v morje, morda pa je istočasno ukrepal, da se ostanki izpirajo iz oceana.
Obnova okolja
Različne živali in rastline imajo različne življenjske potrebe; Tako identifikacija ostankov, s katerimi se ugotovi, katera skupnost je prisotna, ponuja namige o preteklih ekosistemih. Ta naloga postane težja zaradi nahajališč, ki predstavljajo popolnoma izumrlo favno (kot dinozavri formacije Jurski Morrison), vendar so ostanki fosilnega parka na zahodni obali stari le 5 milijonov let. Medtem ko večina vrst, ohranjenih v parku, izumira sama, so tesno povezane s sodobnimi vrstami.
Za identifikacijo živali ne potrebujete 100% posameznikovih kosti, da jo lahko samozavestno prepoznate. To je še posebej pomembno, saj celih okostij ni pogosto, zlasti v Konzentrat-Lagerstätten, kjer so bile kosti razstavljene in prepeljane. Pogosto obstaja dodatna pristranskost pri ohranjanju, pri kateri se med prevozom uničijo majhne občutljive kosti, medtem ko so debelejše in trdnejše kosti bolj verjetno, da ostanejo nedotaknjene. Kljub tem težavam so paleontologi precej uspešni pri razvrščanju in identifikaciji kosti za prikaz starodavne skupnosti.
Živali, najdene v fosilnem parku West Coast, nakazujejo, da je bilo območje blizu meje kopnega in oceana, glede na to, da so bile morske živali (npr. Tjulnje, megalodonski morski pes, 4 vrste pingvin) in kopenski sesalci (npr. Žirafa s kratkim vratom, aardvark , skupaj so našli hieno, povodnega konja, mamuta, antilope, tristranskega konja, sabljastega mačka). Dodatna prisotnost žab (vsaj 8, morda kar 12 vrst je zastopanih v nahajališčih) kaže na to, da je morala obstajati stalna sladka voda. Medtem ko mnoge vrste žab kažejo določeno toleranco do slane vode, ni znanih dvoživk, ki naseljujejo čisto morske habitate.
Kostna postelja: Kostna postelja in situ in v fosilnem parku West Coast v Južni Afriki. Čeljustna kost v središču je pripadala Sivathere, izumrlemu sorodniku sodobne žirafe. Niz označuje 1 metrsko mrežo.
Ogljikovi izotopi: več kot le starostni zmenki
Natančnejše razumevanje lahko izhaja iz preučevanja izotopov ogljika, ki se hranijo v kosteh in zobeh. Medtem ko večina ljudi pozna izotop C-14 zaradi njegove uporabe v najnovejših ostankih (glej razpravo spodaj), ima ogljik dva pogostejša izotopa in nista radioaktivna. C-12 je najpogostejši izotop ogljika, pri čemer je C-13 sekundarni stabilen izotop. Ker so stabilni, sčasoma ne razpadajo.
Različne skupine rastlin imajo izrazita razmerja med izotopi ogljika, ki jih lahko uporabimo kot prstni odtis za paleodet starodavnih živali. Ogljik v rastlinah se uporablja za gradnjo kosti in zob, tako da se razmerja v rastlinah odražajo v kosti živali, ki jih porabijo.
Ti različni izotopski podpisi so posledica različnih metaboličnih poti, ki jih rastline uporabljajo. Številne trave so geološko novejše in so "rastline C4", medtem ko so drevesa in zelnate rastline "rastline C3". Savano sestavljajo rastline C4 in C3, saj so tam drevesa, grmičevje in trave. Po drugi strani pa bo gozd pretežno C3 rastline. Flora, ki je značilna za Južnoafriško republiko, je fynbos (izgovarja: „finoza“), ki je tudi C3.
Žival, ki uživa večinoma rastline C3, bo imel v svojih kosteh drugačno razmerje izotopov ogljika kot žival, ki večinoma poje rastline C4. Analize, ki so jih opravili na ostankih kopitarjev (kopitarji sesalcev: hippos, antilopa, žirafa, prašiči itd.), Kažejo, da so v fosilnem parku pred 5 milijoni let prevladovale rastline C3.
Cvetni prah
Medtem ko je izotopska analiza pokazala, da v regiji ne prevladujejo trave, ni mogla razlikovati med drevesi, grmi in finbosi. Na srečo se cvetni prah, ki ga sproščajo rastline, običajno obilno in dobro ohrani v sedimentih.
Cvetni prah za razliko od izotopskega razmerja lahko enolično prepozna družino rastlin ali rod, ki je bil prisoten na območju. Kot dodaten bonus, v nasprotju z večjimi rastlinskimi ostanki, kot so les ali listi, cvetni prah zlahka prenaša veter in voda in se tako široko širi z mesta posamezne rastline. Medtem ko morda ne boste nikoli našli fosilnih listov posamezne rastline, je veliko večja verjetnost, da boste našli njen cvetni prah.
Analiza cvetnega prahu v fosilnem parku kaže, da je območje pred 5 milijoni let vključevalo rastlinske rastlinske družine Ranunculaceae (npr. Metuljčke), Cyperaceae (ješice, na primer papirus), Asteraceae (npr. Marjetice) in Umbelliferae (npr. Peteršilj, čipke Queen Anne). Kombinacija teh botaničnih družin je bila uporabljena za določitev obalnega ravnega habitata. Prisotnost družin rastlin Asteraceae, Chenopodiaceae (gosi) in Amaranthaceae (amarant) je dodatno nakazala pogoje sušenja. Prisoten je bil tudi cvetni prah z dreves družine Proteaceae (npr. Protea), pa tudi rodov Podocarpus (npr. Rumeno) in Olea (npr. Oljčnega in železovega lesa).
