Bekijk de spectaculaire fossielen uit een recent ontdekt prehistorisch regenwoud

Een paar jaar geleden was eigenaar Nigel McGrath een dag lang bezig op een wel heel lastig stuk grond op zo'n 25 kilometer van het plaatsje Gulgong in het zuidoosten van Australië. Het land lag vol zware, ijzerrijke keien die zorgden voor schade aan zijn materieel. McGrath moest de losse stenen daarom met de hand opstapelen. En toen zag hij ze: perfect bewaarde fossiele bladeren, die in de keien waren gekerfd alsof ze in een stenen boek waren gedrukt.

Inmiddels zijn wetenschappers het erover eens dat zich in dit ijzersteen, verspreid over een gebied van niet meer dan ongeveer een half voetbalveld, een van de meest verbijsterende weergaven bevindt die ooit zijn gevonden van de levensvormen in een woud uit de oertijd.

De vondst werd wereldkundig gemaakt in het vakblad Science Advances. McGraths Flat, zoals de vindplaats wordt genoemd, is een van de weinige plekken ter wereld met ecosysteemrestanten van regenwouden uit het Mioceen, dat duurde van 23,03 tot 5,33 miljoen jaar geleden. In deze periode vonden op aarde enorme ecologische veranderingen plaats. Het landschap in Australië veranderde van voornamelijk regenwouden – vergelijkbaar met het huidige Amazongebied – in de met gras en struiken begroeide dorre vlakten die we nu kennen.

Deze geïsoleerde fossiele bloemen behoren vermoedelijk tot de Malvales, een ruim zevenduizend planten tellende orde waar onder meer de hibiscus en cacaoplant toe behoren.

Er zijn in Australië andere vindplaatsen met fossielen uit het Mioceen waar botten van zoogdieren en reptielen werden aangetroffen, maar daar zijn niet altijd de ontelbare kleine en kwetsbare dingen bewaard gebleven die de basis van een ecosysteem vormen. McGraths Flat bevat ontelbaar veel van dergelijke kleinere fossielen, die iets kunnen vertellen over een verbazingwekkend divers regenwoud dat tussen zestien en elf miljoen jaar in New South Wales bestond.

Op het terrein fossiliseerden spinnen met pootharen en al, en de buik van fossiele vissen zit nog steeds vol vliegjes. Bladeren zijn in zo'n perfecte staat bewaard gebleven dat de onderzoekers de huidmondjes kunnen zien waarmee ooit CO2 werd opgenomen.

Lees ook: Fossielen van ’s werelds oudste schimmels herschrijven geschiedenis

‘De buitengewone kwaliteit en kwantiteit van het ontdekte materiaal is zeer bijzonder, evenals de biologische en ecologische informatie die hieruit is gedestilleerd en gepubliceerd,’ aldus paleontoloog Suzanne Hand van de University of New South Wales. Zij is deskundige op het gebied van fossielen uit het Mioceen en was niet betrokken bij het recente onderzoek.

De fossielen uit McGraths Flat bevatten zelfs enkele snapshots van het leven in volle actie. Zo was de kop van een bladwesp bedekt met pollen, waarschijnlijk omdat het dier zich even daarvoor tegoed had gedaan aan de nectar van een bloem. Op een vissenstaart werd een passagier aangetroffen: de parasitaire larve van een mossel, die zich in leven hield op de slijmerige huid van de vis terwijl hij stroomopwaarts meeliftte.

‘Vanwege de kwaliteit van de bewaard gebleven fossielen, krijgen we nu een beter inkijkje in deze ecosystemen dan we ooit hadden,’ vertelt Matthew McCurry, een van de betrokken onderzoekers die als paleontoloog werkt bij het Australian Museum Research Institute in Sydney.

Dit fossiele onderdeel van een blad is waarschijnlijk afkomstig van een varen van het geslacht Lygodium. Zelfs de tien micron kleine huidmondjes werden gefossiliseerd en zijn te zien onder een elektronenmicroscoop.

