Fosillər

Keçmiş İqlim və Ekosistemləri anlamaq

Keçmiş İqlim və Ekosistemləri anlamaq



Cənubi Afrikanın Qərbi Sahil Fossil Parkındakı Mio-Pliosen yataqlarından bir nümunəAlexandra Guth, Michigan Texnoloji Universiteti tərəfindən

Bir mühitin yenidən qurulması: Elm adamları Dünyanın keçmişini anlamaq üçün bir çox dəlil topladılar. Fosillər (A) konkret olaraq hansı bölgədə heyvanların yaşadığını göstərir, sümükləri əhatə edən çöküntülər isə çöküntü şəraitinə dair vacib məlumatlar verir. Sümüklər izotopik tərkibi üçün daha da təhlil edilə bilər ki, bu da heyvanın diri ikən istehlak etdiyi bitkilərdən təsirlənir (B). Bundan əlavə, bitkilərdən çıxarılan polen keçmiş çiçək icmalarının ətraflı qeydini təmin etməklə geoloji rekordda asanlıqla qorunmağa meyllidir. Bu dəlillərin hamısı milyonlarla il əvvəl mövcud olan mühitlərin ətraflı yenidən qurulması üçün birləşdirilə bilər.

West Coast Fossil Park: Cənubi Afrikanın Qərbi Cape bölgəsi (2) ilə Afrikanın yüksəkliyini göstərən yer xəritəsi (2) genişləndi. Xəritədə 2, cənub narıncı ulduz Cape Town'ın yerini, şimal mavi ulduz isə West Coast Fossil Parkını təmsil edir. Alt alt bölgə, dəniz səviyyəsinin indiki səviyyəsini (3A) və 5.2 milyon il əvvəl, dəniz səviyyəsinin indiki səviyyəsindən ~ 30 metr (3B) daha yüksək olduğu vəziyyəti göstərmək üçün genişləndirilmişdir. O dövrdə fosil parkının yerləşdiyi yer qədim Berg çayının Atlantikaya boşaldığı sahil yaxınlığında olardı. Afrika basemapının yüksəkliyi CleanTOPO2 məlumat dəstindəndir və peyk görüntüləri NASA-nın Landsat GeoCover circa 2000-dir.

Giriş

Qədim Yerin insanların şahid olmaq və qeyd etmək üçün ətraflarında necə olduğunu necə bilirik? Geosentoloqların keçmiş iqlimləri və ekosistemləri açmalarının əsas yollarından biri qədim bitki və heyvanların qorunan qalıqlarını ehtiva edən yataqları ətraflı tədqiq etməkdir.

Fosillərin əmələ gəlməsi ümumiyyətlə nadir bir haldır, buna görə cəmlənmiş və ya çox detallı, fosil qalıqlarının ciblərini tapmaq elmi cəhətdən dəyərlidir. Fərqli və ya detalı ilə fərqlənən qalıqlara Lagerstätten deyilir (Alman dilində 'ana' və ya 'saxlama yeri'), bunları iki əsas növə bölmək olar.

Konservat-Lagerstätten bir orqanizmin incə detallarının olduğu yerlərdir qorunur (Alman və itivləşdirilmiş İngilis ekvivalenti arasındakı oxşarlığı qeyd edin). Belə yerlərdə normal olaraq çürümüş bir orqanizmin yumşaq hissələri təəssürat və ya karbon film kimi qeyd olunur. Bu cür yataqların məşhur nümunələri Britaniya Kolumbiyadakı Burgess Şale və Qərbi ABŞ-da Yaşıl Çayın Formationdır.

İkinci müxtəliflik, böyük bir yer olduğu Konzentrat-Lagerstätte konsentrasiyası sümüklərdən. Bu saytlar orqanizmlərin çox incə təfərrüatlarını təmin etməsələr də, adətən geniş bir əraziyə yayılacaq heyvanların sümüklərini cəmləşdirərək qədim bir ekosistemin bir görünüşünü təmin edə bilər. Bunlara misal olaraq, Yuta ştatındakı Dinosaur Milli abidəsindəki Yura dövrünə aid Morrison Formation məruz qalmaları və Kaliforniyadakı 15-16 milyon yaşındakı Sharktooth Hill Sümük yatağıdır.