Prisotnost vsega tega cvetnega prahu predstavlja sliko rastlinskih skupnosti, ki so naselile to območje v času odlaganja fosilnih sedimentov. Če veste, katere rastline in živali so bile takrat prisotne, se lahko nato uporabi za označevanje preteklega okolja.
Problem zmenkov Goldilocks Age
Ogljik-14 je (naravno prisotni) radioaktivni izotop ogljika, ki je najbolj priljubljena metoda za datiranje starih materialov. Vendar velike večine zapisov ni mogoče datirati s to tehniko, ker je razpolovna doba C-14 prekratka, poleg tega pa je potrebna tudi prisotnost izvirnega organskega materiala (medtem ko fosilizacija originalni organski material nadomesti z več trajni minerali). Ko je organski material star 75.000 let, je v vzorcu ostalo premalo C-14, da bi ga zanesljivo lahko izmerili.
Radioaktivni izotop kalija (K-40) ima precej daljšo razpolovno dobo kot C-14 in je prisoten v magnetnih kamninah. Tako lahko tehnike, ki vključujejo kalij in njegov hčerinski izdelek Argon, lahko uporabimo na materialih, ki so bili izbrušeni iz vulkanov pred več kot 100.000 leti (ker je razpolovna doba tako dolga, te tehnike ni mogoče uporabiti na zelo mladem materialu, ker je tako majhen delež prvotnega kalija je razpadlo, da ga ne moremo natančno izmeriti).
Na žalost Južna Afrika ni bila vulkansko aktivna v času, ko so te živali umrle, zato sedimentov ni mogoče datirati neposredno z uporabo kalijevega argona. Vendar pa se za označevanje starosti sedimentov lahko uporabijo druge metode, ki vključujejo vzorce sprememb morske gladine, paleomagnetizma in fosilov.
Povezovanje starosti s fosili
Biostratigrafija je metoda določanja skalnega zapisa na podlagi živalskih ostankov in je koristna alternativa za zagotavljanje starostnih omejitev fosilnih kamnin. Nekatere živalske rodove, kot so prašiči in sloni, se zdi, da se hitro spreminjajo (v geološkem smislu), zato lahko prepoznavanje različnih sklopov teh živali pomaga pri določitvi starosti kamnin.
Nagoni fosilnih živali omejujejo starost sedimentov fosilnega parka na zahodni obali na približno 5,2 milijona let. Suid (prašičja) Nyanzachoerus kanamensis najdemo tako v vzhodni Afriki kot v fosilnem parku. Zaradi aktivnega lomljenja in s tem povezane vulkanske aktivnosti v vzhodni Afriki je bil s to vrsto povezan absolutni starostni datum (kot v tem primeru lahko pripišemo številki). Ker se je v prašičjih družinah doživljala geološko hitre spremembe, lahko z iskanjem te vrste povemo nekaj o starosti sedimentov v parku.
Sklepi
Obnova okolja se lahko pogosto zre v podrobnosti: izotopske podpise v kosteh, mikrovalovni vzorci na zobeh (praske na površini zob lahko kažejo, ali je bila žival greznica, brskalnik ali mešalni hranilnik), cvetni prah v usedlinah , itd ...
Trenutno park obstaja v mediteranskem podnebju in se nahaja več kot 10 km od oceana. Vsi združeni dokazi kažejo, da bi pred petimi milijoni let fosilski park Zahodne obale obstajal v subtropskem gozdu, kjer se je v Atlantik izpraznila starodavna reka Berg.
Ostanki živali v kombinaciji z mikroskopskimi in kemičnimi namigi ustvarjajo kohezivno sliko tega, kakšna je bila ta regija, čeprav še noben človek ni bil priča temu neposredno. Na ta način geoznanstveniki razkrivajo skrivnosti preteklega življenja in podnebja Zemlje.
Danes je te fosile mogoče videti in situ (na mestu) v fosilnem parku West Coast v Južni Afriki, gostje pa lahko celo pomagajo dokončati okoljsko sliko z iskanjem mikrofosov ptic, žab, glodavcev in mnogih drugih majhnih živali na sito. zasloni. V muzejske zbirke se dodajo kakršne koli najdbe - obiskovalcem ni dovoljeno zbirati osebkov zase, saj vse fosile varuje država v Južni Afriki.
Fosilni park West Coast se nahaja 120 km severno od Cape Towna v Južni Afriki. Njihova spletna stran vsebuje obilne informacije o spletnem mestu, podrobna navodila, informacije o raziskavah, ki se tam dogajajo, pa tudi izobraževalne animacije in delovne liste. Avtorica članka se želi zahvaliti upravljavki fosilnega parka Pippi Haarhoff za njeno pomoč in spodbudo.
O avtorju
Alex Guth je doktorska diplomantka tehnološke univerze v Michiganu, njena disertacija pa se je osredotočila na vulkanski razvoj kenijske reke. Večkrat je obiskala južnoafriško regijo Western Cape, da bi svetovala svojemu taboru za geologijo, njeno raziskovanje v Afriki pa je povzročilo več priložnosti za sodelovanje z National Geographic. Njeno spletno mesto si lahko ogledate na: http://www.geo.mtu.edu/~alguth/