Content
- Introducció
- Descobriment i desenvolupament del lloc
- Formant una Konzentrat-Lagerstätte
- Reconstruir un entorn
- Isòtops de carboni: més que una datació per edats
- Pol·len
- El problema de la data d’edat de Goldilocks
- Vinculació d’edats amb fòssils
- Conclusions
- Sobre l’autor
Reconstruir un entorn: Els científics combinen moltes proves per entendre el passat de la Terra. Els fòssils (A) mostren específicament quins animals vivien en una regió, mentre que els sediments que envolten els ossos proporcionen pistes importants sobre l’entorn deposicional. Es poden analitzar els ossos per a les seves composicions isotòpiques, la qual cosa està influenciada per les plantes que l’animal consumeix en vida (B). A més, el pol·len alliberat de plantes tendeix a ser fàcilment conservat en el registre geològic, proporcionant un registre detallat de les comunitats florals passades.Tots aquests elements d’evidència es poden combinar per crear reconstruccions detallades d’ambients que van existir fa milions d’anys (C).
Parc fòssil de la Costa Oest: S'amplia el mapa de localització que mostra l'elevació d'Àfrica (1) amb la regió del Cap Occidental de Sud-àfrica (2). Al mapa 2, l'estrella taronja sud és la ubicació de Ciutat del Cap, i l'estrella blava nord representa el parc fòssil de la Costa Oest. La regió 3 del subconjunt s'amplia per mostrar les condicions actuals del nivell del mar (3A) i la situació de fa 5,2 milions d'anys, quan el nivell del mar era ~ 30 metres més alt que l'actual (3B). Aleshores, el lloc ocupat pel parc fòssil hauria estat a prop de la costa on l’antic riu Berg va buidar-se a l’Atlàntic. El mapa base de l’elevació d’Àfrica prové del conjunt de dades CleanTOPO2 i les imatges per satèl·lit són Landsat GeoCover cap al 2000.
Introducció
Com sabem com era l’antiga Terra abans que la gent estava al voltant per presenciar i registrar condicions? Una de les principals maneres en què els geocientífics desgranen els climes i ecosistemes passats és mitjançant estudis detallats de jaciments que contenen les restes conservades de plantes i animals antics.
La formació de fòssils és generalment rara, per la qual cosa és científicament valuós trobar butxaques de restes fòssils concentrades o molt detallades. Els dipòsits de fòssils que destaquen per la seva diversitat o detall s’anomenen Lagerstätten (alemany per a “motherlode” o “lloc d’emmagatzematge”), que es poden dividir en dos tipus principals.
Konservat-Lagerstätten són llocs on es troben els detalls excel·lents d'un organisme conservat (noteu la similitud entre l'equivalent en anglès i en cursiva anglès). En aquests llocs, les parts toves d’un organisme, que normalment decauen, es registren com a impressions o pel·lícules de carboni. Exemples coneguts d'aquest tipus de dipòsits són la esquista de Burgess a la Colúmbia Britànica i la formació del riu verd als Estats Units occidentals.
La segona varietat és la Konzentrat-Lagerstätte, que és una ubicació on hi ha un gran concentració d’ossos. Si bé aquests llocs no ofereixen molts detalls excel·lents sobre els organismes, poden proporcionar una visió d'un antic ecosistema mitjançant la concentració dels ossos dels animals que normalment es distribuirien per una àmplia zona. Entre els exemples destaquen les exposicions en formació de Morrison, en edat juràssica, al monument nacional del dinosaure a Utah, i el llit oscat de Sharktooth Hill, de 15 a 16 milions d'anys, a Califòrnia.
Un altre exemple de Konzentrat-Lagerstätten es troba als dipòsits de sediments de la Formació Langebaanweg al parc de fòssils de la Costa Oest de Sud-àfrica. Les nombroses restes dins d’aquests llits fòssils proporcionen informació important sobre les comunitats biològiques i el clima de la regió fa uns 5 milions d’anys.
