Veranderende klimaat en levens omstandigheden
Ging het fossiel van de maand januari vooral over varens, nu gaat het o.a. over het klimaat en omstandigheden die er mede de oorzaak van waren dat de plantengroei in die tijd zo enorm kon ontwikkelen. Een wereldwijde daling van het zeeniveau aan het einde van de Devoon-periode, werd aan het begin van het Carboon tenietgedaan door een transgressie (relatieve zeespiegel stijging). Rond de evenaar, waar Noordwest Europa toen lag, hadden zich warme zeeën gevormd met rivierdelta’s en mangrove-vegetatie. In die zeeën werden afzettingen voor latere gesteenten gedeponeerd.
Door de hoge concentratie CO2 in de atmosfeer was op het land uitbundige plantengroei mogelijk, waaruit uitgestrekte tropische moerassen ontstonden. Hierin vond veenvorming plaats; de basis voor de latere steenkool. Tegelijkertijd ontstonden op het zuidelijk halfrond ijskappen. De aarde kwam daarmee in een ijstijd, de Laat-Paleozoïsche ijstijd genoemd, die tot in het Perm voortduurde. Deze gebeurtenissen hielden verband met elkaar. Door de enorme hoeveelheid planten vond veel fotosynthese plaats, waarbij kooldioxide aan de atmosfeer werd onttrokken en zuurstof werd toegevoegd. Daar kooldioxide een belangrijk broeikasgas is, moet de gemiddelde temperatuur zijn gedaald waardoor ook de ijskap van de Zuidpool kon groeien.
Rond de evenaar bleef het warm. Het Carboon was een tijdperk met grote klimaatverschillen, enigszins vergelijkbaar met de huidige tijd. Grote delen van de Carboon-bekkens werden gevuld met afzettingen, van rivierdelta’s vooral zand, of met kalk uit ondiepe zeeën. Afzettingen gevormd in het Dinantien (Onder Carboon) bestaan dus grotendeels uit zand en kalksteen, soms met grote hoeveelheden fossielen van o.a. crinoïden (zeelelies) en Brachiopoden.
De afzettingen uit het Silesien (Boven Carboon) bevatten meer kalksteen waaronder anoxsische (zonder zuurstof) arduin. (Dit arduin wordt al honderden jaren gewonnen en verwerkt in gebouwen o.a. voor dorpels, stoepen en trappen of gevel afwerking. In het boek “Stadsfossielen” van Jelle Reumer kan je veel informatie vinden over dit gesteente en welke fossielen er in voor komen.)
Diepere meren en enkele binnenzeeën zoals de Zwarte Zee zijn anoxisch. Dit wordt veroorzaakt door het ontbreken van vermenging tussen de oppervlakte- en de diepere wateren, met als gevolg dat er op grotere diepte en op de bodem nagenoeg geen leven mogelijk is. Fossielen in dat gesteenten zijn dus altijd afkomstig van gestorven organismen die naar de bodem gedaald zijn.
Sommige lagen, gevormd in ondieper water, kunnen enorme hoeveelheden fossielen bevatten van o.a. Bryozoa, (mosdieren) Brachiopoden, en koralen.
In het vroege Carboon kwamen vooral de Crinoïden tot grote ontwikkeling. Het was ook de tijd dat kraakbeenvissen zich ontwikkelden, zoals haaien en straalvinnigen (vissen die in hun vinnen stralen van bot of kraakbeen hebben). Deze hadden een evolutionair voordeel omdat ze sneller en wendbaarder waren.
Een andere belangrijke ontwikkeling in die tijd was de verbreiding van Foraminifera (eencelligen).
Afzettingen gevormd in zowel het Dinantien als Silesien zijn dus van marine oorsprong. Pas in het laatste deel van het Silesien komen land en moerassen tot grote bloei. De steenkool periode is dus relatief kort.
