İçerik
- Giriş
- Site Keşfi ve Geliştirme
- Konzentrat-Lagerstätte’in Kurulması
- Bir Ortamı Yeniden Kurmak
- Karbon İzotopları: Yaşla buluşmaktan daha fazlası
- Polen
- Goldilocks Yaş Arkadaş Sorunu
- Yaşları Fosillerle Bağlama
- Sonuçlar
- yazar hakkında
Bir ortamı yeniden yapılandırmak: Bilim adamları, geçmiş dünyaları anlamak için birçok kanıtı birleştirir. Fosiller (A), özellikle bir bölgede hangi hayvanların yaşadığını gösterirken, kemikleri çevreleyen tortular çökelme ortamı hakkında önemli ipuçları verir. Kemikler, hayvanların hayatta (B) tükettikleri bitkilerden etkilenen izotopik bileşimleri için ayrıca analiz edilebilir. Ek olarak, bitkilerden salınan polenler, geçmiş çiçek topluluklarının ayrıntılı bir kaydını sağlayan jeolojik kayıtlarda kolayca korunma eğilimindedir.Bu kanıt parçalarının tümü, milyonlarca yıl önce varolan ortamların ayrıntılı rekonstrüksiyonlarını oluşturmak için birleştirilebilir (C).
West Coast Fosil Parkı: Güney Afrika’nın (2) Batı Cape bölgesi ile Afrika’nın (1) rakımını gösteren konum haritası genişletildi. 2. haritada, güney turuncu yıldız Cape Town'un yeri ve kuzey mavi yıldız West Coast Fosil Parkı'nı temsil ediyor. Alt bölge (3), mevcut deniz seviyesi koşullarını (3A) ve deniz seviyesinin yaklaşık 30 metre yüksek olduğu (3B) 5.2 milyon yıl önceki durumu göstermek için genişletildi. O zamanlar, fosil parkının işgal ettiği alan, antik Berg Nehri'nin Atlantik'e boşaldığı kıyıya yakın olacaktı. Afrika temel haritasının yükseltilmesi, CleanTOPO2 veri setindendir ve uydu görüntüleri, NASA’nın 2000’deki Landsat GeoCover’ıdır.
Giriş
İnsanların şartlara tanıklık etmeleri ve kayıt yapmaları için çevrede bulunmadan önce, eski Dünya'nın nasıl olduğunu nasıl bilebiliriz? Yerbilimcilerin geçmiş iklimleri ve ekosistemleri çözmesinin ana yollarından biri, eski bitki ve hayvanların korunmuş kalıntılarını içeren ayrıntılı mevduat çalışmaları yapmaktır.
Fosillerin oluşumu genellikle nadir görülen bir durumdur, bu nedenle konsantre veya çok ayrıntılı fosil kalıntıları bulunan ceplerin bulunması bilimsel olarak değerlidir. Çeşitlilik ve ayrıntılarıyla dikkat çeken fosil birikintilerine Lagerstätten (Almanca'da "anavatan" veya "depo yeri") adı verilir ve bunlar iki ana türe ayrılabilir.
Konservat-Lagerstätten, bir organizmanın ince detaylarının bulunduğu yerlerdir. korunmuş (Almanca ve italikleştirilmiş İngilizce eşdeğeri arasındaki benzerliği not edin). Bu tür sitelerde normal olarak çürüyen bir organizmanın yumuşak kısımları, gösterimler veya karbon filmler olarak kaydedilir. Bu tür birikintilerin iyi bilinen örnekleri, Britanya Kolombiyası'ndaki Burgess Shale ve Batı ABD'deki Green River Formasyonu'dur.