Descobriment i desenvolupament del lloc
Originalment una mina de fosfats, els fòssils es van descobrir a finals dels anys cinquanta. Els fosfats s’extreuen avui principalment per al seu ús en fertilitzants i l’àcid fosfòric s’utilitza habitualment en begudes refrescants. Tot i això, aquestes roques van ser minades inicialment per utilitzar-les en armaments de la Segona Guerra Mundial.
Els dipòsits de fosfat sedimentaris es produeixen en regions d’alta productivitat biològica marina, com els moderns prestatges continentals. A causa del canvi de condicions, el nivell del mar en aquest cas, les regions abans submarines estan ara exposades a terra i són accessibles per a la detecció i l’excavació. L’explotació activa del lloc fòssil va cessar el 1993 quan es va tancar la mina i la zona on s’havien descobert els fòssils es va deixar de banda com a Monument Nacional (aviat es convertiria en Patrimoni Nacional). L’activitat minera pot haver destruït el 80% dels fòssils en aquest lloc, però encara s’estima que hi ha un milió d’exemplars conservats a les col·leccions del museu sud-africà d’Iziko.
Roca fosfàtica amb material orgànic: Una escala de centímetres al costat de la roca fosfàtica. Els grans vermells representen el material orgànic fosfatitzat. Foto d’Alexandra Guth.
Formant una Konzentrat-Lagerstätte
És freqüent visualitzar el procés de fossilització com un sol animal que mor i després ser enterrat al seu lloc. Mentre que alguns animals van morir directament a les planes inundables que existien al lloc, moltes de les restes del parc de fòssils de la Costa Oest van ser traslladades i concentrades per aigua en aquesta única ubicació al llarg del temps.
Probablement l '"avantpassat" del riu Berg es va buidar a l'Atlàntic a prop del parc actual quan es van dipositar els ossos. Una barra de sorra en alta mar ha pogut evitar que les restes fossin arrossegades cap al mar i també hauria actuat simultàniament per atrapar les restes que es van endinsar des de l'oceà.
Reconstruir un entorn
Diferents animals i plantes tenen necessitats d'hàbitat variades; així, identificar les restes per establir quina comunitat està present proporciona pistes sobre ecosistemes passats. Aquesta tasca es fa més difícil per als dipòsits que representen una fauna totalment extingida (com els dinosaures de la formació del Jurassic Morrison), però les restes del parc de fòssils de West Coast tenen un "mer" de 5 milions d'anys. Si bé la majoria de les espècies conservades al parc s’extingeixen, estan estretament relacionades amb les espècies modernes.
En termes d’identificar un animal, no necessiteu el 100% dels ossos d’un individu per identificar-lo amb seguretat. Això és particularment important, ja que no es troben habitualment esquelets sencers, especialment a Konzentrat-Lagerstätten on els ossos han estat desarticulats i transportats. Sovint hi ha un biaix addicional de preservació, on es destrueixen petits ossos delicats durant el transport, mentre que els ossos més gruixuts i resistents són més propensos a romandre intactes. Malgrat aquestes dificultats, els paleontòlegs tenen molt èxit en classificar i identificar els ossos per a representar l’antiga comunitat.
Els animals trobats al parc fòssil de West Coast indiquen que la zona es trobava a prop del límit de la terra i l’oceà, atès que tant animals marins (per exemple, foques, tauró megalodon, 4 espècies de pingüins) com mamífers terrestres (per exemple, girafa de coll curt, aardvark Es va trobar juntament hiena, hipopòtam, mamut, antílope, cavall de tres dits, gat dentat de sabre). La presència addicional de granotes (almenys 8, potser fins a 12 espècies estan representades als dipòsits) indica que hi ha d’haver estat aigua dolça en peu. Si bé moltes espècies de granota presenten certa tolerància a l’aigua salada, no hi ha amfibis coneguts que habitin hàbitats purament marins.
Llit ossi: El llit ossi in situ situat al parc de fòssils de West Coast, Sud-àfrica. L’os de la mandíbula al centre pertanyia a una Sivathere, un parent extingit de la girafa moderna. La corda marca una quadrícula d’1 metre.
