Садржај
- Увод
- Откривање и развој сајта
- Формирање Конзентрат-Лагерстатте
- Реконструкција животне средине
- Изотопи угљеника: Више од пукотина
- Полен
- Проблем упознавања старости Голдилоцкс-а
- Повезивање вијека са фосилима
- Закључци
- О аутору
Реконструкција околине: Научници комбинују многе доказе како би разумели прошлост Земље. Фосили (А) приказују конкретно које су животиње живеле у некој регији, док седименти који окружују кости дају важне трагове око таложења. Кости се могу даље анализирати на њихове изотопске композиције, на шта утиче растиње које је животиња конзумирала док су живе (Б). Поред тога, полен ослобођен из биљака тежи да се лако сачува у геолошком картону, пружајући детаљан запис о прошлим цветним заједницама.Сви ови делови доказа могу се комбиновати да би се створиле детаљне реконструкције окружења која су постојала пре милионима година (Ц).
Фосилни парк западне обале: Мапа локације која показује надморску висину Африке (1) са проширеном регијом Западни Кејп (2). На мапи 2, јужна наранџаста звезда је локација Кејптаун, а северна плава звезда представља фосилни парк Западне обале. Подгрупа региона 3 проширује се тако да показује тренутне услове мора (3А) и ситуацију од пре 5,2 милиона година, када је ниво мора био ~ 30 метара виши од садашњег (3Б). У то време, место које је заузимао парк фосила било би близу обале где се древна река Берг испразнила у Атлантик. Надморска висина Африке је из скупа података ЦлеанТОПО2, а сателитске снимке је НАСА-ин Ландсат ГеоЦовер око 2000.
Увод
Како можемо знати каква је била древна Земља пре него што су људи били около да сведоче и снимају услове? Један од главних начина на који геознанственици откривају прошле климе и екосистеме јесте спровођење детаљних студија лежишта које садрже сачуване остатке древних биљака и животиња.
Формирање фосила углавном је ретка појава, па је проналазак џепова концентрисаних или високо детаљних фосилних остатака научно драгоцено. Фосилна лежишта која се разликују по разноликости или детаљима називају се Лагерстаттен (њемачки за 'мотхерлоде' или 'складиште'), која се може поделити у две главне врсте.
Консерват-Лагерстаттен су места где су ситни детаљи организма очувано (имајте на уму сличност немачког и курзивног енглеског еквивалента). На таквим местима мекани делови организма, који обично пропадају, бележе се као утисци или угљени филм. Познати примери таквих лежишта су Бургесс Схале у Британској Колумбији и Греен Ривер Форматион у Западном САД-у.
Друга сорта је Конзентрат-Лагерстатте, место где је велика концентрација костију. Иако ова места не пружају много финих детаља о организмима, могу да дају поглед на древни екосистем концентришући кости животиња које би се обично рашириле у широком подручју. Примјери укључују изложбе Моррисон-ове формације из времена јура код националног споменика Диносаура у Утаху и кости костију од 15-16 милиона година Схарктоотх Хилл-а у Калифорнији.
Други пример Конзентрат-Лагерстаттен налази се у седиментним лежиштима формације Лангебаанвег у фосилном парку Западне обале у Јужној Африци. Бројни остаци унутар ових фосилних кревета пружају важне информације о биолошким заједницама и клими у региону пре око 5 милиона година.
Откривање и развој сајта
Изворно рудник фосфата, фосили су откривени крајем 1950-их. Фосфати се данас минирају углавном ради њихове употребе у гнојивима, а фосфорна киселина се обично користи у безалкохолним пићима. Те су стијене, међутим, првобитно миниране како би се користиле у наоружању Другог свјетског рата.
Седиментне наслаге фосфата настају у регионима високе морске биолошке продуктивности, попут савремених континенталних полица. Због променљивих услова, нивоа мора у овом случају, подручја која су раније била под водом изложена су на копну и доступна за откривање и ископавање. Активно минирање на локацији фосила престало је 1993. године када се рудник затворио, а подручје на коме су откривени фосили издвојено је као национални споменик (ускоро би требало да постане и национална баштина). Рударска активност можда је уништила 80% фосила на овом месту, али још увек је процењено милион примерака који су сачувани у збиркама Јужноафричког музеја Изико.
Фосфатна стијена са органским материјалом: Величина центиметра поред фосфатне стене. Црвена зрна представљају фосфатизовани органски материјал. Фото: Александра Гутх
Формирање Конзентрат-Лагерстатте
Уобичајено је да се процес фосилизације визуелно представља као једна животиња која умире, а затим се сахрањује на месту. Док су неке животиње угинуле директно на поплавним водама које су некада постојале на том локалитету, многи остаци фосилног парка Западне обале су током времена пресељени и концентрисани водом на овој јединој локацији.
