Съдържание
- Въведение
- Откриване и развитие на сайта
- Формиране на Konzentrat-Lagerstätte
- Реконструкция на среда
- Въглеродни изотопи: повече от възрастови запознанства
- цветен прашец
- Проблемът за запознанства на възраст Goldilocks
- Свързване на вековете с вкаменелости
- Заключения
- за автора
Реконструкция на среда: Учените съчетават много доказателства, за да разберат миналото на Земята. Вкаменелости (A) показват конкретно кои животни са живели в даден регион, докато утайките около костите дават важни указания за мястото на отлагане. Костите могат да бъдат допълнително анализирани за техните изотопни състави, което се влияе от това, какви растения консумира животното, докато е живо (В). Освен това прашецът, освободен от растенията, обикновено се запазва в геоложкия запис, като предоставя подробен запис на минали цветни общности.Всички тези доказателства могат да бъдат комбинирани за създаване на подробни реконструкции на среди, съществували преди милиони години (C).
Фосилен парк на Западното крайбрежие: Карта на местоположението, показваща възвишението на Африка (1) с региона на Западния нос на Южна Африка (2). На карта 2 южната оранжева звезда е местоположението на Кейптаун, а северната синя звезда представлява фосилния парк на Западното крайбрежие. Подмножеството 3 се разширява, за да покаже настоящите условия на морското равнище (3A) и ситуацията преди 5,2 милиона години, когато морското равнище беше с ~ 30 метра по-високо от сегашното (3B). По това време мястото, заето от парка на изкопаемите, щеше да е близо до брега, където древната река Берг се изпразваше в Атлантическия океан. Базовата карта на повдигането на Африка е от набора от данни CleanTOPO2, а сателитните изображения са на НАСА Landsat GeoCover около 2000 г.
Въведение
Как да разберем каква е била древната Земя, преди хората да са били наоколо, за да станат свидетели и да записват условия? Един от основните начини геолозите да разгадаят миналия климат и екосистемите е чрез провеждане на подробни проучвания на находища, които съдържат запазените останки от древни растения и животни.
Образуването на вкаменелости обикновено е рядко срещано явление, така че намирането на джобове от концентрирани или силно подробни останки от изкопаеми е научно ценно. Изкопаемите находища, които се отличават с разнообразието или детайлите си, се наричат Lagerstätten (на немски за „motherlode“ или „място за съхранение“), които могат да бъдат разделени на два основни типа.
Konservat-Lagerstätten са места, където са фините детайли на организма консервирания (обърнете внимание на сходството между немския и курсивния английски еквивалент). В такива места меките части на организма, които обикновено се разпадат, се записват като впечатления или въглеродни филми. Добре известни примери за такива находища са Бърджисската шисти в Британска Колумбия и Формирането на Зелената река в Западна САЩ.
Вторият сорт е Konzentrat-Lagerstätte, който е място, където има голям концентрация от кости. Въпреки че тези места не предоставят много фини подробности за организмите, те могат да дадат представа за древна екосистема, като концентрират костите на животните, които обикновено се разпространяват в широка зона. Примерите включват експозицията на морисънската формация на възраст от юра към националния паметник на динозаврите в Юта и костното легло на костите Хилктоут на 15-16 милиона години в Калифорния.
Друг пример за Konzentrat-Lagerstätten е открит в седиментните отлагания на формацията Langebaanweg в изкопаемия парк на Западното крайбрежие в Южна Африка. Многобройните останки в тези изкопаеми легла предоставят важна информация за биологичните общности и климата на региона преди около 5 милиона години.
Откриване и развитие на сайта
Първоначално фосфатна мина, фосилите са открити в края на 50-те години. Днес фосфатите се добиват главно за използването им в торове, а фосфорната киселина обикновено се използва в безалкохолните напитки. Тези скали обаче първоначално са добивани за използване във въоръженията от Втората световна война.
Седиментните фосфатни находища се произвеждат в райони с висока морска биологична производителност, като съвременните континентални рафтове. Поради променящите се условия, морското равнище в този случай районите, които преди са били под водата, сега са изложени на сушата и са достъпни за откриване и разкопки. Активното добив на изкопаемия обект е прекратено през 1993 г., когато рудникът се затвори и районът, в който бяха открити вкаменелости, беше заделен като национален паметник (скоро ще стане национално наследство). Минна дейност може да е унищожила 80% от вкаменелостите на този обект, но все още има приблизително 1 милион екземпляра, запазени в колекциите на южноафриканския музей Изико.
Фосфатна скала с органичен материал: Сантиметрова скала до фосфатна скала. Червените зърна представляват фосфатиран органичен материал. Снимка на Александра Гут.
Формиране на Konzentrat-Lagerstätte
Обичайно е процесът на фосилизация да се визуализира като едно животно умира и след това да бъде погребан на място. Докато някои животни умирали директно върху заливите, които преди са съществували на мястото, много от останките в фосилния парк на Западното крайбрежие са били преместени и концентрирани от водата на това единствено място във времето.