İkinci çeşit, büyük bir yer olan Konzentrat-Lagerstätte'dir. konsantrasyon Kemikleri Bu bölgeler organizmaların ayrıntılı ayrıntılarını sunmamakla birlikte, normalde geniş bir alana yayılacak olan hayvanların kemiklerini yoğunlaştırarak eski bir ekosisteme bir bakış sağlayabilir. Örnekler arasında Utah'taki Dinosaur Ulusal anıtı ve Kaliforniya'daki 15-16 milyon yıllık Sharktooth Hill Bone Bed'deki Jurassic-yaşlı Morrison Formasyonu maruziyetleri sayılabilir.
Bir Konzentrat-Lagerstätten'in bir başka örneği, Güney Afrika'daki West Coast Fosil Parkı'ndaki Langebaanweg Formasyonu tortul çökeltilerinde bulunur. Bu fosil yataklar içindeki sayısız kalıntı, 5 milyon yıl önce bölgenin biyolojik toplulukları ve iklimi hakkında önemli bilgiler sağlamaktadır.
Site Keşfi ve Geliştirme
Aslen bir fosfat madeni olan fosiller, 1950’lerin sonlarında keşfedildi. Fosfatlar bugün esas olarak gübrelerdeki kullanımları için kazınmaktadır ve fosforik asit genellikle alkolsüz içeceklerde kullanılmaktadır. Ancak bu taşlar başlangıçta II. Dünya Savaşı silahlanmalarında kullanılmak üzere mayınlıydı.
Tortul fosfat yatakları, modern kıta sahanlıkları gibi yüksek deniz biyolojik verimliliğine sahip bölgelerde üretilir. Değişen koşullar nedeniyle, bu durumda deniz seviyesi, daha önce sualtında kalan bölgeler artık karaya maruz kalmış ve tespit ve kazı için erişilebilir durumda. Fosil sahasındaki aktif madencilik 1993 yılında maden kapandığında sona erdi ve fosillerin bulunduğu alan bir Ulusal Anıt olarak ayrıldı (yakında Ulusal Miras Alanı olacak). Madencilik faaliyeti bu bölgedeki fosillerin% 80'ini tahrip etmiş olabilir, ancak İziko Güney Afrika Müzesi koleksiyonlarında hala 1 milyon numune saklı kalmıştır.
Organik madde ile fosfatlı kaya: Fosfatlı kayanın yanındaki santimetre ölçeği. Kırmızı taneler fosfatlanmış organik materyali temsil eder. Fotoğraf Alexandra Guth.
Konzentrat-Lagerstätte’in Kurulması
Fosilleşme sürecini tek bir hayvan ölüyor ve ardından yerlerine gömülüyor olarak görmek yaygın. Bazı hayvanlar doğrudan sahada bulunan taşkın arazilerinde ölürken, West Coast Fosil Parkı'ndaki kalıntıların birçoğu zamanla bu tek yerde su ile taşındı ve konsantre edildi.
Muhtemelen Berg Nehri'nin atası, kemiklerin biriktirildiği günümüz parkının yakınında Atlantik'e boşaldı. Bir deniz kenarı kum barı kalıntıların denize dökülmesini engellemiş olabilir ve aynı zamanda aynı anda okyanustan yıkanmış kalıntıları tutmak için hareket etmiş olabilir.
Bir Ortamı Yeniden Kurmak
Farklı hayvanlar ve bitkiler habitat ihtiyaçlarının çeşitliliğine sahiptir; Bu nedenle, hangi topluluğun mevcut olduğunu belirlemek için kalıntıların belirlenmesi geçmiş ekosistemler hakkında ipuçları sağlar. Bu görev tamamen tükenmiş bir faunayı (Jurassic Morrison formasyonu dinozorları gibi) temsil eden birikintiler için daha zor hale gelir, ancak West Coast Fosil Parkı'ndaki kalıntılar sadece 5 milyon yıllıktır. Parkta korunan türlerin çoğu soyları tükenmiş olsa da, modern türlerle yakından ilgilidir.
