De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Massa-Extincties Sofie Van Den Audenaerde Jente Ottenburghs Jarl Bastianen.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Massa-Extincties Sofie Van Den Audenaerde Jente Ottenburghs Jarl Bastianen."— Transcript van de presentatie:

1 Massa-Extincties Sofie Van Den Audenaerde Jente Ottenburghs Jarl Bastianen

2 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • K-T extinctie : algemeen – Meest recente van de vijf grote extincties – Krijt – Tertiair grens = 65 MYA – Extincties : • Mariene reptielen • Vliegende reptielen • Dinosaurussen (beide orde’s) • Groot deel van de mariene invertebraten – (foraminifera, nannoplankton) – Overlevende taxa : • Landplanten • Krokodillen, slangen,… • Zoogdieren • Vele andere invertebraten

3 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Andere hypothesen voor de K-T extincties: – Oceanografische, atmosferische of klimaats- veranderingen (?) – Magnetische omkering – Supernova – …  geen consensus!

4 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Waarom zijn oorzaken zo moeilijk te achterhalen? – Biologische veranderingen in het fossielenbestand maken gegevens moeilijker interpreteerbaar: • Bijvoorbeeld: – In die K-T sedimenten variëren stabiele O- en C- isotopen – Maar dit kan ook een reflectie zijn van veranderingen in: » Saliniteit » Oxygenatie » Temperatuur » … –  moeilijk interpreteerbaar!

5 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • De hypothese van Alvarez et al: – Veranderingen in Iridium-concentraties als aanwijzing voor een asteroide-inslag: • Ir = Platinum-groep element • Ir = normaalgezien veel minder voorkomend in de aardkorst en -bovenmantel dan in extraterrestrisch materiaal • Ir = van meteoritisch stof wanneer meteorieten door de atmosfeer van de aarde passeren – Accumuleert dan in bodemlagen • Hoe zit het met Ir-concentraties op de K-T grens?

6 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Ir-concentraties op de K-T grens: – In twee secties gemeten (in kleilaag pelagische sedimenten): – Italië – Denemarken

7 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Wat wordt waargenomen in die pelagische sedimenten? – Andere samenstelling foraminifera tussen K en T – Extinctie van de meeste nannoplankton op die grens – Kleurverandering op overgang K en T (gepaard gaande met extincties) – Andere chemische samenstelling in grenslaag dan zowel de laag eronder als die erboven: • Onder andere een veel hogere Ir-concentratie!

8 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Ir veranderingen: – Italië • 28 elementen getest: – Allen zelfde patroon van abundantie – Behalve Ir = 30 keer hogere concentratie dan door toeval thv K-T grens – Patroon: » K = lage c » Begin T = enorme abrupte stijging in c !!! » Verderop in T = terug dalen naar achtergrondconcentratie

9 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Ir veranderingen: – Denemarken: • Laag heeft andere soortensamenstelling (onder andere meer bivalven) • MAAR : Patroon van Ir = wel hetzelfde !!!

10 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Waarom zulke hoge concentratie Ir thv van die K-T grens? – 1. inslag van een asteroide van >10 km doorsnede • Wereldwijd effect • Komt qua frequentie (waarop zulke inslagen kunnen voorkomen) overeen met de tijdstippen van de vijf grote extincties – 2. Fysische/chemische verandering in de oceaan waardoor er enorme hoeveelheden Ir uit geëxtraheerd werden • Maar dan moeten er grote hoeveelheden Ir in het oceaanwater voorgekomen hebben? …

11 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Hoge c Ir = van extraterrestrische oorsprong!!! – Van een supernova? • Nee, want: – Verhoudingen tussen Ir en Pu atomen – Verhoudingen tussen verschillende Ir atomen Verschillen van diegene die je zou verwachten bij een supernova (= van buiten ons zonnestelsel)

12 Extraterrestrische oorzaken voor de K-T extinctie • Hoge c Ir = van extraterrestrische oorsprong!!! – Van een asteroide inslag: • Enorme impact krater • Stof tot in de stratosfeer, rondom de hele aarde • Zonlicht zo verhinderd • Fotosynthese geblokkeerd • Voedselketens ingestort • Extincties!!!

