Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Reuzen uit het Carboon

In een recent onderzoek wordt aangetoond dat libellen bij een hoger zuurstofgehalte groter kunnen worden. Met een toename van 10% zuurstof werden de libellen 20% groter, terwijl kakkerlakken onder dezelfde voorwaarden niet groter werden . Dit resultaat is geheel in overeenstemming met wat al langer gedacht wordt ten aanzien van het gigantisme bij fossielen van vliegende insecten en amfibieën.

 

Fossielen uit het Carboon laten zien dat er gigantische libellen (Protodonata) geleefd

meganeura
Van internet: Meganeura

hebben met een spanwijdte van rond de 50 cm. Meganeura, het grootse fossiel van deze soort had een spanwijdte van 75 cm. Er bestaat discussie rond het feit dat er zoveel gigantische insecten leefden in het Carboon en of dit te maken had met een verhoogd zuurstofgehalte in de atmosfeer. Dit tijdperk werd gekenmerkt door een hoog zuurstofgehalte van 35% ten opzichte van de hedendaagse 20,9%. De dichtheid van de atmosfeer was ook extreem hoog en dit hoge zuurstofgehalte grensde aan de limiet voor spontane ontbranding van de biosfeer. De enorme insecten zouden nooit kunnen overleven in de hedendaagse atmosfeer en dat is waarschijnlijk ook de reden dat ze uitgestorven zijn.

 

De grootte van vliegende insecten wordt beperkt door de zuurstof die circuleert in hun ademhalingssysteem: een netwerk van holle buisjes die de trachea vormen. Insecten hebben geen longsysteem en geen bloed met hemoglobine. Het transport van zuurstof is dus niet actief en hangt af van diffusie van dit gas via de trachea naar de weefsels. Een toename in grootte van het insect vergroot de afstand die zuurstof moet afleggen, waardoor het vliegen minder efficiënt zou verlopen, maar de selectieve druk bij dit roofdier voert naar een tendens om groter te worden en hoge zuurstofniveaus maken het mogelijk grotere afmetingen te bereiken. Vliegende insecten hebben het meest efficiënte metabolisme dat er bestaat. Daarom kunnen ze alsmaar door blijven vliegen.

 

Ook andere dieren uit het Carboon die afhankelijk zijn van de passieve diffusie van zuurstof zoals amfibieën die door hun huid ademen bereikten enorme afmetingen tot wel twee meter. Vele varens en wolfsklauwen bereikten enorme hoogten. Deze laatsten werden wel 50 meter hoog tegen de 30 centimeter van vandaag.

 

Uit ‘Oxygen‘ van Nick Lane en ‘Atmospheric oxygen, giant paleozoic insects and the evolution of aerial locomotor performance‘ van Robert Dudley.

 

 


30 Reacties op “Reuzen uit het Carboon

  1. kuifje simon november 11, 2010 om 14:53

    (reuze)Interessant, dank.
    simongroet

  2. Eelco november 11, 2010 om 15:43

    Pierra, dat die gigantische libellen uitgestorven zijn is een misverstand.
    In gymlokaaltjes, pleintjes, en zelfs huiskamers vliegen ze nog steeds rond !
    Echt !http://www.youtube.com/watch?v=6RF5S59q26Y&NR=1

  3. antoinette duijsters november 11, 2010 om 15:43

    Wat een prachtig fossiel, daar kunnen de mijne niet tegenop:-)
    Maar het geeft wel weer aan hoe variabel de atmosfeer in die miljoenen jaren is geweest.

  4. pierra november 11, 2010 om 16:02

    @kuifje simon, reusachtige groeten,
    @Eelco :-))
    ik zie het….nu kan ik de foto van het fossiel wel weghalen. Het ligt trouwens in het Musée Nationale d’Histoire Naturelle Paris.
    Toch, die man met dat doosje in de hand.

  5. pierra november 11, 2010 om 16:05

    @Antoinette, dat is nu precies de strekking van het verhaal. De kennis die men heeft over de samenstelling van de atmosfeer van toen wordt versterkt door het experiment met de libellen van vandaag. Prachtig toch.