Konzentrat-Lagerstättenin başqa bir nümunəsi Cənubi Afrikadakı Qərbi Sahil Fosil Parkındakı Langebaanweg Formasiyasının çöküntü yataqlarında tapılmışdır. Bu fosiliferoz çarpayıların içindəki çox sayda qalıq, təxminən 5 milyon il əvvəl bölgənin bioloji icmaları və iqlimi haqqında vacib məlumatlar verir.

Saytın Kəşfi və İnkişafı

Əvvəlcə bir fosfat mədəni, fosillər 1950-ci illərin sonlarında aşkar edilmişdir. Fosfatlar bu gün əsasən gübrələrdə istifadəsi üçün minalanır və fosfor turşusu ümumiyyətlə sərinləşdirici içkilərdə istifadə olunur. Lakin bu süxurlar əvvəlcə II Dünya Müharibəsi silahlarında istifadə üçün minalanmışdır.

Çöküntü fosfat yataqları müasir qitə rəfləri kimi yüksək dəniz bioloji məhsuldarlığı olan bölgələrdə istehsal olunur. Dəyişən şərtlər, bu vəziyyətdə dəniz səviyyəsinə görə əvvəllər sualtı bölgələr artıq quruda məruz qalır və aşkar və qazıntı üçün əlçatandır. Fosil ərazisindəki aktiv mədən 1993-cü ildə mina bağlandıqda dayandırıldı və fosillərin aşkarlandığı yer Milli bir abidə olaraq ayrıldı (tezliklə Milli İrs Saytına çevriləcək). Mədən fəaliyyəti bu ərazidə olan qalıqların 80% -ni məhv etmiş ola bilər, lakin İziko Cənubi Afrika Muzeyinin kolleksiyalarında hələ də təxminən 1 milyon nümunə qorunur.

Üzvi material olan fosfatik qaya: Fosfatik qayanın yanında bir santimetr miqyaslı. Qırmızı taxıllar fosfatlaşdırılmış üzvi materialı təmsil edir. Foto Alexandra Guth.

Bir Konzentrat-Lagerstätte yaratmaq

Fosilizasiya prosesini tək bir heyvanın ölməsi, sonra isə torpağa basdırılması kimi təsəvvür etmək adi haldır. Bəzi heyvanlar ərazidə mövcud olan daşqınlarda birbaşa ölsə də, Qərbi Sahil Fosil Parkındakı qalıqların çoxu zamanla bu tək bir yerə köçürüldü və su ilə cəmləndi.

Berg çayının 'əcdadı', sümüklər yatırıldığı zaman indiki parkın yaxınlığında Atlantikaya boşaldı. Dənizdəki qum çubuğu qalıqların dənizə axıdılmamasına və eyni zamanda okeandan yuyulmuş qalıqların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər.

Bir mühitin yenidən qurulması

Fərqli heyvanlar və bitkilər yaşayış yerlərinin dəyişkən ehtiyaclarına malikdir; Beləliklə, cəmiyyətin mövcudluğunu müəyyən etmək üçün qalıqların müəyyən edilməsi keçmiş ekosistemlər haqqında məlumat verir. Bu məsələ tamamilə məhv olmuş bir faunanı (Yura dövrü Morrisonun dinozavrları kimi) təmsil edən yataqlar üçün daha da çətinləşir, ancaq Qərb Sahil Fosil Parkındakı qalıqlar 5 milyon illik 'sadəcə' olaraq qalır. Parkda qorunan növlərin əksəriyyəti özlərini məhv etsə də, müasir növlərlə sıx əlaqəlidir.

Bir heyvanı eyniləşdirmək baxımından, inamla eyniləşdirmək üçün bir insanın sümüklərinin 100% ehtiyacınız yoxdur. Bütöv skeletlər ümumiyyətlə tapılmadığı üçün xüsusilə Konzentrat-Lagerstättendə, sümüklərin bölündüyü və daşındığı yerlərdə çox vacibdir. Daşınma zamanı kiçik incə sümüklərin məhv edildiyi, daha qalın və möhkəm sümüklərin toxunulmaz qalma ehtimalı olduqda əlavə bir qorunma qərəzliyi olur. Bu çətinliklərə baxmayaraq, paleontoloqlar qədim icmanı təsəvvür etmək üçün sümükləri təsnifləşdirmək və müəyyənləşdirməkdə olduqca müvəffəq olurlar.