13 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Asteroide impact hypothese: – Maar waar ligt nu die enorme krater? • Chicxulub krater in Yucatan (Mexico) – Maar komen de ouderdom en doorsnede van de krater overeen met de K-T grens massa-extinctie? – Om dit te testen  nieuwe boorkern in die krater : » Yaxcopoil-1 (Yax-1)

14 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Ouderdom van Yax-1? – Gedateerd in opper Krijt, – maar VOOR de K-T grens !!! • Hoe is dit te verklaren: – 1. Deze sedimenten werden afgezet door backwash in de krater ná de Chicxulub impact – 2. De Chixculub impact speelde zich vóór de K-T grens af, en veroorzaakte de massa-extinctie dus NIET

15 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Zijn die sedimenten afgezet door backwash en geeft dit zo een vertekend beeld bij de ouderdomsbepalingen? – Nee, want: • Backwash waardoor die sedimenten de reeds gevormde krater zouden opvullen impliceert: – Hoog-energetische stromingen voor erosie en transport van de partikels • Onder andere – de soortensamenstelling van foraminifera – De sedimenttypes – Het feit dat er aanwijzingen zijn van bioturbatie • in die lagen bewijzen het tegendeel; • De stroming die er toen heerste was zeer laag-energetisch

16 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Verschillende argumenten: – Polariteit • keert pas een tijd ná de K-T grens terug om – Iridium analyse • In deze studie is er geen Ir-anomalie? – Foraminifera • Abrupte verandering soortensamenstelling op K-T grens maar ook erna? – MAAR vroeg T bevat hiaten! – Dus er ontbreekt een interval op de K-T grens

17 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Hoewel er dus hiaten in de beschikbare gegevens zijn, willen Keller et al. toch besluiten dat de Chicxulub krater nog vóór de K-T grens werd gevormd • Dit heeft verschillende implicaties voor het interpreteren van de K-T massa-extinctie – Een multiple impact scenario!

18 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Multiple impact scenario: – Chicxulub impact op aarde ten tijde van het opperKrijt, maar vóór K-T grens – Andere impact kraters vóór K-T – Ir-anomaliën vóór K-T • Dit alles leidde tot: – Vulkanisme – Broeikas-effecten – Graduele afname van de soortendiversiteit • Maar nog geen massa-extincties!

19 Chicxulub impact gaat vooraf aan de K-T grens massa-extinctie • Multiple-impact scenario: – Al deze factoren tesamen leidden tot biotische stress, omgevingsveranderingen,… – K-T massa-extinctie zou dus volgens Keller et al slechts de druppel zijn die de emmer deed overlopen; – Het definitief instorten van een gemeenschap die al zwaar onder druk stond vóór K-T; – En dus niet een abrupte catastrofe die een einde betekende voor een stabiele gemeenschap

20 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Chicxulub impact  IR radiatie over hele aarde – Gedurende een aantal uur na de Chixculub impact – Door ballistisch terugkerende ejecta – Nog vóór de atmosferische verduistering – Hittegolf  Veroorzaakte wereldwijd branden – Differentiële overleving bij non-mariene vertebraten: • Waarom overleefden sommigen en anderen niet? • “Thermal sheltering hypothese” – Enkel dieren die konden schuilen voor de intense straling en hittegolf konden dit overleven

21 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Welke taxa konden hiertegen beschutting vinden? • Diegenen die schuilden: – Aan de voet van een enorme verticale klif (onder het gebladerte van een bos zou onvoldoende zijn) – Onder de grond of in holen – Onder water

22 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Temperatuur: – Hittegolf veroorzaakte temperatuursverhoging, maar niet zoveel dat dieren niet meer zouden kunnen ademen zonder schade aan hun weefsels – De straling zelf op hun huid zou letaal zijn, niet de temperatuursverhoging • Zuurstoftekort: – Zou geen effect hebben op dieren onder water, wel op bepaalde dieren die schuilden in holen

23 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Schuilplekken: – Onder de grond: • Straling dringt niet diep in de bodem – In holen en dergelijke – Onder water: • Straling wordt verstrooid aan het wateroppervlak • Momenten dat dieren bovenkomen om adem te halen zijn niet langdurig genoeg om letaal te zijn

24 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Wie overleeft dit ? – Kleine dieren: • Kunnen makkelijker schuilen • Hebben brede niche van voedselmogelijkheden • Hebben brede niche van habitatgebruik • Kunnen hun populatie heel snel laten toenemen (bv na bottleneck) – Koudbloedige dieren onder water: • Krokodillen • Amfibiën

25 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Wie overleeft dit ? – Dieren die eieren leggen in het water – Dieren die hiberneren – Vogels: • Sommigen hebben dit overleefd, oa: – Duikende vogels – Vogels die in holen kunnen schuilen • Bias in fossil record! – Kustvogels  betere omgeving voor fossilisering • Wat met emoe’s, fazanten,…? – Volgens de thermal-sheltering hypothese zouden deze waarschijnlijk te groot geweest zijn om te kunnen schuilen???