Вероватно се „предак“ реке Берг испразнио у Атлантик у близини данашњег парка када су депоноване кости. Поморски пешчани бар можда је спречавао да се остаци не испуштају у море, а можда је и истовремено деловао да би остатке опрао из океана.
Реконструкција животне средине
Различите животиње и биљке имају различите потребе станишта; на тај начин, идентификација остатака како би се утврдило каква је заједница присутна даје трагове о прошлим екосуставима. Овај задатак постаје тежи за лежишта која представљају потпуно изумрлу фауну (попут диносауруса формације из јурског Моррисона), али су остаци фосилног парка на западној обали стари само 5 милиона година. Иако је већина врста сачуваних у парку сама изумрла, они су уско повезани са савременим врстама.
У погледу идентификације животиње, не треба вам 100% кости појединца да бисте је сигурно идентификовали. Ово је посебно важно, јер се цели скелети не налазе обично, посебно у Конзентрат-Лагерстаттен где су кости развучене и превезене. Често постоји додатна пристраност очувања, где се мале деликатне кости уништавају током транспорта, док дебље и чвршће кости вероватније остају нетакнуте. Упркос овим потешкоћама, палеонтолози су прилично успешни у класификацији и идентификацији костију за слику древне заједнице.
Животиње које су пронађене у фосилном парку Западне обале указују на то да је подручје било близу границе копна и океана, с обзиром на то да су и морске животиње (нпр. Туљак, мегалодон морски пас, 4 врсте пингвина) и копнени сисари (нпр. Жирафа кратког грла, аардварк заједно су нађене хијена, коњ, мамут, антилопа, коњ с три нога, саблазан мачка). Додатно присуство жаба (најмање 8, можда чак 12 врста заступљено је у лежиштима) указује на то да мора да је постојала слатка вода. Иако многе врсте жаба показују толеранцију према сланој води, нема познатих водоземаца који насељавају чисто морска станишта.
Коштани кревет: Ин-ситу коштани кревет приказан у фосилном парку Вест Цоаст, Јужна Африка. Чељустна кост у средини припадала је Сиватхеру, изумрлом рођаку модерне жирафе. Низ означава мрежу од 1 метра.
Изотопи угљеника: Више од пукотина
Детаљније разумевање може доћи из испитивања изотопа угљеника сачуваних у костима и зубима. Иако је већина људи упозната са изотопом Ц-14 због његове употребе у скоријим остацима (види расправу у даљем тексту), угљен има два изотопа који су чешћи, а нису радиоактивни. Ц-12 је најчешћи изотоп угљеника, при чему је Ц-13 секундарни стабилан изотоп. Будући да су стабилне, не пропадају с временом.
Различите биљне групе имају различите односе изотопа угљеника који се могу користити као отисак прста за палеодет древних животиња. Угљен у биљкама користи се за изградњу костију и зуба тако да се односи у биљкама одражавају на костима животиња које их конзумирају.
Ови различити изотопични потписи настају због различитих метаболичких путева које биљке користе. Много трава је геолошки најновије и „Ц4 биљке“, док су дрвеће и зељасте биљке „Ц3 биљке“. Савана се састоји од биљака Ц4 и Ц3 јер постоје дрвеће, грмље и трава. С друге стране, шума ће бити претежно Ц3 биљке. Флора јединствена за Јужну Африку су финбос (изговара се: „финебосе“), што је такође Ц3.
Животиња која конзумира углавном биљке Ц3 имаће различит омјер изотопа угљеника у својим костима од животиње која углавном једе Ц4 биљке. Анализе урађене на остацима копитара (сисаваца копитара: хиппос, антилопа, жирафа, свиње, итд.) Показују да су околином присутном у фосилном парку пре 5 милиона година доминирале биљке Ц3.
Полен
Иако је изотопска анализа показала да регионом не доминирају траве, он не може разликовати дрвеће, грмље и финбос. Срећом полен који се ослобађа од биљака је обично обилан и добро се чува у седиментима.
Полен, за разлику од односа изотопа, може јединствено идентификовати биљну породицу или род који је био присутан на том подручју. Као додатни бонус, за разлику од већих биљних остатака попут дрвета или лишћа, полен се лако преноси ветром и водом и тако се широко шири са локације поједине биљке. Иако никада нећете наћи фосилне листе из појединачне биљке, много је вероватније да ћете пронаћи његов полен.
Анализа полена у фосилном парку показује да је регион пре 5 милиона година обухваћао биљне породице биљака Ранунцулацеае (нпр. Лептир), Циперацеае (седгес, нпр. Папирус), Астерацеае (нпр. Тратинчице) и Умбеллиферае (нпр. Першун, чипка краљице Ане). Комбинација ових ботаничких породица коришћена је за закључивање обалног равничарског станишта. Присуство биљака породица Астерацеае, Цхеноподиацеае (гуска) и Амарантхацеае (амарант) додатно је навело сувеће услове. Такође је присутан полен са дрвећа породице Протеацеае (нпр. Протеа), као и из рода Подоцарпус (нпр. Жуто дрво) и Олеа (нпр. Маслина и гвожђе).