Qərb Sahilindəki Fosil Parkında tapılan heyvanlar, həm dəniz heyvanları (məsələn, möhür, megalodon köpək balığı, 4 növ pinqvin) və quru məməlilərinin (məsələn, qısa boyunlu zürafə, qardalvar) nəzərə alınaraq ərazinin quru və okean sərhədinə yaxın olduğunu göstərir. , hyena, hippo, mamont, antilop, üç barmaqlı at, sümüklü dişli pişik) birlikdə tapıldı. Qurbağaların əlavə olması (ən azı 8, bəlkə də yataqda 12 növün təmsil olunduğu) təmiz suyun dayandığını göstərir. Bir çox qurbağa növünün duzlu suya bir az dözümlülüyü olsa da, sırf dəniz mühitində yaşayan amfibiya mövcud deyil.

Sümük yatağı: Qərbi Sahil Fosil Parkında, Cənubi Afrikada nümayiş olunan sümük yatağı. Mərkəzdəki çənə sümüyü müasir zürafənin sönmüş bir qohumu olan Sivathere aid idi. Sətir 1 metrlik bir şəbəkəni işarələyir.

Karbon izotopları: Yaşla tanış olmaqdan daha çox

Daha ətraflı bir anlaşma sümüklərdə və dişlərdə qorunan karbon izotoplarını araşdırmadan gələ bilər. Əksər insanlar C-14 izotopu ilə tanış olduqları müddətdə tanış olmalarında istifadə olunur (aşağıda müzakirə bax), karbon daha yaygın və radioaktiv olmayan iki izotopa malikdir. C-12, karbonun ən çox yayılmış izotopudur, C-13 ikincil sabit izotopdur. Sabit olduqları üçün zamanla çürüməzlər.

Fərqli bitki qrupları, qədim heyvanların paleodieti üçün barmaq izi olaraq istifadə edilə bilən karbon izotoplarının fərqli nisbətlərinə malikdir. Bitkilərdəki karbon, sümük və diş qurmaq üçün istifadə olunur ki, bitkilərdəki nisbət onları istehlak edən heyvanların sümüklərində əks olunur.

Bu fərqli izotopik imzalar, bitkilərin istifadə etdiyi fərqli metabolik yollara bağlıdır. Bir çox otlar geoloji cəhətdən yaxındır və "C4 bitkiləri", ağaclar və ot bitkiləri isə "C3 bitkiləri" dir. Savannah həm C4, həm də C3 bitkilərindən ibarətdir, çünki ağaclar, kollar və otlar var. Digər tərəfdən bir meşə, əsasən C3 bitkisi olacaq. Cənubi Afrikaya xas olan bir flora, C3 olan fynbosdur (tələffüz olunur: "gözəlboza").

Əsasən C3 bitkisini istehlak edən bir heyvan, əsasən C4 ​​bitkisini yeyən heyvandan fərqli olaraq sümüklərində fərqli bir karbon izotop nisbəti olacaqdır. Düyünün qalıqları üzərində aparılmış analizlər (halqa məməliləri: itburnu, antilop, zürafə, donuzlar və s.) 5 milyon il əvvəl fosil parkında mövcud olan mühitin C3 bitkilərinin üstünlük təşkil etdiyini göstərir.

Polen

Izotopik analiz bölgənin otların üstünlük təşkil etmədiyini göstərsə də, ağac, kol və fynbosu ayırd edə bilmir. Xoşbəxtlikdən bitkilər tərəfindən buraxılan polen, adətən bol olur və çöküntülərdə yaxşı qorunur.

Polen, izotop nisbətlərindən fərqli olaraq, ərazidə olan bir bitki ailəsini və ya cinsi özünəməxsus şəkildə müəyyən edə bilər. Əlavə bir bonus olaraq, daha böyük bitkidən fərqli olaraq ağac və ya yarpaq kimi qalır, polen asanlıqla külək və su ilə aparılır və buna görə ayrı bir bitkinin yerindən geniş yayılır. Fərdi bitkidən heç vaxt fosil yarpağı tapa bilməsən də, onun polenini tapma ehtimalı daha çoxdur.