Het verzamelen van fossielen uit de beginperiode van het Carboon is niet eenvoudig; over het algemeen is het gesteente verschrikkelijk hard en zijn de fossielen er niet uit te kloppen. Je bent daarom aangewezen op gesteente dat door erosie uiteen valt waardoor het eenvoudiger is fossielen vrij te krijgen.
Fossielen uit het Boven Carboon, de steenkool dus.
Voor het eerst ook kwamen in het Carboon op grote schaal zoetwatermollusken (weekdieren) voor. Ook insecten gedijden in het natte warme klimaat goed, sommige soorten bereikten enorme afmetingen. De soort Meganeura (verwant aan de tegenwoordige libelle) kon een spanwijdte bereiken van 71 cm!
Belangrijk voor hun ontwikkeling was de hoge concentratie zuurstof in de atmosfeer (36% hoger dan nu) waardoor insecten veel groter konden worden. Men vermoedt dat deze zelfs op kleine gewervelde dieren joeg. De enige gewervelde dieren op het land waren amfibieën. Concurrentie van zoogdieren of reptielen was er niet, zij waren daardoor diverser en groter dan tegenwoordig. Er waren soorten die tot een lichaamslengte van 2 meter kwamen.
De Lepidodendron
De Lepidodendron (Schubboom, plusminus 14 soorten) kwam qua grootte met moderne bomen overeen. Samen met de Sigillaria, (zegelboom, plusminus 28 soorten) behoren ze tot de orde van de Lycopodiales (wolfsklauwen). De wolfsklauwen kennen we nu als kleine kruidachtige plantjes van vochtige heidevelden die in niets lijken op hun verre voorouders.
In het steenkoolmoeras van ongeveer 320 miljoen jaar geleden, dat grote delen van Europa bedekte, waren de wolfsklauwbomen de meest voorkomende bomen. Er is een schatting gemaakt waarbij men er van uit gaat dat de steenkool voor tweederde ontstaan is uit deze bomen.
Aan de basis van de stam kon de Lepidodendron een omvang van 2 meter bereiken en taps toelopend tot een hoogte van 30 á 40 meter uitgroeien. De Sigillaria is met 20 tot 30 meterhoogte iets kleiner dan de Lepidodendron, had een stam die weinig tot niet vertakt was en bezat een kleine compacte bladerkroon. Vooral kenmerkend zijn de lange verticale rijen van bladlidtekens op de stam.
De Lepidodendron had meer vertakkingen.
Aan de takken zaten korte blaadjes die afvielen als de tak dikker werd, deze lieten dan een ruitvormig litteken achter. Ook de stam bezit deze littekens.
Bij de Lepidodendron zijn deze ruitvormige littekens spiraalvormig om de takken en stam gevormd.
De littekens liggen dicht tegen elkaar, zodat de stam een aanzien heeft geheel geschubd te zijn. Bij het groter worden van de boom groeiden het litteken gewoon mee.
Deze beide soorten bomen worden van elkaar onderscheiden aan de hand van de bladlittekens.
Wolfsklauwen zijn sporenplanten evenals varens en paardenstaarten. Ze vormen dus geen zaad. Onder de kroon werden sporenaren (kegels) gevormd. De sporen werden door de wind verspreid waardoor op andere plaatsen nieuwe bomen konden groeien.
De stammen liepen door tot in de grond en daar vormden zich de zgn. worteldragers, zo genoemd omdat het geen echte wortels waren, maar takken die naar beneden groeiden.
Aan worteldragers zaten enorme hoeveelheden kleine haarwortels. Bij fossielen zijn deze worteltjes verdwenen, maar daar geeft een litteken aan waar zij gezeten hebben. De worteldragers noemt men Stigmaria, ze zijn van beide soorten nagenoeg niet te onderscheiden. Het eind van zo’n worteldrager groeide soms weer omhoog en zo kon er een nieuwe plant ontstaan. In de steenkoolmijn vinden we onder en op de steenkoollagen veel van deze wortels terug, het wordt dan ook de wortellaag genoemd.