  6. Gus november 11, 2010 om 18:50

    Lekker artikel weer Pierra, natuurlijk ben ik van alles gaan lezen over het Carboon tijdperk🙂
    Het Perm en….(er is in al die miljoenen jaren 3 keer een meteoriet inslag geweest, die bijna al het leven op Aarde vernietigde)
    Jij gaat er dieper op door, legt uit hoe het zit, zuurstof opname, tof.
    Trouwens, ik heb nog nooit een libelle in een gymlokaal gezien met zo’n 75 cm spanwijdte. maar ja tis ook erg lang geleden dat ik gymde.
    Misschien zitten ze er nu wel, voor mij een reden om nooit meer in de ringen te gaan hangen. Het ‘paard’ daar had ik ook al zo’n bloedhekel aan.
    Dus daar zal ik het fijne nooit van weten :-)))

  7. TIBERIUS-CLAUDIUS november 11, 2010 om 19:51

    Mij is vroeger wijs gemaakt dat als het zuurstof gehalte nooit veel hoger als nu geweest kan zijn, omdat dan bosbranden niet meer kunnen worden geblust door de regen.
    Derhalve zet ik mijn vraagtekens bij 35% zuurstof in de atmosfeer van destijds want dat in dat tijdperk alles zou zijn afgebrand zijn, daarvoor zijn er zo ver als ik weet geen aanwijzingen.

  8. pierra november 11, 2010 om 22:06

    @Gus, bedankt.
    Ik ben ook al lang niet meer in de gymzaal geweest. Misschien de moeite waard weer eens een kijkje te gaan nemen.
    @Tiberius-claudius, 35% ligt op de grens. Zou de waarde hoger liggen dan zou de biosfeer ontvlammen. Het is dus niet zo dat dat ook gebeurd is. Dat het zuurstofgehalte zo hoog lag staat in Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Carboniferous#Terrestrial_Invertebrates en in de artikelen die onderaan het bericht staan.

  9. TIBERIUS-CLAUDIUS november 11, 2010 om 23:13

    pierra 11-11-2010 22:06
    Om te beginnen moet er onderscheid gemaakt worden tussen het vlampunt (temperatuur) en de ontbrandings temperatuur.
    In het artikel wordt van de ontbrandstemp gerept als ik het goed begrijp, het geen betekend dat men flink boven het vlampunt moet zitten, wat een uiterst brandbare situatie oplevert. Die vroek of laat moet leiden tot het uitbreken van flinke branden.
    Ik heb niet gesproken over spontane ontbranding maar het uit zichzelf ophouden van een bosbrand. Dat gebeurt nu al alleen maar als alles vochtig genoeg is anders brand het eenvoudig door totdat het bos/woud of iets dergelijks op is.
    Bij 35% zuurstof is het waarshijnlijk als een brand eenmaal begonnen is natheid en regen niet meer in staat is om het vuur te doven en dan zal de brand doorgaan totdat er niets meer is om te verbranden.
    Kijk maar eens naar de afgezaagde proef met de horloge veer die gewoon fikt met een vlam in een hoog zuurstof percentage (100% schijnt geeneens nodig te zijn)
    In de wikipedia heb weinig vertrouwen er staan gewoon te veel fouten in, voor absolute weetjes gaat het wel maar voor dit soort onderwerpen niet.

  10. pierra november 11, 2010 om 23:38

    @Tiberius-claudius, dat de waarde van het zuurstofpercentage rond de 35% lag komt niet alleen uit Wikipedia, maar ook uit het artikel van Dudley:Concomitant with this reduction in carbon dioxide
    concentration, the oxygen concentration of the late Paleozoic
    atmosphere may have risen to as high as 35 % (Berner and
    Canfield, 1989; see Fig. 1), a remarkable value compared with
    the 20.9 % of the contemporary atmosphere. This elevation of
    oxygen partial pressure occurred against the background of a
    constant nitrogen partial pressure (Hart, 1978; Holland, 1984),
    yielding an increased total pressure of the atmosphere.
    Atmospheric oxygen concentrations are unlikely to have
    exceeded 35 %, as this value represents an approximate
    threshold for spontaneous combustion of the biosphere (Watson
    et al. 1978; Kump, 1989).

    Het enige dat erop zit is het artikel van Bernard en Canfield te vinden en dat van Hart en Holland.
    Ik heb ook wel eens fouten gevonden in Wikipdia, maar denk dat je wat dit gegeven betreft er wel op kunt vertrouwen. Het is zo een algemeen geaccepteerde hypothese, zelfs Nick Lane gaat uit van dit gegeven.

  11. TIBERIUS-CLAUDIUS november 11, 2010 om 23:47

    @pierra
    Kan daar best staan en dat zal ook wel.
    Toch blijf ik sceptisch gezien wat ik eerder heb ingebracht en dat zal niet veranderen daar het vrij valide is. Pas als men met andere gegevens hier omtrend komt zal ik dat verder overdenken.

  12. őszibarack november 12, 2010 om 00:21

    Lucht bestaat grofweg uit stikstof en zuurstof in de verhouding van 78% stikstof en 21% zuurstof. Om die verhouding radicaal te veranderen, naar 35% zuurstof, moet er heel veel gebeuren, Zoals ik het begrijp veranderde de hoeveelheid stikstof niet, maar de zuurstof nam enorm toe. De hoeveelheid moet dan verdubbelen om aan 35% te komen. Welke mechanismen konden daarvoor zorg dragen?
    Ik ben net als T-C sceptisch over de mogelijkheid.