26 Overleving in de eerste uren van het Cenozoïcum (Tertiair): • Wie overleeft dit? – Planten die vegetatieve delen (zaden) onder de grond hebben – Insecten die poppen ondergronds hebben – … • Wie overleeft dit niet? – Onder andere dinosaurussen: • Geen duikende of holenbewonende leefwijzen • Dus ook geen beschutting voor IR radiatie

27 Periodiciteit in extincties • David M. Raup & J. John Sepkoski (1984)‏ – Periodiciteit van 26 miljoen jaar – • Colin Patterson & Andrew B. Smith (1987)‏ – Peridiociteit is taxonomisch artefact • Adam Lipowski (2005)‏ – Reden van periodiciteit

28 Raup & Sepkoski • Extinctie = continu proces – Of episodisch? • Massa extinctie = op relatief korte termijn toename van risico op extinctie

29 Raup & Sepkoski • Database met ongeveer 3500 families van mariene dieren • Familie als taxonomische unit? • Tijdschalen? – Odin – Harland

30 Raup & Sepkoski • Stratigrafische units gebaseerd op faunale turn-over (extincties)‏ • Maar ook extincties tussen grenzen

31 Raup & Sepkoski • Analyse – Fourier Analyse – Nonparametrische Testen – Best fit cycle

32 Raup & Sepkoski • Conclusie – Periodiciteit van 26 miljoen jaar • Implicaties – Fysische omgeving of extraterrestrische oorzaken?

33 Patterson & Smith • Periodiciteit is taxonomisch artefact – Monofyletische groepen kunnen uitsterven, niet-monofyletische groepen niet – Families als taxonomische unit • Monofyletisch → uitsterven • Arbitraire cut-off → taxonomisch artefact

34 Patterson & Smith • Zeven categoriën in database van Raup & Sepkoski: 1. Monofyletische groepen 2. Monofyletische groepen met foute datering 3. Parafyletische groepen 4. Polyfyletische groepen 5. Non-monofyletische groepen 6. Monotypische groepen 7. Niet-mariene families

35 Patterson & Smith • “Clade” en “Noise” componenten – Noise wordt veroorzaakt door verkeerde categoriën • Echinodermata: parafylie • Vissen: monotypische groepen • Beiden: foute datering • Clades alleen geplot → geen periodiciteit

36 Patterson & Smith • Conclusies – Raup & Sepkoski: 75% noise, 25% signaal – 5 van de 8 extinctiepieken → Noise – Geen periodiciteit

37 Patterson & Smith • Antwoord van Sepkoski (1987)‏ – Familie ≈ species • Familiale diversiteit correleert met verwachte soortendiversiteit • Niet-cladistische clades vinden patronen van diversiteit en extinctie (Monte Carlo simulaties)‏ – Meeste extinctiepieken komen overeen met gebeurtenissen uit biostratigrafische studies – Cladistische classificatie gebaseerd op fylogenetische symmetrie → extincties veranderen symmetrie

38 Lipowski • Oorzaken van extincties? – Kritische systemen – Externe stress op ecosysteem • Multispecies lattice model van een ecosysteem – Dynamiek van extincties – Mutatie – Competitie

39 Lipowski • Het model – Voorbeeld: alle predators hetzelfde (m=1) en geen mutaties (p=0)‏ – Als r (update snelheid van prooi en predator) > 0,11 → Actieve fase

40 Lipowski • Multispecies coexistentie • Grote predator invadeert systeem → afname aantal soorten → Predator zit zonder voedsel • Toename aantal prooien • Multispecies coexistentie •...

41 Massa-extincties en Macroevolutie • David Jablonski (2001) – Lessons from the past: evolutionary impacts of mass extinctions. • David Jablonski (2005) – Mass extinctions and macroevolution.