Fosil Parkındakı polen analizi göstərir ki, 5 milyon il əvvəl bölgədə ot bitkisi Ranunculaceae (məsələn, kərə yağı), Cyperaceae (çökəkliklər, məsələn, papirus), Asteraceae (məsələn, papatya) və Umbelliferae (məsələn, cəfəri, Kraliça Ananın krujevası) bitki ailələri daxil edilmişdir. Bu botanika ailələrinin birləşməsi sahil düzənlik yaşayış yerini yaratmaq üçün istifadə edilmişdir. Asteraceae, Chenopodiaceae (goosefoot) və Amaranthaceae (amaranth) bitki ailələrinin olması quru şəraitini əlavə olaraq qeyd etdi. Proteaceae ailəsinin (məsələn, protea) ağaclarından, həmçinin Podocarpus (məsələn, sarı ağac) və Olea (məsələn, zeytun və dəmir ağacı) nəslindən olan polen də mövcud idi.

Bütün bu tozcuqların olması fosilifer çöküntülərin yatırıldığı dövrdə bu bölgədə yaşayan bitki icmalarının mənzərəsini təqdim edir. Zamanında hansı bitki və heyvanın mövcud olduğunu bilmək, bundan sonra keçmiş mühiti göstərmək üçün istifadə edilə bilər.

The Goldilocks Yaş Tanışlığı Problemi

Karbon-14, köhnə materiallarla tanış olmaq üçün ən populyar bir üsul olan karbonun (təbii olaraq meydana gələn) radioaktiv izotopudur. Lakin qaya qeydlərinin böyük əksəriyyəti bu üsulla müəyyən edilə bilməz, çünki C-14-in yarı ömrü çox qısadır və orijinal üzvi materialın olmasını tələb edir (halbuki qalıqlaşma orijinal üzvi materialı daha çox yerlə əvəz edir. davamlı minerallar). Üzvi materialın 75.000 il yaşına gəlincə, nümunədə etibarlı ölçmək üçün C-14 çox az qalmışdır.

Kaliumun radioaktiv izotopu (K-40) C-14-dən daha uzun ömrü var və alovlu süxurlarda mövcuddur. Beləliklə, kalium və onun məhsulu Argon ilə əlaqəli texnikalardan 100.000 il əvvəl vulkanlardan çıxmış materiallarda istifadə edilə bilər (yarı ömrü uzun olduğu üçün bu texnikadan çox gənc material istifadə edilə bilməz, çünki bu qədər kiçik bir hissə var) orijinal kalium çürümüşdü ki, onu dəqiq ölçə bilmərik).

Təəssüf ki, Cənubi Afrika bu heyvanların öldüyü dövrdə vulkanik deyildi, buna görə çöküntüləri birbaşa kalium-argondan istifadə etməklə təyin etmək olmur. Bununla birlikdə, dəniz səviyyəsinin dəyişməsi, paleomaqnetizm və fosillərin nümunələri ilə əlaqəli digər üsullar çöküntülərin yaşını göstərmək üçün istifadə edilə bilər.

Əsrləri Fosillərlə əlaqələndirmək

Biostratiqrafiya, mövcud heyvan qalıqlarına əsaslanan qaya qeydlərini sifariş etmək üsuludur və fosilifer qayalarda yaş məhdudiyyətlərini təmin etmək üçün faydalı alternativdir. Donuzlar və fillər kimi bəzi heyvan nəsilləri (geoloji cəhətdən) sürətlə dəyişir, buna görə də bu heyvanların müxtəlif dəstlərini müəyyənləşdirmək qayaların yaşını təyin etməyə kömək edə bilər.

Fosil heyvanların ipuçları, 5.2 milyon il əvvəl Qərb Sahil Fosil Park çöküntülərinin yaşını məhdudlaşdırır. Suyan (donuz) Nyanzachoerus kanamensis həm Şərqi Afrikada, həm də qalıq parkında tapılmışdır. Şərqi Afrikada aktiv yırtıcı və əlaqəli vulkanik fəaliyyət sayəsində mütləq yaş tarixi (olduğu kimi bu sayda da saya bilərik), bu növ ilə əlaqələndirilmişdir. Donuz ailəsində geoloji cəhətdən sürətli dəyişikliklər yaşandığı üçün, növlər taparaq parkdakı çöküntülərin yaşı haqqında bir şey söyləyə bilərik.