  13. pierra november 12, 2010 om 00:21

    @Tiberius- claudius, er zijn nog meer sceptici die beweren dat zuurstof nooit hoger kon zijn dan 25%:The level of atmospheric oxygen cannot rise indefinitely unless the frequency of forest fires becomes so excessive that plant life cannot persist. This has been pointed out by Watson et al. (27), who emphasize that fires serve as strong negative feedback against excessive O2 variation. Conversely, O2 cannot have dropped to such low values over Phanerozoic time that fires became impossible. Fossil charcoal, as evidence of paleofires, has been found for all times that trees have populated the land, and the lower limit for the production of charcoal has been estimated to be at about 13% O2 (28). By contrast, the upper limit for O2 is in dispute. On the basis of experiments on the ignition of paper strips at different oxygen levels and fuel moisture contents, Watson et al. (27) concluded that past levels of atmospheric O2 could never have risen above 25%. However, consideration of actual forest fires and the response of ecological disturbance to fires led Robinson (29) to conclude that greater O2 variation might occur and that, at any rate, paper is not a good surrogate for the biosphere. In fact, Robinson states paleobotanical evidence for a higher frequency of fire-resistant plants during the Permo-Carboniferous, supporting the idea of distinctly higher O2 levels at that time.
    Uit: http://www.pnas.org/content/96/20/10955.full

  14. pierra november 12, 2010 om 00:32

    @oszibarack, ik las ergens dat de dichtheid (density) van de atmosfeer groter was, maar meer weet ik er niet van.
    Wel vond ik het volgende, wederom uit Dudley:Variable oxygen partial pressures coupled with constant
    nitrogen partial pressure through the Phanerozoic further
    indicate that such physical features as air density, viscosity,
    diffusivity and heat conductivity varied substantially through
    the late Paleozoic and to a lesser extent during the Cretaceous
    and Tertiary (see Graham et al. 1995).

  15. lebonton november 12, 2010 om 09:37

    interessant, dat soorten zo verschillend reageren op hetzelfde.

  16. TIBERIUS-CLAUDIUS november 12, 2010 om 11:02

    @pierra 12-11-2010 00:32
    ——————————————-
    Zo lang de dichtheid van de atmosfeer niet te extreem is (zoals nu op Venus) is die niet zo belangrijk in dit geval. Men kan zich dan beperken door te kijken naar de partiëel spanning en dichtheid van zuurstof.
    De dichtheid van zuurstof moet dan meer dan tweemaal zo hoog geweest zijn als die 35% klopt.
    Dat is gewoon zeer onwaarschijnlijk om de rendenen die ik al eerder heb uiteengezet.

  17. Aad Verbaast november 12, 2010 om 11:28

    Mooi blog weer.
    Niet alleen de libellen waren zo groot toch? Door de ‘miljoenen jaren’ heen, zijn de afmetingen van dieren aan enorme schommelingen onderhevig geweeest. Door verschillen in de atmosfeer had ik begroepen. De dino’s bijvoorbeeld?

  18. ing.St Hawk november 12, 2010 om 11:49

    Als je het over het Carboon hebt heb je het over een moeraswereld. Geen sparren of eucalyptus maar varens en paardestaart. Waterzuigers in een waterrijke wereld. Het dierenleven was in het Carboon, net als in elk ander tijdperk, volledig aangepast aan de omgeving waarin het voorkwam. Libellen leefden net als hun prooi voor het overgrote deel in het water. Alleen tijdens de korte voortplantingsperiode werd de wateromgeving door sommige soorten verlaten.
    Moerassen zijn opvallend ongevoelig voor bosbranden. Zelfs nu zijn de bomen zoals Elzen en Wilgen beter bestand tegen brand. Hun hout is laagcalorisch en zeer waterhoudend.
    Allemaal een kwestie van overleven natuurlijk en dankzij een scala van eigenschappen heeft het Carboon ondanks het hoge zuurstofniveau als doorgeefluik voor het leven op aarde kunnen dienen.

  19. Gus november 12, 2010 om 11:58

    @ T.C. een pluk watten pure zuurstof ontvlamt met een steekvlam en zet eventueel bomen in de fik. Dat klopt.
    Maar in die 100den miljoenen jaren evolutie heeft het leven zich zo aangepast aan 35% zuurstof dat dat niet gebeurde.
    35% dat ontstond niet even in een stief kwartiertje. Nu zou het onmogelijk zijn om zelfs voor ons in te leven, continu blootstelling? We zouden van binnen (longen) verbranden.
    En dat is nou precies waar Pierra het over heeft, het ademhalingssysteem van de libelle.