Bir hayvanı tanımlamak için, onu güvenle tanımlamak için bir bireyin kemiklerinin% 100'üne ihtiyacınız yoktur. Bütün iskeletler genel olarak bulunmadığından, özellikle kemiklerin parçalara ayrıldığı ve taşındığı Konzentrat-Lagerstätten'de bu özellikle önemlidir. Daha kalın ve daha sağlam kemiklerin sağlam kalması daha muhtemelken, taşıma sırasında küçük hassas kemiklerin tahrip olduğu sıklıkla bir ek koruma önyargısı vardır. Bu zorluklara rağmen, paleontologlar, eski toplumu resmetmek için kemikleri sınıflandırmakta ve tanımlamakta oldukça başarılıdır.
West Coast Fosil Parkı'nda bulunan hayvanlar, hem deniz hayvanlarının (örneğin fok, megalodon köpekbalığı, 4 penguen türü) hem de kara memelilerinin (örneğin, kısa boyunlu zürafa, aardvark) olduğu göz önüne alındığında, bölgenin kara ve okyanus sınırına yakın olduğunu göstermektedir. sırtlan, suaygırı, mamut, antilop, üç parmaklı at, kılıç dişli kedi) birlikte bulunmuştur. Ek kurbağa mevcudiyeti (en az 8, belki çökeltide en fazla 12 tür temsil edilir), durmadan temiz su bulunduğunu gösterir. Çoğu kurbağa türü, tuzlu suya bir miktar tolerans gösterse de, tamamen deniz yaşam alanlarında yaşayan bilinen amfibiler yoktur.
Kemik yatağı: Yerinde kemik yatağı, Güney Afrika'daki West Coast Fossil Park'ta sergilendi. Merkezdeki çene kemiği, modern zürafanın soyu tükenmiş bir akrabası olan bir Sivathere'e aitti. Dize 1 metrelik bir ızgara işaretler.
Karbon İzotopları: Yaşla buluşmaktan daha fazlası
Daha ayrıntılı bir anlayış, kemiklerde ve dişlerde korunan karbon izotoplarını incelemekten gelebilir. Çoğu insan C-14 izotopunu son kalıntılarla buluşma nedeniyle kullandığı için aşina olmasına rağmen (aşağıdaki tartışmaya bakın), karbonun daha yaygın olan ve radyoaktif olmayan iki izotopu vardır. C-12, karbonun en yaygın izotopudur, C-13 ise ikincil bir stabil izotoptur. Kararlı oldukları için zamanla bozulmazlar.
Farklı bitki grupları, eski hayvanların paleodieti için parmak izi olarak kullanılabilecek farklı karbon izotop oranlarına sahiptir. Bitkilerdeki karbon, kemik ve dişler oluşturmak için kullanılır, öyle ki bitkilerdeki oranlar, onları tüketen hayvanların kemiklerine yansıtılır.
Bu farklı izotopik imzalar, bitkiler tarafından kullanılan farklı metabolik yollardan kaynaklanmaktadır. Birçok ot jeolojik olarak son zamanlarda bulunur ve “C4 bitkileri” iken, ağaçlar ve otsu bitkiler “C3 bitkileri” dir. Bir ağaç, ağaç, çalı ve otların olduğu gibi hem C4 hem de C3 bitkilerinden oluşur. Öte yandan bir orman, ağırlıklı olarak C3 bitkileri olacaktır. Güney Afrika'ya özgü bir bitki örtüsü aynı zamanda C3 olan fynbos'tur (telaffuz edilir: “finebose”).
Çoğunlukla C3 bitkilerini tüketen bir hayvan, kemiklerinde çoğunlukla C4 bitkilerini yiyen bir hayvandan farklı bir karbon izotop oranına sahip olacaktır. Ungulates kalıntılarına (toynaklı memeliler: suaygırları, antilop, zürafa, domuzlar, vb.) Yapılan analizler, fosil parkında mevcut olan ortamın 5 milyon yıl önce C3 bitkilerin hakim olduğunu göstermektedir.
