Inleiding
Hoe zag de wereld voor de zondvloed eruit? Creationisten verschillen daarover van mening, omdat deze informatie gehaald zou kunnen worden uit de sedimenten die voorafgaand aan de zondvloed zijn gevormd en de organismen die tijdens de zondvloed zijn gefossiliseerd. Maar dan moet je natuurlijk wel weten welke gesteenten afkomstig zijn van voor en tijdens de zondvloed. En dat is precies waarover creationisten van mening verschillen. In de inleiding gaf ik echter al aan dat er min of meer een consensus heerst dat de gesteenten van het Paleozoïcum tijdens de zondvloed gevormd zijn. En de fossielen in die fossielen wijzen soms op bijzondere omstandigheden. Maar passen die omstandigheden ook bij een wereld die overstroomd werd door een wereldwijde vloed?
Zuurstofconcentraties
Het is lastig om te bepalen hoe de atmosfeer er in het geologische verleden uitzag. Soms lukt dit met luchtbelletjes in ijs of barnsteen, maar voor het Paleozoïcum zijn zulke luchtbelletjes niet vaak voorradig. Geologen gebruiken dan een proxy, iets wat wel gemeten kan worden en direct correleert met datgene wat je wilt meten. In een eerder hoofdstuk zagen we al hoe de paleotemperatuur wordt gemeten met behulp van zuurstofisotopen, en koolstofisotopen vormen een proxy voor de CO2-concentratie.
Voor de zuurstofconcentratie in de atmosfeer zijn verschillende proxies gebruikt, zoals de begraving van koolstof en zwavel in sedimenten (Berner & Canfield 1989), houtskool in moerasafzettingen (Glasspool & Scott 2010) en koolstofisotopen (Berner 2009). Deze methodes laten verschillende resultaten zien, vooral in de amplitude van de schommelingen en schommelingen op korte tijdschaal.
Het algemene plaatje is echter hetzelfde. Tijdens het Paleozoïcum was de zuurstofconcentratie ongeveer gelijk met tegenwoordig, totdat deze in het Carboon opeens omhoogschoot en rond de 300 miljoen jaar geleden een piek bereikte, de all time high van de zuurstofconcentratie.. Hierna daalde de zuurstofconcentratie om in het Trias de laagste concentratie van het Fanerozoïcum te bereiken.
Vervolgens steeg de concentratie tot boven de huidige waarde, waarna er vanaf het Krijt een daling werd ingezet.
Limiterende factor
Tijdens het Carboon was er dus een maximum als het gaat om de zuurstofconcentratie. Dat blijkt uit de proxies die gebruikt zijn om deze te berekenen. De vraag is nu wat een dergelijke zuurstofconcentratie voor effect zou hebben. Uit onderzoek blijkt dat de zuurstofconcentratie een limiterende factor is voor de grootte van insecten (Kaiser et al. 2007). Insecten en andere geleedpotigen hebben namelijk geen geavanceerde systemen om zuurstofopname te optimaliseren. Zuurstofopname is daarom lastiger, en Kaiser et al. ontdekten dat grote insecten een groter deel van hun massa nodig hebben voor tracheeën.
Daardoor wordt zuurstofopname een limiterende factor voor de grootte van het insect. Een hogere zuurstofconcentratie zou het mogelijk maken dat insecten groter worden. Ook voor het vliegen is een hogere partiële zuurstofdruk gunstig (Dudley 1998).
45
Bron: https://en.wikipedia.org/wiki/Carboniferous#/media/File:Meganeura.jpg
Gevolgen
De hoge zuurstofconcentratie tijdens het Carboon had grote gevolgen voor de flora en fauna (Graham et al. 1995). Het meest markant is natuurlijk het gigantisme onder insecten, andere geleedpotigen en een brachipode in deze periode. Vooral (maar niet uitsluitend) de vliegende insecten (libellen, eendagsvliegen, Palaeodictyoptera) werden erg groot, met als bekendste voorbeeld dat libellen spanwijdtes tot 70 centimeter konden bereiken. Deze organismen stierven in het Perm allemaal uit, wat precies de verwachting is als ze alleen konden overleven in hogere zuurstofconcentraties.
Het probleem
Op basis van de reuzenfauna uit het Carboon hebben verschillende creationisten geopperd dat er in de wereld voor de zondvloed een hogere zuurstofconcentratie was. Dat brengt twee problemen met zich mee. Ten eerste zijn er geen aanwijzingen voor een hoge zuurstofconcentratie voorafgaand aan het Carboon. Ten tweede zijn er ook tal van periodes in de geologische geschiedenis waarin geen reuzenfauna aanwezig was en die volgens dezelfde creationisten ook periodes (of ecologische zones) tijdens de zondvloed weerspiegelen. Verdedigers van het rekolonisatiemodel (waarbinnen de zondvloed eindigde op de grens van het Carboon en het Perm) hebben het wat dat betreft makkelijker, omdat er voorafgaand aan het Carboon niet veel terrestrische fossielen worden gevonden. Toch zullen ook zij moeten verklaren waarom de periode waarin de reuzenfauna aanwezig is precies overeenkomt met de tijd waarvan de proxies laten zien dat in die periode de zuurstofconcentratie hoger was dan ooit.
Ik denk niet dat dit probleem gemakkelijk op te lossen is, en het staat voor een groter probleem waar het ook al over ging in het deel over de Ordovicische ijstijd. Proxies en andere gegevens laten zien hoe het systeem aarde tijdens het Paleozoïcum is veranderd. CO2-concentraties zijn gestegen en gedaald, de temperatuur is veranderd, zuurstofconcentraties schommelden, aardplaten zijn verschoven en ook de biologische aspecten van de leefomgeving van planten en dieren zijn veranderd. Nu is dat niet per se een probleem voor de zondvloedgeologie, maar dat wordt het wel als blijkt deze veranderingen andere processen in gang lijken te zetten. Het is niet in de lijn der verwachting dat glaciogene structuren gevonden worden wanneer de proxies zeggen dat het koud was, of dat een reuzenfauna gevonden wordt als proxies zeggen dat de zuurstofconcentratie hoog was. Creationisten zouden daarom onderzoek moeten doen hoe dergelijke gelijktijdige veranderingen met een (schijnbaar) causaal verband tijdens de zondvloed konden ontstaan toen dat causale verband er helemaal niet kon zijn.
Referenties
Berner, R. A., & Canfield, D. E. (1989). A new model for atmospheric oxygen over Phanerozoic time. American Journal of Science, 289(4), 333-361.
Berner, R. A. (2009). Phanerozoic atmospheric oxygen: New results using the GEOCARBSULF model. American Journal of Science, 309(7), 603-606.
46
Dudley, R. (1998). Atmospheric oxygen, giant Paleozoic insects and the evolution of aerial locomotor performance. Journal of Experimental Biology, 201(8), 1043-1050.
Glasspool, I. J., & Scott, A. C. (2010). Phanerozoic concentrations of atmospheric oxygen reconstructed from sedimentary charcoal. Nature Geoscience, 3(9), 627-630.
Graham, J. B., Aguilar, N. M., Dudley, R., & Gans, C. (1995). Implications of the late Palaeozoic oxygen pulse for physiology and evolution. Nature, 375(6527), 117-120.
Kaiser, A., Klok, C. J., Socha, J. J., Lee, W. K., Quinlan, M. C., & Harrison, J. F. (2007). Increase in tracheal investment with beetle size supports hypothesis of oxygen limitation on insect gigantism. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(32), 13198-13203.
47