Присуство свега овог полена даје слику биљних заједница које су насељавале овај регион у време депоновања фосилних седимената. Знајући које су биљке и животиње биле присутне у то време могу се затим користити за означавање прошлости околине.
Проблем упознавања старости Голдилоцкс-а
Угљик-14 је (природни) радиоактивни изотоп угљеника који је најпопуларнији метод за датирање старих материјала. Међутим, велика већина камених записа не може се датирати овом техником јер је полуживот Ц-14 прекратак, а захтева и присуство изворног органског материјала (док фосилизација оригиналног органског материјала замењује више издржљиви минерали). До тренутка када је органски материјал стар 75.000 година, у узорку је остало премало Ц-14 да би се поуздано измерило.
Радиоактивни изотоп калијума (К-40) има много дужи полуживот од Ц-14 и присутан је у магнетским стенама. Дакле, технике које укључују калијум и његов кћерски производ Аргон, могу се користити на материјалима који су избили из вулкана пре више од 100.000 година (јер је полуживот тако дуг, ова техника се не може користити на врло младом материјалу, јер је тако мали део првобитног калијума је пропадало да га не можемо тачно измерити).
Нажалост, Јужна Африка није била вулканско активна у време док су ове животиње угинуле, тако да се седименти не могу датирати директно коришћењем калијум-аргона. Међутим, друге методе које укључују обрасце промене нивоа мора, палеомагнетизам и фосиле могу се користити за означавање старости седимената.
Повезивање вијека са фосилима
Биостратиграфија је метода наручивања стенских записа на основу присутних животињских остатака и корисна је алтернатива за обезбеђивање старосних ограничења на фосилним стијенама. Изгледа да се неке животињске лозе попут свиња и слонова мењају брзо (у геолошком смислу), тако да идентификовање различитих сетова ових животиња може помоћи у тачно утврђивању старости стена.
Трагови фосилних животиња ограничавају старост седимената фосилних паркова Западне обале на око 5,2 милиона година. Суид (свиња) Нианзацхоерус канаменсис пронађен је и у Источној Африци и у парку фосила. Због активног раслојавања и придружене вулканске активности у Источној Африци, апсолутни старосни датум (као у њему, можемо забележити број) повезан је с том врстом. Пошто је породица свиња доживела геолошки брзе промене, проналаском те врсте можемо рећи нешто о старости седимената у парку.
Закључци
Реконструкција околине често се своди на ситне детаље: изотопни потписи у костима, микроталасни узорци на зубима (огреботине на површини зуба могу указивати на то да ли је животиња била грејзер, претраживач или мешач за храњење у мешовитом режиму), полена у скупинама седимената , итд ...
Тренутно парк постоји у медитеранској клими и налази се на више од 10 км од океана. Међутим, сви комбинирани докази упућују на то да би фосилни парк западне обале пре пет милиона година постојао у суптропској шуми близу које се древна река Берг испразнила у Атлантик.
Остаци животиња у комбинацији са микроскопским и хемијским траговима стварају кохезивну слику о томе какав је овај регион, иако ниједан човек није био присутан да то директно сведочи. На овај начин геознанственици откривају мистерије прошлости и климе Земље.
Данас се ови фосили могу видети ин ситу (на месту) у фосилном парку Западне обале у Јужној Африци, а гости могу чак да помогну комплетирање слике о животној средини тражећи микрофосиле птица, жаба, глодара и многих других малих животиња на сито. екрани. Било која налазишта додају се у музејске збирке - посетиоцима није дозвољено да сакупљају примерке за себе, јер је све фосиле заштићене од државе у Јужној Африци.
Фосилски парк Вест Цоаст смештен је на 120 км северно од Кејптауна у Јужној Африци. Њихова веб локација садржи обилне информације о сајту, детаљна упутства, информације о истраживањима која се тамо догађају, као и образовне анимације и радне листове. Аутор овог чланка жели захвалити менаџерици Фосилног парка Пиппа Хаархофф на помоћи и охрабрењу.
О аутору
Алек Гутх је докторирала на Мицхиган Тецхнологицал Университи, а њена дисертација била је усмерена на вулканску еволуцију кенијске пукотине. Неколико је пута посетила регион Јужног Африке Западни Кејп како би помогла свом саветнику у теренском кампу геологије, а њено истраживање у Африци довело је до неколико прилика за рад са компанијом Натионал Геограпхиц. Њену веб страницу можете погледати на: хттп://ввв.гео.мту.еду/~алгутх/