  20. Eelco november 12, 2010 om 12:24

    Een tijdje geleden was er een kleine hype op ons planeetje: de zuurstofbar. Tegen betaling kan je daar extra veel zuurstof naar binnen krijgen. Een voorbeeld is http://www.zuurstofbar.nl , waar je ongeveer 50% pure zuurstof inademt !
    Of het gezond is weet ik niet, maar al die lachende mensen op bovengenoemde website leven nog steeds, dus dodelijk kan het (op korte termijn, tenminste) niet zijn.
    PS: het vage gewauwel op die zuurstofbar website trekt mij niet richting zo’n type bar, trouwens. Maar ik maak wel dankbaar gebruik van zuurstofgenerators als ik op 5000m hoogte aan het sterrenkijken ben … dan werken die hersenen tenminste nog een beetje.

  21. Timmerark november 12, 2010 om 12:35

    Prachtig blog. Planten van vijftig meter hoog? Opscheppers:)

  22. martin november 12, 2010 om 12:47

    In dit gezelschap ben ik al blij dat er enige herkenning is bij het woord: metabolisme. Op de middelbare school inderdaad wel gehad, maar was het vergeten. Nog steeds vind ik de grote libellen, glazenmakers e.d., indrukwekkend als ze voorbij snorren. Die van 50-75 cm zou ik wel eens willen zien.

  23. pierra november 12, 2010 om 13:04

    @lebonton, libellen en kakkerlakken gebruiken in principe hetzelfde ademhalingssysteem, maar bij de (vliegende) libellen is het anders aangelegd. Of er genetische oorzaken achter zitten weet ik niet.
    @Tiberius-Claudius, we hebben het inderdaad (zie ook reactie ing. St Hawk) over een planeet met biosfeer, niet over een dode planeet.
    @Aad, dankjewel. De dino’s kwamen veel later en waren over het algemeen minder groot dan soms wordt voorgesteld. Het zuurstofpercentage lag toen ook wel hoger dan nu, maar weer lager dan in het Carboon.
    @ing. St Hawk, bedankt voor de waardevolle aanvulling.
    @Gus, het leven en de atmosfeer ontwikkelden zich inderdaad samen over lange tijden.
    @Eelco, zit je daar op 5000 meter dan ook zo te lachen?
    @Timmerark,🙂
    @martin, nou, dat lijkt me ook wel wat er eentje te zien. Ze jaagden zelfs op kleine amfibieen. Maar het fossiel is natuurlijk ook heel indrukwekkend.

  24. Jacopone november 12, 2010 om 15:47

    En zo leer ik elke keer weer. Bedankt en groet, Jaco

  25. ing.St Hawk november 12, 2010 om 16:19

    Nog even over de ‘vernietigende’ uitwerking van bosbranden op het leven van (hoge) bomen:http://bomeninfo.nl/Gen.Sherman.htm
    "Sequoiadendrons worden zo groot en oud door hun groeikracht en hun ongekende duurzaamheid: ze lijden zelden of nooit aan ziektes, hebben zeer weinig last van houtrot, schimmels en insecten, en hebben een enorm dikke bast ( tot 30 cm) die ze beschermt tegen bosbranden. Om te kunnen verjongen hebben ze bosbranden zelfs nodig: de zaden ontkiemen bij uitstek op de kale, vrij mineraalrijke grond die na een brand overblijft."
    Om je een voorstelling te maken van de spanwijdte van de vleugels van de reuzelibel kun je denken aan een sperwer.
    Als je je een voorstelling probeert te maken van de vliegsnelheid en wendbaarheid kun je waarschijnlijk ook denken aan een sperwer. En als het gaat om de roofzucht en het risico dat kleine prooidiertjes lopen kun je lijkt mij ook denken aan een sperwer.
    Voor je weet zit je zo natuurlijk wel de hele tijd aan een sperwer te denken.

  26. pierra november 12, 2010 om 18:53

    @ing. St Hawk, over de wendbaarheid en vliegsnelheid van de sperwer vond ik dit filmpje:http://www.youtube.com/watch?v=46CBylYIL6g

  27. Gus november 12, 2010 om 23:11

    Ik zit te de hele tijd te denken aan die libelle van Eelco. Misschien toch eens op m’n stramme benen naar het gymlokaal, vogelnestje maken in de ringen.

  28. Glaswerk november 13, 2010 om 01:37

    @Pierra: Weer met veel interesse gelezen.
    Wat zouden fotografen het in het Carboon trouwens makkelijk hebben gehad.
    Maar dat terzijde.

  29. pierra november 13, 2010 om 09:50

    @Jacopone, ik ook🙂 Groet,
    @Gus, voorzichtig.
    @Glaswerk, leuk.
    Wie weet hoe snel deze reuzelibellen waren, dus misschien toch niet zo makkelijk te ‘schieten’ in die zompige moerassen.

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: