A fb . 1. P e r is p h in c te s p o ly g y r a tu s , a f k o m s ti g u it W ie lu n in Polen. D it fossiel d a t e e r t u it h e t M a l m (J u ra ). ± 2 x v e r k leind . (No. 9818 c o llectie M u s e u m M ijn b o u w k u n d e D elft.) (Foto G. R. V o s k u y l)
FOSSIELEN EN HUN
OUDERDOM door P. W. Willemse en Drs. A. van Dalen W anneer w e ergen s fo ssiele schelpen o f andere fo ssielen aan treffen , is m eesta l ons grootste probleem te w eten te komen, m et w elk e soort w e te doen hebben. D it is echter geen szin s het. enige vraagteken, dat w e achter een fo ssiel m oeten plaatsen. S tellig rijzen daarbij ook andere vragen, w elisw aar van m eer algem ene aard, maar daarom n iet minder interessant. W aarom vind ik dit fo ssiel hier en tref ik dergelijke fossielen nu ook n iet ergen s anders aa n ? Hoe is het mogelijk, dat er nu nog' overblijf selen zijn van het leven van zo la n g geled en ? Hoe la n g geled en eigenlijk en hoe kan m en dat w eten ? A llem aal vragen, die natuurlijk n iet zo m aar even in hun volle om vang kunnen worden beantwoord, m aar die toch w el een m ogelijkheid bieden voor een antwoord, dat a lth an s enig inzicht versch aft al w as het m aar door te wijzen op het bestaan van de vele om standigheden en factoren, w elke de w etenschap hierbij bezighouden.
F O SSIL ISA T IE . F ossielen (Latijn fo ssa — kuil of groeve, fo ssilis — iets dat is op gegraven ) zijn over blijfselen of sporen van planten en dieren die leefden in vroegere geologisch e tijd perken en bew aard zijn gebleven in de g esteen ten van de aardkorst. Zij b estaan n iet alleen uit harde delen zoals beenderen, tanden, schelpen, versteend hout e.a., m aar ook uit afdrukken van planten en schelpen en zelfs voetsporen of kruip- en boorgan g en in het g esteen te waarbij van h et dier zelf n iets is overgebleven. D e aanleiding tot h et fo ssilisa tiep ro ces kan op ontelbare wijzen hebben p la a tsg e vonden en . . . nog p laats vinden! Grote ’ca ta stro fen ’, zoals u itb arstin gen van vulkanen, instortingen van bergwanden, aardverschuivingen, overstrom ingen, alsm ede perioden van grote droogte of koude, vernietigden veel van het toen levende en bedolven plant, dier en m ens. Maar ook een zan d verstu ivin g of r u stig w ater, w aarin h et a fg esto rv en leven naar de bodem zin k t kan door lu ch tafslu itin g de overblijfselen voor fo ssilisa tie bew aren. De belangrijkste factoren voor fo ssilisa tie zijn: h et organism e zelf en het V IT A M A R IN A — Z eebiologische d o cu m en tatie
a p ril 1967 — F ossielen 13
m ilieu w aarin h et organism e na de dood terecht kom t. Im m ers veel van h et organism e blijft er m eestal niet over door verdam ping va n h et voch t en om zettin g van de eiw it houdende delen door verrotting. Harde delen raken los en w orden door vele oorzaken
A fb . 2. S c h e m a tis c h e v o o r s te llin g v a n de v e r s c h ille n d e m o g e l ij k h e d e n bij fossiliatie. v a n e en t w e e k l e p p i g e schelp. (N a a r B r o u w e r en d e M olijn.) a. o o rs ro n k e lijk s c h e lp m a teria a l, b. lege r u im te , c. m a te ria a l, d a t o o r s p r o n k e lijk s c h e l p m a t e r ia a l h e e ft v e r v a n g e n , d. o p v u llin g v a n lege r u im te n , e. s e d i m e n t (afz e t t i n g s g e s t e e n t e ) . De o o r s p r o n k e lijk e sc h elp b lijft b e w a a r d , w e l ( A ) of n ie t (F) o p g e v u ld m e t se d im e n t. In beid e o m s ta n d ig h e d e n k an d e sc h elp op lossen , w a a r d o o r ee n h olte o n ts ta a t (B, G en J ). W o r d t die holte o p g e v u ld m e t s lik en v e r h a r d t dit later, dan o n ts ta a n s te e n k e r n e n (I en H ). W o r d t op d e z e w ij z e a lle e n d e r u i m t e v a n d e s c h e l p d e le n o p g e v u ld (C en K ) , d an tr e f t m e n sc h e lp e n aan v a n e e n g eh eel a n d e r m a te r ia a l dan h e t o o r s p r o n k e lijk e ( p s e u d o m o r f o s e ), h e tg e e n oo k m o g e l ij k is d o o r d a t h e t s c h e lp m a te r ia a l r e c h t s tr e e k s is o m g e z e t (A m —>C, Im—^ K ) . T e n slo tte n o g k o m t h e t voo r, d a t in h et s e d i m e n t n ie t m e e r d an een fig u u r k e r n (D ) o f slechts e e n a f d r u k (E ) is o v e r g e b le v e n . V IT A M A R IN A — Z eebiologische d o cu m en tatie
a p ril 1967 — Fossielen 14
verspreid. D aarom is van groot belan g de gronden w aarm ede h et a fg esto rv en w ezen w ordt overdekt. H et organism e, dat door grof zand, grind of puin overdekt wordt, m aak t w ein ig k an s op fo ssilisa tie, daar insekten en lucht to e g a n g hebben en de on t binding bevorderen. W at bedekt w ordt m et fijn zand of klei, zal bescherm d w orden voor verrotting. Zo ook w at door lava in gesloten w ordt of m et ijs bedekt. D e belangrijkste bou w stoffen voor het on tstaan van fo ssielen zijn kiezelzuur (ch alcedoon en k w a rts), calcium carbonaat (hoofdzakelijk ca lciet) en calciu m fosfaat. N a a st deze stoffen die bijna 90% van alle fo ssielen vormen, m oeten pyriet en k o o lsto f g e noem d worden, m aar er zijn ook talrijke andere sto ffen bekend die optreden als bouw stof. Hun voorkom en is afhankelijk van de fy sisch -ch em isch e om standigheden in de dekkingslagen. V erkiezelin g zal o n tsta a n doordat kiezelzuur in de vorm van k w a rsiet of chalcedoon het organische resta n t cel voor cel v ervan gt of vult en daarbij de vorm behoudt. B en goed voorbeeld hiervan is verkiezeld hout. D e celopbouw is dan naar vorm w el echt, m aar h et oorspronkelijke m ateriaal is geh eel verdwenen. Bij planten treedt dikw ijls verk olin g op, zodat m en in steen alleen n og de afdruk van de plant ziet, bedekt door een dun laagje koolstof. Schelpen laten dikw ijls ook slech ts een afdruk na om dat de oorspronkelijke k alkverbinding langzaam o v ergaat in calciet of dolom iet, m aar dan toch vatbaar blijft voor oplossing zelfs al is het in gesloten in dikke zand- o f zandsteenlagen. Is nu zo een tw eeklepp ige schelp of een horentje opgelost, dan blijft in de ontstane holte de op vu llin g die on tstaan is door ingespoelde slik vu llin g na h et a fsterv en en w elk e later verhardt, als steen - of schelpkern over. Zo on tstaat dus een com binatie van schelp en schelpkernen gevorm d m et een m ooie afdruk aan één zijde en w el de onderzijde, die door het g ew ich t van de opvulling zich ste v ig in de bodem drukte, terw ijl de bovenzijde langzam erhand werd op gelost of vernield door het zeew ater. Indirecte sporen van h et vroegere leven zijn: fo ssiele voetsporen, kruipsporen en boor gaten. F ossielen blijven echter altijd zeldzam e voorwerpen, m eesta l m aar b rok stu k jes van vroeger levende w ezen s die onder gu n stig e om standigheden m iljoenen jaren bew aard zijn gebleven en van groot belang' zijn voor de w eten sch ap over