Isòtops de carboni: més que una datació per edats
Una comprensió més detallada pot originar-se en examinar els isòtops de carboni conservats en ossos i dents. Si bé la majoria de les persones coneixen l’isòtop C-14 a causa del seu ús en les restes de datació recents (vegeu la discussió a continuació), el carboni té dos isòtops més comuns i no radioactius. C-12 és l’isòtop més comú del carboni, sent el C-13 un isòtop estable secundari. Com que són estables, no decauen amb el pas del temps.
Els diferents grups vegetals tenen diferents proporcions d’isòtops de carboni que es poden utilitzar com a empremta digital per al paleodiet d’animals antics. El carboni de les plantes s’utilitza per construir ossos i dents, de manera que les relacions de les plantes es reflecteixen en els ossos dels animals que les consumeixen.
Aquestes diferents signatures isotòpiques es deuen a les diferents vies metabòliques utilitzades per les plantes. Moltes herbes són geològiques recents i són “plantes C4”, mentre que els arbres i les plantes herbàcies són “plantes C3”. Una sabana està composta tant per plantes C4 com C3, ja que hi ha arbres, arbustos i herbes. Per contra, un bosc serà predominant les plantes C3. Una flora única a Sud-àfrica és el fynbos (pronunciat: "fineza"), que també és C3.
Un animal que consumeixi majoritàriament plantes C3 tindrà una proporció d’isòtops de carboni als seus ossos que un animal que menja majoritàriament plantes C4. Les anàlisis realitzades sobre les restes dels ungulats (mamífers arrebossats: hipopòtams, antílope, girafa, porcs, etc ...) indiquen que l’entorn present al parc fòssil fa 5 milions d’anys estava dominat per plantes C3.
Pol·len
Si bé l’anàlisi isotòpica va indicar que la regió no estava dominada per les pastures, no es podia diferenciar entre arbres, arbustos i fínbos. Afortunadament, el pol·len alliberat per les plantes és normalment abundant i ben conservat en els sediments.
El pol·len, a diferència dels isòtops, pot identificar de manera exclusiva una família o un gènere de plantes que hi havia presents a la zona. Com a avantatge addicional, a diferència de les restes de plantes més grans com la fusta o les fulles, el pol·len es transporta fàcilment pel vent i l'aigua i, per tant, es proposa àmpliament des de la ubicació d'una planta. Encara que mai no trobeu una fulla fòssil d’una planta individual, és molt més probable trobar el seu pol·len.
L’anàlisi del pol·len del parc dels fòssils indica que la regió de fa cinc milions d’anys incloïa les herbacees Ranunculaceae (p. Ex. Papallones), Cyperaceae (sedges, per exemple papir), Asteraceae (per exemple margarides) i Umbelliferae (per exemple, julivert, encaix de la reina Anna). La combinació d’aquestes famílies botàniques es va utilitzar per inferir un hàbitat litoral litoral. La presència de les famílies vegetals de les Asteraceae, les Chenopodiaceae (picar oca) i les Amaranthaceae (amarant) van indicar les condicions més seques. El pol·len dels arbres de la família Proteaceae (per exemple, protea), així com dels gèneres Podocarpus (per exemple, llenya groga) i Olea (per exemple, olivera i llenya) també van ser presents.
La presència de tot aquest pol·len proporciona una imatge de les comunitats vegetals que habitaven aquesta regió en el moment en què es dipositaven els sediments fòssils. Saber quines plantes i animals eren presents en aquell moment es pot fer servir per indicar l'entorn passat.
El problema de la data d’edat de Goldilocks
El carboni 14 és l’isòtop radioactiu (naturalment) de carboni que és el mètode més conegut popularment per a la datació de materials antics. Tot i això, la gran majoria del registre rupestre no es pot datar amb aquesta tècnica, ja que la semivida de C-14 és massa curta i també requereix la presència del material orgànic original (mentre que, la fosilització substitueix el material orgànic original per un altre. minerals duradors). Quan el material orgànic té 75.000 anys, queda poc a la C-14 a la mostra per mesurar de forma fiable.