Polen
İzotopik analiz, bölgenin çimlerin egemen olmadığına işaret ederken, ağaçlar, çalılar ve fynboslar arasında ayrım yapamamıştır. Neyse ki bitkiler tarafından salınan polenler tipik olarak bol miktarda bulunur ve sedimentlerde iyi korunur.
Polen, izotop oranlarının aksine, bölgede bulunan bitki ailesini veya cinsini benzersiz şekilde tanımlayabilir. Ek bir avantaj olarak, ağaç veya yaprak gibi daha büyük bitki kalıntılarının aksine, polenler rüzgar ve suyla kolayca taşınır ve bu nedenle tek bir bitkinin bulunduğu yerden geniş ölçüde yayılır. Tek bir bitkiden asla fosil yaprak bulamazken, polenlerini bulma ihtimaliniz çok daha fazladır.
Fosil Park'taki polen analizi, 5 milyon yıl önce bölgenin otsu Ranunculaceae (örneğin, düğünçiçekleri), Cyperaceae (sazlar, örneğin papirüs), Asteraceae (örneğin, papatya) ve Umbelliferae (örneğin maydanoz, Queen Anne’nin dantel) bitkileri içerdiğini göstermektedir. Bu botanik ailelerin birleşimi bir kıyı ova habitatını anlamak için kullanıldı. Asteraceae, Chenopodiaceae (kaz ayağı) ve Amaranthaceae (amaranth) bitki familyalarının varlığı ek olarak daha kuru koşullara işaret ediyordu. Proteaceae familyasının ağaçlarından (örneğin, protea), Podocarpus (örneğin sarı ağaç) ve Olea (örneğin, zeytin ve demir ağacı) cinslerinden elde edilen polen de mevcuttur.
Tüm bu polenlerin varlığı, fosil çökeltilerin biriktirildiği zaman bu bölgede yaşayan bitki topluluklarının bir resmini sunar. Hangi bitkilerin ve hayvanların o sırada bulunduğunu bilmek daha sonra geçmişteki ortamı belirtmek için kullanılabilir.
Goldilocks Yaş Arkadaş Sorunu
Karbon-14, eski malzemelerin çıkması için en popüler yöntem olan karbonun (doğal olarak meydana gelen) radyoaktif izotopudur. Bununla birlikte, rock kaydının büyük çoğunluğu bu teknikle tarihlendirilemez çünkü C-14'ün yarı ömrü çok kısadır ve ayrıca orijinal organik maddenin varlığını gerektirir (oysa fosilleşme, orijinal organik materyali daha fazla kimyasal madde ile değiştirir) dayanıklı mineraller). Organik madde 75.000 yaşındayken, güvenilir bir şekilde ölçmek için numunede çok az C-14 kalmıştır.
Potasyumun (K-40) radyoaktif izotopları C-14'ten çok daha uzun bir yarı ömre sahiptir ve magmatik kayalarda bulunur. Bu nedenle, Potasyum ve onun kızı Argon ürününü içeren teknikler, 100.000 yıldan daha uzun bir süre önce volkanlardan çıkan malzemeler üzerinde kullanılabilir (yarı ömrü çok uzun olduğu için, bu teknik çok genç bir malzeme üzerinde kullanılamaz çünkü bu kadar küçük bir kesir) Orijinal potasyumdan biri, onu doğru bir şekilde ölçemediğimizde çürümeye başladı).
Ne yazık ki, Güney Afrika, bu hayvanların öldüğü süre boyunca volkanik olarak aktif değildi, bu yüzden sedimanlar doğrudan potasyum-argon kullanılarak tarihlenemez. Bununla birlikte, sedimanların yaşını belirtmek için deniz seviyesi değişimi, paleomanyetizma ve fosiller içeren diğer yöntemler kullanılabilir.