42 Evolutionaire Gevolgen van Massa-extincties • Verlies van soorten: – Marginaal en dominant – Belangrijke effecten lage extinctieratio’s onbelangrijk: • Vb. Abundantie, Species Richness,… – Overleving • Brede verspreiding op clade-niveau • Onafhankelijk van aanpassingen aan omgeving – T.o.v. hedendaags soortenverlies • Veel grotere aantallen • Verschil in soorten die uitsterven: – NU: Soortenarme clades en geografisch beperkte soorten – Big Five: Eerder at random

43 Evolutionaire Gevolgen van Massa-extincties • Ruimtelijke patronen: – Verschillen: • Extinctie-intensiteit • Verspreiding – Verband exctinctie- en invasieratio’s? • Afwezig • Drempelwaarde: – Onderlinge relatie verdwijnt – Massa-extinctiewaarden bereikt  zowel kwalitatief als kwantitatief verlies bepalend – Biotische homogenisatie: • Eliminatie endemische soorten  meer wijdverspreide soorten • Expansie ruimte  meer endemische taxa

44 Evolutionaire Gevolgen van Massa-extincties • Steeds voldoende overlevende taxa • Continuïteit en creativiteit: – Onafgebroken continuïteit • Vb. Paleozoische achteruitgang Trilobieten – Continuïteit met kenteringen • Vb. Ecologische expansie Angiospermen – Overleving zonder herstel (“Dead clade walking”) • Vb. Orde Spiriferoida (Brachiopoden) – Onverstoorde variatie • Vb. Radiatie zoogdieren

45 Evolutionaire Gevolgen van Massa-extincties • Voorspelbaarheid – Verwacht het onverwachte • Tijdschaal – Eerst verarming milieu en homogenisatie – Dan pas evolutionaire respons – Clades: verschillende duur herstelperiode • Geografie – Selectiviteit tijdens extinctie – Afwisseling na de extinctie

46 Evolutionaire Gevolgen van Massa-extincties • Conclusie: – Massa-extincties vinden plaats – Overleving onafhankelijk van biologisch succes – Extinctie promoot biotische afwisseling – Evoltionaire respons traag op menselijke tijdschaal

47 Massa-extincties en Macro-Evolutie • Intensiteit: – Exacte grootte en tijdspanne ongekend: gaten in fossiele data – Taxonomische standaardisatie : ↓ intensiteit – Kleine extinctiegolven: • Eerder variaties in overleving ipv extinctiemomenten

48 Massa-extincties en Macro-Evolutie • Selectiviteit: – Onafhankelijk van: • Overleving op organisme-, soort- en clade-niveau – Afhankelijk van: • Niet opbouwende selectiviteit: – Niet strikt random, ≠ onafhankelijke oorzaken – Willekeurige ipv tegengestelde overleving • Wijdverspreide geografische distributie

49 Massa-extincties en Macro-Evolutie • Herstel massa-extinctie: – Slachtoffers (soorten die uitsterven) – Overlevers (soorten die overleven): • Winnaars: soorten die abundant worden/blijven • Verliezers: soorten die marginaal worden/blijven – Hersteltijd > Duur Extinctie – Regionale verschillen Mollusca

50 Massa-extincties en Macro-Evolutie • Hiërarchie massa-extinctie: – Intense verandering richting selectie – Geen bedreiging voor de huidige visie op evolutie – Overleving op genus-niveau onafhankelijk van abundantie • Vb. Mariene bivalven bij Krijt/Tertiair-overgang – Verspreiding genera ≠ Verspreinding/tolerantie soorten

51 Massa-extincties en Macro-Evolutie • Conclusie Massa-extincties: – Evolutionaire effecten > simpele stijging in extinctie-intensiteit – Overleving : extinctie- en overlevingspatronen ≠ korte tijd • Vooruitzichten: – Vergelijking achtergrond >< massa-extincties – Indirecte effecten van extincties – Post-extinctieveranderingen >< normale situatie – Ruimtelijk variatie extincties/herstelperiodes beter bestuderen

52 Referenties • Alvarez L.W. et al Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction. Science 208: • Keller G. et al Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction. Proc. Natl. Acad. Sci. 101: • Robertson D.S. et al Survival in the first hours of the Cenozoic. Geol. Soc. Ann. Bull. 116: • Raup D.M. & Sepkoski J.J.Jr Periodicity of extinctions in the geologic past. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: • Patterson C. & Smith A.B Is the periodicity of extinctions a taxonomic artefact? Nature 330: (en reply van Sepkoski) • Lipowski A Periodicity of mass extinctions without an extraterrestrial cause. Phys. Rev. 71E. • Jablonski D Lessons from the past: evolutionary impacts of mass extinctions. Proc. Natl. Acad. Sci.98: • Jablonski D Mass extinctions and macroevolution. Paleobiology 31:


Download ppt "Massa-Extincties Sofie Van Den Audenaerde Jente Ottenburghs Jarl Bastianen."

Verwante presentaties


Ads door Google