science >> Wetenschap >  >> Biologie

Hoe we een zeldzaam gigantisch duizendpootfossiel ontdekten op een strand, en waarom het ertoe doet

Context van het monster voorafgaand aan extractie. (a) Plaat A van het fossiel (stratigrafisch naar boven gericht). Let op convex-down doming van het gastsediment. Schaalbalk 20 cm. (b) Plaat B van het fossiel (stratigrafisch naar beneden gericht). (c) Gevallen blok waarin het fossiel werd ontdekt in januari 2018 (witte cirkel), met een splitsing in de rots waar het fossiel werd blootgelegd (witte driehoek). De zwarte cirkel geeft de positie in het profiel van de klif aan vanwaar het blok viel. Lijstfouten in de hangende muur van Howick Fault zijn gemarkeerd, waarbij de verdikking van de hangende muur van mudrock (HT) wordt weergegeven, wat wijst op synsedimentaire oorsprong (rode pijlen geven een gevoel van breukbeweging aan). Schaalbalk 2 m. (d) Aanzicht van het gevallen blok (witte cirkel) en oorspronkelijke positie (zwarte cirkel) in de context van de Howick Fault-schadezone en hoofdfout die de Alston- en Stainmore-formaties scheidt; HT bevindt zich op dezelfde positie als in onderdeel (c). Het gastbed grenst onmiddellijk aan een van de twee synsedimentaire (Mississippiaanse) normale fouten die later opnieuw werden geactiveerd als strike-slip-fouten tijdens de laatste Carboon tot Perm-plaatsing van de Whin Sill-doleriet-intrusie (De Paola et al. 2005). Deze structurele context getuigt van spanning in het fossielhoudende zandsteenbed voorafgaand aan volledige lithificatie en kan bepaalde kenmerken van het fossiel verklaren (zie hoofdtekst). Blauwe stippellijn toont de geschatte stratigrafische positie van de Lickar-kalksteen, die het begin markeert van de late Serpukhovian (Cózar en Somerville 2021). Schaalbalk 5 m. Foto gedeeltelijk (d) met dank aan Geospatial Research Limited. Krediet:DOI:10.1144/jgs2021-115

Ooit een enorm fossiel tegengekomen tijdens je vakantie? Dat overkwam mij en twee vrienden in januari 2018, op een strand in Howick in het noorden van Engeland, tijdens een geologische roadtrip door Engeland en Wales. Het was puur toeval, maar het bleek dat we de 326 miljoen jaar oude overblijfselen van een duizendpootachtig dier van enorme proporties hadden ontdekt.

Ons onderzoek suggereert dat het levende wezen ongeveer 50 cm breed en 2,5 meter lang zou zijn geweest - ongeveer net zo lang als een alligator - dus we konden veilig concluderen dat we een fossiel van een Arthropleura hadden gevonden, de grootste ongewervelde die ooit heeft geleefd.

Het is een wezen dat vaak wordt aangetroffen in kunst- en museumdisplays die de Carboonperiode van de aarde uitbeelden. Dat was ongeveer 360 tot 298 miljoen jaar geleden en wordt geassocieerd met overvloedige steenkoolproducerende regenwouden. Om dat in context te plaatsen:het duurde meer dan 100 miljoen jaar voordat dinosaurussen over de planeet zwierven.

Tot nu toe waren grote fossielen van dit oude monster zeldzaam. Onze kennis was gebaseerd op het samenvoegen van fragmenten van aanwijzingen van verschillende sites; geïsoleerde fragmenten van poten en exoskeletten die duidelijk toebehoorden aan gigantische geleedpotigen, of zeldzame bijna complete exemplaren van juveniele Arthropleura die licht werpen op het lichaamsplan van het dier, ondanks dat het miniatuurvoorbeelden zijn van niet meer dan 5 cm lang.

Misschien wel het belangrijkste is dat het meest voorkomende bewijs dat de aarde in het Carboon krioelde van gigantische duizendpootachtige dieren afkomstig is van sporenfossielen. Het zijn de patronen in afzettingsgesteenten die zijn achtergelaten door dieren die door of over het sediment bewegen. In het geval van sporenfossielen van Arthropleura worden Carboonzandstenen van Utah tot Oekraïne vaak doorkruist door staccato-tramlijnen die getuigen van enorme geleedpotigen, met veel, vele poten, die hun voetafdrukken achterlaten terwijl ze lang verloren stranden en rivierbeddingen doorkruisten. Sporen van meer dan 50 cm breed komen relatief vaak voor, ondanks dat er nooit fossielen van deze afmetingen zijn ontdekt.

Stoppen op het gigantische fossiel

Het verhaal van onze ontdekking begon toen mijn collega's en ik de geologische kaart van Engeland en Wales uitrolden en een route uitstippelden die ons in twee weken door miljoenen jaren van de geschiedenis van de aarde zou voeren, die teruggaat tot 560 miljoen jaar geleden.