Calamites
Deze plant ook wel “paardenstaartboom” genoemd, was een veel voorkomende reuzeplant in het moeras van het Boven Carboon. Hoogten tot 20 meter waren geen uitzondering. De paardenstaarten die we nu kennen verschillen qua aanzien weinig van hun grote voorouders, de basisvorm is onveranderd en ook zij zijn sporenplanten. Uiteraard is de omvang aanzienlijk minder. De stam was hol en als deze omviel vulde de ruimte zich met sediment dat later versteende. Veel van die stammen die we nu terug vinden zijn dus in feite alleen de opvulling.
Het veel voorkomende “Heermoes” kent een soort dat tussen de 30 tot 180 cm. hoog kan worden.Ook nu nog zijn het vocht minnende planten. Zij plantten zich voort door sporen los te laten en daarnaast via een uitgebreid wortelstelsel. Over de hele wereld worden zij fossiel aangetroffen daar waar steenkoolmoerassen in het Carboon en het vroege Perm zijn geweest. Doordat de meeste continenten aan elkaar vast zaten, konden zij zich wereldwijd verspreiden.
Sphenophyllum
Ook deze plant kwam veel voor in de steenkoolmoerassen, ook zij waren sporenplanten en zijn nauw verwant aan de paardenstaarten. Deze verwantschap is niet gebaseerd op uiterlijk, ze lijken in niets op de paardenstaarten. De soms zeer lange stengels zijn maximaal 7mm doorsnede. Overeenkomst met hun reuze soortgenoten is, dat de meestal driehoekig blaadjes met de punt in kransen aan de dunne stengels vast zitten. Vermoedelijk waren het bodembewoners die altijd in een nat milieu voorkwamen. Het verschil tussen de soorten is het verschil in bladvorm.
Cordiaten
Een Cordaites was een boom die in de afzettingen van het Carboon relatief veel voorkomt. Meestal worden alleen bladfragmenten gevonden. Er waren soorten die in het moeras groeiden, maar ook die een droger milieu prefereerden. De stammen waren glad van buiten. Van binnen zaten holle ruimten met tussenschotten.
Verder bestond de stam uit “echt” hout dat erg veel op coniferenhout lijkt. In tegenstelling tot vele andere planten in die tijd, waren het geen sporenplanten maar naaktzadigen net als coniferen en naaldbomen in onze tijd. Daarmee behoorden ze tot de hoogst ontwikkelde planten uit hun tijd.
Vrijwel alle planten die we hier genoemd hebben zijn uitgestorven in de periode na het Carboon, het Perm.
Dieren
Over het algemeen kunnen we wel stellen dat de kans om dierlijke fossielen uit het Carboon te vinden niet groot is. Vermoedelijk waren de fossilisatievoorwaarden slecht. Natuurlijk komen ze wel voor, maar zijn moeilijk te herkennen. Zelf heb ik enkele zoetwaterschelpen van de soort Anthracosia carbonaria in Ibbenburen gevonden.
In de Piesberg vond ik een Euproops rotundatus, een kleine zoetwater degenkrab van 1.5 cm. Hij is verwant aan de nu nog levende Limulus, degenkrab, deze wordt ook wel Molukkenkreeft genoemd. Op de website van Hans Steur uit Ellecom zijn ook andere kleine “diertjes” uit het Carboon te vinden.
Met deze bijdrage aan “Fossiel van de Maand” komt er een einde aan de drie bijdragen over het Carboon.
Voor deze Fossiel van de maand raadpleegde ik o.a.:
- Wikipedia internet encyclopedie.
- www. geologievannederland.nl
- Wikimedia commons
- British Palaeozoic fossils
- British Museum (Natural History); Londen 1975
- W.Remy-R.Remy, Die Floren des Erdaltertums, Verlag Glück Auf GMBH, Essen 1977
- H. Krul, Stenen Zoeken, N.V. W.J. Thiem en Cie, Zutphen 1966
Foto’s: Henk Vink, tenzij anders vermeld.
Fossielen: collectie Henk Vink