L’isòtop radioactiu del potassi (K-40) té una semivida molt més llarga que la C-14 i està present a les roques ígnies. Així, les tècniques que involucren el potassi i el seu producte fill Argon, es poden utilitzar en materials que van ser erupcionats dels volcans fa més de 100.000 anys (perquè la semivida és tan llarga, aquesta tècnica no es pot utilitzar en materials molt joves perquè una fracció tan petita) del potassi original ha decaigut que no es pot mesurar amb precisió).
Malauradament, Sud-àfrica no va estar activament volcànicament durant el període de la mort d’aquests animals, per la qual cosa els sediments no es poden datar directament amb l’argon potàssic. No obstant això, es poden utilitzar altres mètodes que impliquen patrons de canvi de nivell del mar, paleomagnetisme i fòssils per indicar l’edat dels sediments.
Vinculació d’edats amb fòssils
La biostratigrafia és un mètode per ordenar el registre de roques basat en les restes animals presents, i és una alternativa útil per proporcionar restriccions d’edat a les roques fòssils. Alguns llinatges animals, com els porcs i els elefants, semblen canviar ràpidament (en un sentit geològic), de manera que identificar diferents conjunts d’aquests animals pot ajudar a identificar l’edat de les roques.
Els indrets d’animals fòssils restringeixen l’edat dels sediments del parc fòssil de la Costa Oest fins fa uns 5,2 milions d’anys. S'ha trobat el suí (porc) Nyanzachoerus kanamensis tant a l'Àfrica de l'Est com al parc fòssil. A causa de la divulgació activa i l'activitat volcànica associada a l'Àfrica oriental, s'ha associat una data d'edat absoluta (com ara, podem clavar-ne un número). Atès que la família de porcs experimentava canvis ràpids geològicament, en trobar aquesta espècie podem dir alguna cosa sobre l’edat dels sediments al parc.
Conclusions
Reconstruir un entorn sovint pot arribar a obtenir detalls excel·lents: signatures isotòpiques als ossos, patrons de microvestes a les dents (rascades a la superfície de les dents poden indicar si l’animal era un pastor, un navegador o un alimentador de mode mixt), muntatges de pol·len en sediments. , etc ...
Actualment, el parc existeix en un clima mediterrani i està situat a més de 10 km de l’oceà. Totes les evidències combinades indiquen, però, que fa cinc milions d’anys el parc fòssil de la Costa Oest hauria existit en un bosc subtropical a prop d’on es va buidar un antic riu Berg a l’Atlàntic.
Les restes animals combinades amb pistes microscòpiques i químiques creen una imatge cohesionada de com era aquesta regió, tot i que no hi havia cap ésser humà al voltant per presenciar-la directament. D’aquesta manera, els geocientífics desentenen els misteris de la vida i del clima passats de la Terra.
Avui, aquests fòssils es poden veure in situ (al seu lloc) al parc de fòssils de West Coast, a Sud-àfrica, i els hostes poden fins i tot ajudar a completar la imatge ambiental buscant microfòssils d'aus, granotes, rosegadors i molts altres petits animals en tamís. pantalles. A les col·leccions del museu s’hi afegeixen cap troba: els visitants no poden recollir exemplars per si mateixos, ja que tots els fòssils estan protegits per l’estat de Sud-àfrica.
El parc fòssil West Coast es troba a 120 km al nord de Ciutat del Cap, a Sud-àfrica. El seu lloc web conté informació abundant sobre el lloc, indicacions detallades, informació sobre la investigació que hi ha, així com animacions i fulls de treball educatius. L’autora d’aquest article voldria agrair a la gerent del Parc Fòssil, Pippa Haarhoff, la seva ajuda i ànim.
Sobre l’autor
Alex Guth és doctor en la Universitat Tecnològica de Michigan, i la seva tesi s'ha centrat en l'evolució volcànica del Kenya Rift. Ha visitat diverses vegades la regió del Cap Occidental de Sud-àfrica per assistir al seu assessor en campaments de geologia i les seves investigacions a l’Àfrica han donat lloc a diverses oportunitats de treballar amb National Geographic. Podeu veure el seu lloc web a: http://www.geo.mtu.edu/~alguth/