het leven op aarde. OUDERDOM. W il de w etenschap echter uit de w elisw aar om vangrijke, m aar toch altijd incom plete geg ev en s een en igszin s betrouw baar beeld oproepen van h et leven op aarde in de verschillende ververvlogen tijden, dan zal het vóór alles nodig zijn iets m eer te w eten over de ouderdom van g esteen ten en fossielen . N iet alleen om een indruk te krijgen van de planten en dieren, die in de verschillende tijden tegelijkertijd de aarde b evolkten (relatieve ouderdom ), m aar ook om de absolute ouderdom van de g esteen ten en de daarin voorkom ende fossielen te leren kennen en lan gs die w eg een beeld te krijgen van de opeenvolgende ontw ik k elin gen en de tijdsduur daarvan. A an de hand van die geg ev en s heeft m en de geologisch e tijdschaal opgesteld, w elk e in het overzicht op de volgende bladzijde is w eergegeven . D e daarbij verm elde aan tallen m iljoenen jaren, w aarvan wij ons nauw elijks een voorstellin g kunnen m aken, zijn n iet zom aar aan de fa n ta sie ontsproten. De w etenschap is w el degelijk in sta a t over de ouderdom b e trouw bare g egev en s te verschaffen, m its w e maar n iet op een m iljoentje kijken. V IT A M A R1N A
Z eebiologische d o cu m en tatie
m ei 1967
F ossielen 15
G eologisch e tijd sch aal H oofd tijdvak
P erio d e
T ijdperk
O uder D uur dom in m iljo e n e n ja ren
K a ra k te ris tie k e ken m erk en
J o n g -P le isto c e e n P O h-H O
N EO G EEN
25
o n tw ik k e lin g m ens
45
o n tw ik k e lin g zoogdieren
65
u itsterv en van am m o n ie ten en g ro te rep tielen o n tw ik k e lin g blo em d rag en d e p la n te n
45
blo eitijd re p tie le n eerste vogel
50
eerste zoogdieren blo eitijd am m o n ie ten
50
o n tw ik k e lin g rep tielen u itsterv en van trilo b ie te n
70
reu zen -in secten o n ts ta a n E u ro p ese en A m erik aan se steenkool
50
eerste beenvissen eerste am p liib ieën
40
o n tw ik k e lin g la n d p la n te n p rim itie v e vissen k o p p o tig en , w a aro n d er n au tilu sso o rten
M ioceen
N
O £ w «
O u d -P leisto ceen P lio ce e n 25 O ligoceen
PA L E O G E E N E oceen P a leo ceen 70 K R IJT
B o v e n -K r ijt O n d er-K rijt 135
o o N om
M alm JU R A
D ogger L ias 180
w
K eu p er T R IA S
M u sch elk a lk B u n tsa n d stein 230
PERM
Z ech stein R o tlieg en d es 280 W estp h a lien
C AR BO O N
D in a n tien
o o
N
O H J <
N am u rien 350 B o v e n -D e v o o n
D EV O O N
M id d en -D ev o o n O n d er-D ev o o n 400
S IL U U R (G O T L A N D IC U M ) OR D OVICIUM B o v en -C a m b riu m
440
60
500 100
C A M B R IU M M id d en -C am b riu m O n d er-C am b riu m
b lo eitijd trilo b ie ten en b rach io p o d en
600 PRO TEROZOICUM
4500
ARCHEOZOICUM V IT A M A R IN A — Z eebiologische d o cu m en tatie
m ei 1967 — Fossielen 16
Radio-actieve methode Ieder chem isch elem ent (zuurstof, w aterstof, lood, zilver e.a.) b esta a t u it atom en. D it zijn de k lein st m ogelijke deeltjes van een elem ent. Zouden w e ook de atom en nog' verdelen (atoom splitsing:), dan is er van h et betrokken elem en t geen sprake meer. V an alle atoom soorten die op aarde voorkom en zijn er slech ts een aa n ta l radioactief. D eze instabiele (rad ioactieve) atom en gaan door a fsto tin g va n een deeltje van hun kern over naar een atoom van een ander elem ent. Som s is dit gevorm de atoom stabiel, in andere g evallen n iet en herhaalt het proces zich totd at uiteindelijk een stab iel atoom gevorm d