In McGraths Flat zijn ook allerlei soorten insecten bewaard gebleven, zoals deze fossiel van een ronddrijvende najade, de larf van een libelle.

Extreem goed bewaarde fossielen

McCurry en zijn collega’s hoorden in 2017 voor het eerst over de vindplaats van McGrath. Toen het belang van deze fossielen eenmaal tot hen doordrong, gingen ze er steeds drie tot vier dagen achter elkaar heen. Ze haalden hun handen open aan de op vuurstenen lijkende keien bij hun pogingen een glimp op te vangen van een woud uit de oertijd.

Hoe verder het onderzoek vorderde, hoe meer ze erachter kwamen hoe bijzonder de wijze van preservatie was. De fossielen zaten allemaal gevangen in extreem dunne lagen van een ijzer- en zuurstofhoudend mineraal genaamd goethiet. Er werden al eerder fossielen in dergelijk gesteente aangetroffen, maar de kwaliteit van de vondsten uit McGraths Flat is buitengewoon.

‘Aan deze vorm van preservatie werd nauwelijks tot geen aandacht geschonken,’ aldus een van leiders van het onderzoek, Michael Frese, die als viroloog werkzaam is aan de Australische University of Canberra en ook onderzoek doet naar microfossielen. ‘Als je mensen had gevraagd of ze echt geloofden dat ijzersteen prachtige fossielen zou kunnen bevatten, hadden ze waarschijnlijk gezegd: ‘Doe niet zo mal!’’

Lees ook: Fossielen van oeroude sluipwespjes in fossielen ontdekt

Hij legt uit dat de vondsten uit McGraths Flat door hun ongebruikelijke manier van fossiliseren heel goed te analyseren zijn met een rasterelektronenmicroscoop (Scanning Electron Microscope, SEM). Dit is een van de meest krachtige microscopen die er zijn. Onderzoekers moeten objecten die ze met een SEM willen bekijken vaak voorzien van een dun laagje goud of platina, wat een beperking kan vormen voor latere onderzoeken van die objecten. De fossielen uit McGraths Flat bevatten van zichzelf al veel ijzer en zijn zo goed geleidend dat ze direct onder de elektronenmicroscoop kunnen worden gelegd, zonder extra preparatie.

‘Het fossiel komt op precies dezelfde manier uit de SEM als het erin ging,’ aldus Frese.

De kleinste fossielen hebben inmiddels al een aantal geweldige vondsten opgeleverd. In de voor zover bekend enige fossiele veer van de vindplaats kunnen onderzoekers ophopingen zien van het pigment melanine. De vorm daarvan duidt erop dat de veer donker van kleur of iriserend was. De wetenschappers zagen ook melanine in het oog van een fossiel van een vis en ze troffen zelfs een losgelaten, enkele schub aan van de vleugel van een vlinder of mot die meer dan elf miljoen jaar geleden leefde.

Op een vergroting is te zien dat deze boktor van twee centimeter een passagier heeft: een kleine rondworm die zich aan zijn lijf heeft vastgehecht.

Een van de fossielen die bij McGraths Flat werd gevonden was een vogelveer die zo goed bewaard is gebleven dat er onder een elektronenmicroscoop ophopingen van het pigment melanine te zien zijn.

Een meer vol ijzer

Het team gaat er momenteel van uit dat McGraths Flat ooit een hoefijzervormig meer was, dat ontstond toen een deel van een meanderende rivier afgesneden raakte. Het grootste deel van de tijd gebeurde er relatief weinig in het meer en had het een laag zuurstofgehalte en weinig roofdieren. Maar aangezien er tot nog toe ruim een tiental fossiele vissen op de vindplaats werden aangetroffen, lijkt het erop dat er van tijd tot tijd vissen en andere rivierbewoners in het meer belandden, mogelijk wanneer de rivier in de buurt uit zijn oevers trad.

McCurry en Frese vermoeden dat ijzer uit nabijgelegen basaltafzettingen oploste in water dat door het verweerde gesteente sijpelde. Dit ijzerrijke water kwam in het grondwater terecht en stroomde zo het hoefijzervormige meer in.