Het betekende een heen en weer reis, 3.000 km door het land, met de bedoeling te stoppen bij kliffen aan de kust, wegafsluitingen, verlaten steengroeven en berghellingen. De reis was vooral sociaal, maar we hielden onze ogen open voor geologische verhalen om verder te onderzoeken - we accepteren de soms gefluisterde mythe niet dat de geologie van Groot-Brittannië "klaar" is en dat er niets meer te ontdekken valt.

Een van onze tussenstops bracht ons naar een strand bij Howick in Northumberland, ongeveer 40 km ten zuiden van de Schotse grens.

Nadat we 's middags langs de kust naar het zuiden waren gezworven, gingen we terug voor de avond omdat de schemering inviel. Vlak voordat we terug de klif op klommen, zag een van mijn vrienden een recent gevallen blok zandsteen. Het was in het midden gespleten en bij toeval werd een raadselachtig fossiel aan beide zijden van het gebroken gesteente onthuld - een 76 cm lange verzameling van 12-14 segmenten. We hebben zoveel mogelijk foto's en aantekeningen gemaakt en contact opgenomen met een aantal experts op het gebied van Carboon geleedpotigen over de hele wereld. Ze bevestigden allemaal dat het Arthropleura moest zijn.

Dus, met toestemming van Natural England en de landeigenaren, het Howick Estate, keerden we in mei 2018 terug naar de locatie om het fossiel te verzamelen.

Het verzamelen van het fossiel omvatte het nemen van zowel een voorhamer als een pneumatische beitel naar het gevallen blok, en we waren in staat om één plaat van het fossiel volledig uit te graven. De tweede plaat brak helaas uit elkaar toen we hem verwijderden, wat betekent dat de plaat nu een puzzel is van ongeveer tien stukjes. Maar zelfs dit bleek toevallig te zijn, omdat het ons een dwarsdoorsnede door het fossiel liet zien.

Waarom het belangrijk is

Het fossiel, hoewel onvolledig, is 76 cm bij 36 cm en weegt meer dan 80 kg, dus het neemt de kroon van het grootste geleedpotige fossiel van een iets kleiner Ordovicium-trilobiet-exemplaar (een uitgestorven groep mariene geleedpotigen uit Canada).

Het is ook het grootste Arthropleura-fossiel dat ooit is gevonden - vóór onze ontdekking is het grootste semi-complete fossiel, tentoongesteld in het Senckenberg Museum in Frankfurt, slechts een bescheiden 23 cm breed.

Wat nog belangrijker is, is dat we, door gebruik te maken van schattingen van de verhouding tussen breedte en lengte, verkregen van kleinere en completere exemplaren van Arthropleura, kunnen schatten dat het in het leven opnieuw het record voor de grootste geleedpotige die ooit heeft geleefd, dit keer van een Devoon zeeschorpioen uit Duitsland knijpt.

De ontdekking draagt ​​bij aan het wereldwijde record van Arthropleura-bewijs van 60 locaties in 13 verschillende landen. Gezamenlijk komen deze exemplaren allemaal voor op locaties zeer dicht bij de oude evenaar - die in die tijd door Noord-Amerika en over het VK en Europa naar de Oekraïne liep - wat suggereert dat het geslacht een zeer beperkt geografisch bereik had.

Het is veelbetekenend dat het Howick-exemplaar een van de oudste bewijzen is voor gigantische Arthropleura en dateert van vóór elke grote stijging van het Carboon atmosferische zuurstof - eerder gesuggereerd om de geleedpotigen zo groot te laten groeien. Dit betekent dat het organisme zo groot kan zijn geweest, simpelweg vanwege omgevingsfactoren zoals een overvloed aan voedsel (bijvoorbeeld houtachtig plantenresten) en een gebrek aan concurrentie van gewervelde dieren.

De sedimentaire geologie van het fossiel is ook interessant - zoals met veel bekende sporenfossielen, leefde de Howick Arthropleura duidelijk niet in een Carboon-kolenmoeras, maar eerder in een open beboste habitat aan een zandige kustlijn die door kleine rivieren wordt doorkruist.

Onze ontdekking helpt dus om het beeld van deze gigantische geleedpotigen te verfijnen.

Maar het belangrijkste aspect van alles is waarschijnlijk de ontdekking zelf. Het laat zien dat het nog steeds mogelijk is dat 's werelds grootste geleedpotige fossiel kan worden ontdekt gewoon zittend op een strand, in een goed bevolkt deel van de wereld dat al bijna 200 jaar door geologen, toeristen en mijnwerkers wordt opgejaagd.

Een oude duizendpoot met de lengte van een alligator is op zich al prachtig. Maar deze ontdekking suggereert dat er nog veel meer onverwachte en spectaculaire vondsten te ontdekken zijn in het geologische archief van de aarde, zolang mensen blijven zoeken.