is. V an h et instabiele elem ent U ranium to t h et stab iele elem ent lood vindt dit radioactieve verval veertien m aal p laats. D e snelheid van h et verval is k arak teristiek voor één bepaalde atoom soort en deze snelheid kan n iet door u itw en dige om standigheden als hoge of la g e tem peratuur en druk w orden beïnvloed. A a n g e nom en m ag dus w orden dat in de loop van de gesch eid en is van de aarde geen v er anderingen in die snelheid zijn opgetreden. Van een zekere hoeveelheid atom en is door het verval na een bepaalde tijd de h elft over, na tw eem a a l diezelfde tijd n og een k w art van h et oorspronkelijk aantal, enzo voorts. D eze bepaalde tijd h eeft de naam van h alfw aarde tijd of h alverin gsttijd g e kregen. Is nu die halfw aarde tijd bekend en voldoende groot dan kan door bepaling van de hoeveelheid van ouder- en dochteratom en in een g esteen te de ouderdom van dit g esteen te berekend worden. H et elem ent kalium (E n g els P o ta ssiu m ) h eeft een isotoop, dat zeer bruikbaar is voor deze wijze van ouderdom sbepaling. Isotopen zijn vorm en van een elem ent, waarbij de atom en in scheikundig opzicht n iet van elkaar verschillen, m aar w el iets in gew ich t en som s hebben ze de eigenschap rad ioactief te zijn. In het algem een k en t een elem ent een aantal isotopen, die worden aangeduid m et een g eta l bij de a fk o rtin g van het elem ent. H et g eta l duidt h et gew ich t aan waarbij h et gew ich t van een atoom w a tersto f de eenheid is. Zo kom en van kalium (afk o rtin g K ook in h et E n g els) drie isotopen in de natuur voor: <s»K, 40K en -t'K. N u is 4üK rad ioactief m et de zeer lan ge halfw aarde tijd van 1200 m iljoen jaar. D e ouderdom van de aarde w ordt g esch a t op 4500 m iljoen jaar. H et 4o k g a a t voor een g ed eelte over in de elem en ten calcium en A rgon. Kalium kom t in bijna alle g esteen ten voor en is dus een g esch ik te kandidaat voor ouderdom sbepalingen. Calcium kom t eveneens zeer veel voor en h et is n iet m ogelijk de hoeveelheid calcium a fk o m stig van kalium te onderscheiden van h et andere natuur lijke calcium . H ierm ee kan dus niet worden gew erk t. M et A rgon is eigenlijk hetzelfde het geval. G elukkig is dit een g a s w at een m ogelijkheid to t onderscheid g ee ft. H et A rgon uit de lucht bevindt zich sam en m et zu u rstof en stik sto f als g a s in de poriën van het g esteen te en h et kan daaruit verdreven w orden door h et g esteen te in vacuum te brengen en zach t te verw arm en. H et A rgon a fk o m stig van kalium kan op deze m anier n iet w orden verwijderd. H et zit n og op p ractisch dezelfde p laats van h et k al ium vóór het radioactieve verval. De oorzaak daarvan is h et volgende. Bij de vorm ing van het gesteen te on tstaan kristallen. In die k ristallen zijn de atom en van de v er schillende elem enten op een bepaalde w ijze g era n g sch ik t en star aan hun p la a ts g e bonden. D at geld t ook voor de A rgon-atom en, die a fk o m stig zijn van h et K alium . Zij kunnen slech ts ontwijken als het k ristal wordt afgebroken. De daarvoor gebruikelijke m ethode is sm elten. Op v ern u ftige wijze w ordt dan h et A rgon op gevan gen en k w an tita tie f gem eten. U it de berekende hoeveelheden -lOK en A rgon la a t zich het tijdstip berekenen, w aarop h et k ristal van h et g esteen te is gevorm d. V IT A M A R IN A
Z eebiologische d o cu m en tatie
ju n i 1967 — Fossielen 17