Steeds wanneer er zoet water met een hoog zuurstofgehalte in het meer belandde (bijvoorbeeld door overvloedige neerslag of overstromingen), sloeg het in het water opgeloste ijzer neer als goethiet op de bodem van het meer. Blaadjes of kadavers die naar de bodem zonken, raakten bedolven onder deze snel bezinkende mineralen. Het bedolven zachte weefsel werd in de loop van de tijd vervangen door goethiet, waardoor de vormen van de nu aangetroffen fossielen bewaard bleven.

Het onderzoeksteam vond enkele aanwijzingen voor de gedachte dat de goethiet-cyclus in het meer werd veroorzaakt door seizoensgebonden moessons. Het grootste deel van de honderden fossiele bloemen die tot nu toe zijn aangetroffen in McGraths Flat stierf voordat ze tot bloei waren gekomen. Dat wijst erop dat de bloemen steeds bedolven raakten in een bepaald seizoen. Daarnaast beschikt het team over talloze fossielen van insecten die in huidige ecosystemen alleen in het voorjaar en de zomer voorkomen.

Lees ook: Verbluffend fossiel van vliegend reptiel bij politie-inval gevonden

De onderzoekers moeten nog veel werk verrichten om hun vermoedens te kunnen bevestigen, en om de schat aan fossielen die ze al vonden te analyseren. McCurry en Frese zijn druk bezig om de leeftijd van de vindplaats nader te bepalen. Daardoor zouden onderzoekers meer te weten kunnen komen over de manier waarop McGraths Flat transformeerde van een tropisch regenwoud in de dorre vlakte – wat weer iets zegt over de mogelijke gevolgen van de huidige klimaatverandering voor de regenwouden.

Op deze kunstmatig ingekleurde opname die met een rasterelektronenmicroscoop werd gemaakt, zijn vier sporen zichtbaar van een levermos (Cingulasporites ornatus). Deze en andere sporen kunnen dienen als referentiemateriaal voor het bepalen van de leeftijd van gesteente waarin fossielen worden gevonden. Ook de leeftijd van de vindplaats werd hiermee bepaald: tussen de elf en zestien miljoen jaar oud.

Een kijkje in het verleden en in de toekomst

Tijdens het vroege en midden-Mioceen was het CO2-gehalte in de atmosfeer ongeveer 400 tot 500 ppm (parts per million). Dat komt overeen met het gehalte dat naar verwachting binnenkort wordt bereikt door menselijke activiteit. Ook deden zich in het Mioceen periodes voor waarin langere tijd sprake was van opwarming, zoals tijdens de klimaatpiek tijdens het Midden-Mioceen tussen 17 en 14 miljoen jaar geleden. De vindplaats van McGraths Flat stamt mogelijk ook uit deze periode.

‘Dankzij deze vondsten kunnen we meer inzicht krijgen in toekomstige veranderingen in regenwoudecosystemen die worden blootgesteld aan antropogene opwarming van de aarde,’ stelt palentoloog Bo Wang van de Chinese Academy of Sciences die niet betrokken was bij het recente onderzoek. ‘Dit onderzoek toont aan dat er op ten minste de 37e breedtegraad zuid in Australië tropische flora en fauna voorkwam, maar we weten niet wanneer die ontstonden of verdwenen. Welk mechanisme zit daarachter?

McCurry en Frese zijn van plan met een wensenlijstje van fossielen die ze nog hopen te vinden terug te keren naar McGraths Flat, om meer te weten te komen over de transformatie die daar plaatsvond. ‘We weten dat een vogelveer heel goed bewaard kan blijven, maar we willen eigenlijk een hele vogel. Als we die vinden, weten we dat die perfect zal zijn gebleven,’ aldus McCurry.

Maar hoewel het team op zoek gaat naar nieuwe fossielen, weten de onderzoekers dat ze het nog druk genoeg zullen hebben met de schitterende vondsten die ze al hebben gedaan, voegt hij daar aan toe. ‘We hebben letterlijk een decennium aan werk voor de boeg.’

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com