Вероятно „прародителят“ на река Берг се изпразва в Атлантическия океан близо до днешния парк, когато костите са депонирани. Офшорният пясъчен бар може да е запазил остатъците от изхвърлянето му в морето, а може и едновременно да е действал за улавяне на останки, измити от океана.
Реконструкция на среда
Различните животни и растения имат разнообразни нужди от местообитания; по този начин, идентифицирането на останките, за да се установи каква общност присъства, предоставя улики за минали екосистеми. Тази задача става по-трудна за находища, които представляват напълно изчезнала фауна (като динозаврите от формацията на Юрската Морисън), но останките от изкопаемия парк на Западното крайбрежие са на възраст само 5 милиона години. Докато повечето видове, запазени в парка, са изчезнали, те са тясно свързани със съвременните видове.
По отношение на идентифицирането на животно не са ви необходими 100% от костите на човек, за да го идентифицирате уверено. Това е особено важно, тъй като не се срещат цели скелети, особено в Konzentrat-Lagerstätten, където костите са дезартикулирани и транспортирани. Често има допълнително пристрастие към запазване, при което по време на транспортиране се разрушават малки деликатни кости, докато по-дебелите и по-здрави кости са по-склонни да останат непокътнати. Въпреки тези трудности, палеонтолозите са доста успешни в класифицирането и идентифицирането на костите, за да представят древната общност.
Животните, открити в фосилния парк на Западното крайбрежие, показват, че районът е бил близо до границата на сушата и океана, като се има предвид, че както морските животни (напр. Тюлен, мегалодонова акула, 4 вида пингвин), така и сухопътните бозайници (напр. Жираф с къс врат , хиена, хипопот, мамут, антилопа, трикрак кон, саблезъба котка) са открити заедно. Допълнителното присъствие на жаби (най-малко 8, може би 12 вида са представени в находищата) показва, че трябва да е имало постоянна прясна вода. Докато много видове жаби проявяват известна толерантност към солената вода, няма известни земноводни, които обитават чисто морски местообитания.
Костно легло: Костното легло на място, показано в фосилния парк на Западното крайбрежие, Южна Африка. Челюстната кост в центъра е принадлежала на Сиватер, изчезнал роднина на съвременната жирафа. Низът маркира 1-метрова решетка.
Въглеродни изотопи: повече от възрастови запознанства
По-подробно разбиране може да дойде от изследването на въглеродните изотопи, запазени в костите и зъбите. Въпреки че повечето хора са запознати с изотопа на С-14 поради използването му в датирането на последните останки (вижте дискусията по-долу), въглеродът има два изотопа, които са по-често срещани и не са радиоактивни. С-12 е най-разпространеният изотоп на въглерода, като С-13 е вторичен стабилен изотоп. Тъй като са стабилни, те не разлагат с времето.
Различните растителни групи имат ясно изразени съотношения на въглеродни изотопи, които могат да бъдат използвани като пръстов отпечатък за палеодиета на древните животни. Въглеродът в растенията се използва за изграждане на кости и зъби, така че съотношенията в растенията се отразяват в костите на животните, които ги консумират.
Тези различни изотопни подписи се дължат на различните метаболитни пътища, използвани от растенията. Много треви са геоложки и са „C4 растения“, докато дърветата и тревистите растения са „C3 растения“. Савана е съставена от растения С4 и С3, тъй като има дървета, храсти и треви. От друга страна гора ще бъде предимно С3 растения. Флора, уникална за Южна Африка, е финбосът (произнася се: „фина боза“), който също е C3.
Животно, което консумира предимно растения С3, ще има различно съотношение на въглеродните изотопи в костите си, отколкото животно, което яде предимно С4 растения. Анализ, направен върху останките на копитни животни (копитни бозайници: хипопоти, антилопи, жирафи, прасета и др.), Показва, че средата, присъстваща в фосилния парк преди 5 милиона години, е била доминирана от растения С3.
цветен прашец
Докато изотопният анализ показва, че регионът не е доминиран от треви, той не може да направи разлика между дървета, храсти и финбоси. За щастие прашецът, който се отделя от растенията, обикновено е изобилен и добре запазен в седименти.
Поленът, за разлика от изотопните съотношения, може еднозначно да идентифицира растително семейство или род, който е присъствал в района. Като допълнителен бонус, за разлика от по-големите растителни останки като дърво или листа, цветен прашец лесно се пренася от вятър и вода и по този начин се разпространява широко от местоположението на отделно растение. Макар че никога няма да намерите вкаменелост от отделно растение, много по-вероятно е да намерите полените му.
Анализът на цветен прашец в парка на фосилите показва, че регионът преди 5 милиона години включва тревисти семейства растителни Ranunculaceae (напр. Лютички), Cyperaceae (осоци, напр. Папирус), Asteraceae (например маргаритки) и Umbelliferae (например магданоз, дантела на кралица Ан). Комбинацията от тези ботанически фамилии се използва за извеждане на обитаване на крайбрежната равнина. Наличието на семейства растения Asteraceae, Chenopodiaceae (гъши гъст) и Amaranthaceae (амарант) допълнително посочва по-сухи условия. Полен от дървета от семейство Proteaceae (например протеа), както и родовете Podocarpus (напр. Жълто дърво) и Olea (например маслиново и желязо), също присъства.