Əlavə məlumat
1 İzotop təhlilləri və Misir tarixləri: Robert H. Tykot, 10-cu fəsildə: J.E. Staller, R.H. Tykot və B.F. Benz (redaktorlar), Qarğıdalı tarixi: Tarixə, dilçiliyə, biogeoqrafiyaya, ev təsərrüfatına və qarğıdalı təkamülünə çoxsaylı yanaşmalar, Akademik Mətbuat (Elsevier), 2009.
2 Keyptaun qayaları və mineralları: J.S. Compton, Cüt Mağaza Kitabları, Keyptaun, Cənubi Afrika, 112 səhifə, 2004.
3 CleanTOPO2: SRTM30 Plus Dünya yüksəliş məlumatları: Tom Patterson, ABŞ Milli Park Xidməti, 2013.
4 Gec Cenozoic Langebaanweg (LBW) paleeontoloji sahəsinin regional və qlobal konteksti: Cənubi Afrikanın qərb sahili: David L. Roberts və s., Earth-Science Reviews, Cild 106: 3-4, səhifələr 191-214, 2011.
5 Ətraf 5-5.2 Milyon İl əvvəl: Qərb Sahil Fossil Park veb saytında məqalə, sonuncu dekabr 2016-cı ildə əldə edildi.

Nəticələr

Bir mühitin yenidən qurulması çox vaxt incə detallara gələ bilər: sümüklərdəki izotopik imzalar, dişlərdəki mikroear naxışlar (dişlərin səthindəki cızıqlar heyvanın otlaq, brauzer və ya qarışıq rejimdə qidalandırıcı olub olmadığını göstərə bilər), çöküntülərdə polen yığılması. və s ...

Bu anda park Aralıq dənizi iqlimində mövcuddur və okeandan 10 km məsafədə yerləşir. Bütün birləşdirilmiş sübutlar, beş milyon il əvvəl Qərbi Sahil Fosil Parkının qədim Berg çayı Atlantikaya boşaldığı yerin yaxınlığında bir subtropik meşəlikdə olacağını göstərir.

Heyvan qalıqları mikroskopik və kimyəvi ipuçları ilə birləşərək heç bir insanın birbaşa bunun şahidi olmasına baxmayaraq bu bölgənin nə olduğu haqqında vahid bir şəkil yaradır. Məhz bu şəkildə geosentristlər Yer kürəsinin keçmiş həyatının və iqliminin sirlərini açır.

Bu gün bu fosilləri Cənubi Afrikadakı Qərbi Sahil Fosil Parkındakı yerində (yerində) görmək mümkündür və qonaqlar ələkdəki quşların, qurbağaların, kemiricilərin və bir çox digər kiçik heyvanların mikrofossillərini axtararaq ekoloji mənzərəni tamamlamağa da kömək edə bilərlər. ekranlar. Muzey kolleksiyalarına hər hansı bir tapıntı əlavə olunur - ziyarətçilərə özləri üçün nümunələr toplamağa icazə verilmir, çünki Cənubi Afrikada bütün fosillər dövlət tərəfindən qorunur.

West Coast Fossil Park

West Coast Fossil Park Cənubi Afrikanın Keyptaundan 120 km şimalda yerləşir. Onların veb saytında sayt haqqında geniş məlumatlar, ətraflı istiqamətlər, orada baş verən tədqiqatlarla bağlı məlumatlar, həmçinin təhsil animasiyalar və iş vərəqləri var. Bu məqalənin müəllifi Fosil Parkının meneceri Pippa Haarhoffa kömək və təşviq etdiyi üçün təşəkkür edir.

Müəllif haqqında

Alex Guth Michigan Texnoloji Universitetinin doktorantıdır və dissertasiyası Keniya Riftinin vulkanik təkamülünə həsr olunmuşdur. Geoloq sahə düşərgəsində məsləhətçisinə kömək etmək üçün bir neçə dəfə Cənubi Afrikanın Qərbi Keyp bölgəsinə səfər etdi və Afrikadakı araşdırmaları National Geographic ilə işləmək üçün bir sıra imkanlar açdı. Onun veb səhifəsinə baxıla bilər: //www.geo.mtu.edu/~alguth/