Yaşları Fosillerle Bağlama
Biyostratigrafi, mevcut hayvan kalıntılarına dayanarak kaya sicilini sipariş etmek için bir yöntemdir ve fosil kayaların üzerindeki yaş kısıtlamalarını sağlamak için yararlı bir alternatiftir. Domuzlar ve filler gibi bazı hayvan soyları, hızlı bir şekilde (jeolojik anlamda) değişmiş gibi görünmektedir, bu nedenle, bu hayvanların farklı kümelerinin tanımlanması kayaların yaşını belirlemeye yardımcı olabilir.
Fosil hayvanlardan elde edilen ipuçları, West Coast Fosil Parkı sedimanlarının yaşını yaklaşık 5,2 milyon yıl öncesine sınırlamaktadır. Suid (domuz) Nyanzachoerus kanamensis, hem Doğu Afrika'da hem de fosil parkında bulundu. Doğu Afrika'daki aktif rifting ve ilişkili volkanik aktivite nedeniyle, mutlak bir yaş tarihi (olduğu gibi, buna bir sayı koyabiliriz), o türle ilişkilendirilmiştir. Domuz ailesi jeolojik olarak hızlı değişimler yaşadığından, bu türleri bularak parktaki çökeltilerin yaşı hakkında bir şeyler söyleyebiliriz.
Sonuçlar
Bir ortamın yeniden yapılandırılması çoğu zaman ince ayrıntılara inebilir: kemiklerde izotopik imzalar, dişlerdeki mikro oklar (diş yüzeyindeki çizikler) hayvanın greyder, tarayıcı veya karma mod besleyici olup olmadığını, tortulardaki polen gruplarını gösterebilir , vb...
Şu anda, park bir Akdeniz ikliminde bulunmaktadır ve okyanusa 10 km'den daha yakındır. Bununla birlikte, birleştirilmiş kanıtların tümü, beş milyon yıl önce, Batı Kıyısı Fosil Parkı'nın, eski bir Berg Nehri'nin Atlantik'e boşaldığı yakın bir subtropikal ormanlık alanda var olacağını gösteriyor.
Mikroskobik ve kimyasal ipuçlarıyla birleştirilen hayvan kalıntıları, etrafta hiç kimsenin doğrudan şahit olamayacak olmasına rağmen, bu bölgenin nasıl bir yer olduğuna dair tutarlı bir resim oluşturur. Bu şekilde, jeolojik bilimciler, Dünya’nın geçmiş yaşamı ve iklimi ile ilgili gizemlerini çözüyorlar.
Bugün, bu fosiller Güney Afrika'daki West Coast Fosil Parkı'ndaki yerinde (yerinde) görülebilir ve konuklar elek üzerindeki kuşlar, kurbağalar, kemirgenler ve diğer birçok küçük hayvanın mikro fosillerini arayarak çevresel resmin tamamlanmasına yardımcı olabilir. ekranlar. Herhangi bir buluntu müze koleksiyonlarına eklenir - ziyaretçilerin Güney Afrika'da bulunan tüm fosiller devlet tarafından korunduğundan, kendileri için örnek toplamasına izin verilmez.
West Coast Fosil Parkı, Güney Afrika'da Cape Town'un 120 km kuzeyinde yer almaktadır. Web sitesi, site hakkında bol miktarda bilgi, ayrıntılı talimatlar, orada yapılan araştırmalara ilişkin bilgilerin yanı sıra eğitim animasyonları ve çalışma sayfalarını içerir. Bu makalenin yazarı, Fosil Parkı'nın yöneticisi Pippa Haarhoff'a yardımları ve destekleri için teşekkür eder.
yazar hakkında
Alex Guth, Michigan Technological University'den doktora mezunu ve tezini Kenya Rift'in volkanik evrimi üzerine yoğunlaştırdı. Jeoloji saha kampında danışmanına yardımcı olmak için birkaç kez Güney Afrika'nın Western Cape bölgesini ziyaret etti ve Afrika'daki araştırması National Geographic ile çalışmak için çeşitli fırsatlara yol açtı. Web sitesi http://www.geo.mtu.edu/~alguth/ adresinde görülebilir.