Наличието на целия този прашец дава картина на растителните съобщества, които са обитавали този регион по времето, когато са се отлагали изкопаемите седименти. Знаейки кои растения и животни са присъствали по това време, след това може да се използва за обозначаване на миналата среда.
Проблемът за запознанства на възраст Goldilocks
Въглерод-14 е (срещащият се в природата) радиоактивен изотоп на въглерод, който е най-популярният метод за датиране на стари материали. Въпреки това, по-голямата част от скалните записи не могат да бъдат датирани с тази техника, тъй като полуживотът на С-14 е твърде кратък и също изисква наличието на оригиналния органичен материал (като има предвид, че фосилизацията замества оригиналния органичен материал с повече трайни минерали). По времето, когато органичният материал е на възраст 75 000 години, в пробата е останало твърде малко С-14, за да може надеждно да се измери.
Радиоактивният изотоп на калий (К-40) има много по-дълъг полуживот от С-14 и присъства в магматични скали. По този начин, техники, включващи Калий и дъщерния му продукт Аргон, могат да се използват върху материали, изригнали от вулкани преди повече от 100 000 години (тъй като полуживотът е толкова дълъг, тази техника не може да се използва върху много млад материал, тъй като толкова малка фракция от първоначалния калий се разложи, че не можем да го измерим точно).
За съжаление, Южна Африка не е била вулканично активна по времето, когато тези животни са умрели, така че утайките не могат да бъдат датирани директно с помощта на калиев аргон. Въпреки това, други методи, включващи модели на изменение на морското равнище, палеомагнетизъм и фосили, могат да бъдат използвани за посочване на възрастта на утайките.
Свързване на вековете с вкаменелости
Биостратиграфията е метод за подреждане на скалния запис въз основа на наличните животински останки и е полезна алтернатива за осигуряване на възрастови ограничения на фосилиферните скали. Някои животински линии като прасетата и слоновете изглежда се променят бързо (в геоложки смисъл), така че идентифицирането на различни групи от тези животни може да помогне да се определи възрастта на скалите.
Улиците от изкопаеми животни ограничават епохата на седиментите в фосилните паркове на Западното крайбрежие до около 5,2 милиона години. Суидът (прасе) Nyanzachoerus kanamensis е открит както в Източна Африка, така и в фосилния парк. Поради активния разрив и свързаната с него вулканична активност в Източна Африка, абсолютната възрастова дата (както в, можем да прикрепим число към нея) се свързва с този вид. Тъй като семейството на свине претърпя геологически бързи промени, като открием този вид, можем да кажем нещо за възрастта на утайките в парка.
Заключения
Реконструирането на среда често може да се сведе до фини детайли: изотопни подписи в костите, модели на микровълни по зъбите (драскотини по повърхността на зъбите могат да показват дали животното е било грейзер, браузър или устройство за смесено хранене), поленови сглобки в утайки и т.н. ...
В момента паркът съществува в средиземноморски климат и се намира на над 10 км от океана. Всички комбинирани доказателства обаче сочат, че преди пет милиона години фосил паркът на Западното крайбрежие би съществувал в субтропична гора, близо до мястото, където древна река Берг се изпразва в Атлантическия океан.
Останките от животни, комбинирани с микроскопични и химични улики, създават сплотена картина на това какъв е този регион, въпреки че никой човек не е бил наоколо, който да го наблюдава пряко. По този начин геолозите разгадават мистериите на миналия живот и климата на Земята.
Днес тези вкаменелости могат да се видят in situ (на място) в изкопаемия парк на Западното крайбрежие в Южна Африка и гостите дори могат да помогнат за завършване на екологичната картина, като търсят микросиби на птици, жаби, гризачи и много други малки животни на сито. екрани. Всякакви находки се добавят към музейните колекции - посетителите нямат право да събират образци за себе си, тъй като всички вкаменелости са защитени от държавата в Южна Африка.
Фосил паркът на Западното крайбрежие се намира на 120 км северно от Кейптаун в Южна Африка. Техният уебсайт съдържа изобилна информация за сайта, подробни указания, информация относно изследванията, които се случват там, както и образователни анимации и работни листове. Авторът на тази статия би искал да благодари на управителя на парк „Фосили“ Пипа Хаархоф за помощта и насърчението.
за автора
Алекс Гут е завършила докторска степен от Технологичния университет в Мичиган, а дисертацията й се фокусира върху вулканичната еволюция на Кенийския пролом. Тя няколко пъти е посещавала региона на Западен Кейп в Южна Африка, за да помогне на своя съветник в полевия лагер по геология, а нейните изследвания в Африка доведоха до няколко възможности за работа с National Geographic. Нейният уебсайт може да бъде видян на: http://www.geo.mtu.edu/~alguth/