Het vinden van een fossiel in een kolenmijn is geen probleem. Steenkoolafzettingen zijn tenslotte versteende veenmoerassen en veen is gemaakt van rottende planten, die hun sporen achterlaten in modder en klei terwijl het verhardt tot leisteen.
gerelateerde inhoud
- The Burgess Shale: Big Bang van Evolution
- Wat doodt de esp?
Maar het was heel anders toen John Nelson en Scott Elrick, geologen van de Illinois State Geological Survey, de kolenmijnen Riola en Vermilion Grove in het oosten van Illinois onderzochten. Geëtst in plafonds van de mijnschachten is het grootste intacte fossiele bos ooit gezien - minstens vier vierkante mijlen tropische wildernis die 307 miljoen jaar geleden werd bewaard. Dat was het moment waarop een aardbeving het moeras plotseling 15 tot 30 voet liet zakken en modder en zand binnenstroomden, alles bedekkend met sediment en bomen en andere planten vermoord. "Het moet binnen enkele weken zijn gebeurd", zegt Elrick. "Wat we hier zien is de dood van een veenmoeras, een moment in geologische tijd bevroren door een natuurongeval."
Om dit weinig bekende wonder te zien, voegde ik me bij Nelson en Elrick op de site Vermilion Grove, een werkende mijn beheerd door Peabody Energy uit St. Louis en gesloten voor het publiek. Ik trok een helm, een licht, handschoenen en laarzen met stalen neuzen aan. Ik kreeg een zuurstoffles en een veiligheidslezing. In geval van nood - gifgas, brand of een explosie - volg de rode lichten om de weg uit de mijn te vinden, raadde veiligheidsmanager Mike Middlemas aan. We kunnen "dikke zwarte rook tegenkomen, en je zult niets voor je kunnen zien." Hij zei dat hij de reddingslijn langs het plafond moest gebruiken, een slank touw dat door houten kegels wordt geregen, als drijvers in een zwembad.
De fossielrijke kolenlaag bevindt zich op 200 meter onder de grond en we reden erheen in een openzijdige, Humvee-achtige dieseljitney die bekend staat als een 'man-trip'. De bestuurder nam ons mee door vier mijlen van verbijsterende wendingen en bochten in tunnels die alleen verlicht werden door ontsnappingsbakens en de koplampen van het voertuig. De reis duurde 30 minuten en eindigde in Area 5. De tunnels hier zijn 6, 5 meter hoog en ongeveer de breedte van een tweerichtingsstraat in de voorsteden.
De tunnels waren stil en, verlicht door gloeilampen met lage wattage, somber. Vochtige zomerlucht, die van boven werd aangezogen, was koel en aanhankelijk ondergronds, waar temperaturen het hele jaar rond rond 60 graden Fahrenheit schommelen. Mijnwerkers zijn hier klaar met het ontginnen van steenkool en de zijkanten van de tunnel zijn besproeid met ongebluste kalk om explosief steenkoolstof te onderdrukken. Het schaliedak - gemaakt van het sediment dat het bos zo lang geleden verwoestte - barst en schilfert af nu de kolen eronder is verwijderd. Draadgaas bedekt het plafond om te voorkomen dat grote stukken in de rijbanen vallen of mijnwerkers raken.
Nelson baande zich een weg door de tunnel en stapte rond stapels gebroken steen en brokken kolen tuimelden als zwarte dobbelstenen over de stoffige vloer. Hij stopte en keek omhoog. Daar, schijnend in de gloed van zijn helmlicht, is het bos - een rel van met elkaar verstrengelde boomstammen, bladeren, varenbladen en twijgen die zwart-op-grijs zijn afgetekend op het klamme schalieoppervlak van het tunneldak. "Ik had eerder fossielen gezien, maar zoiets niet", zegt hij.
Nelson, die nu met pensioen is, bezocht eerst de site Riola-Vermilion Grove tijdens een routine-inspectie kort nadat de mijn in 1998 werd geopend. Hij zag fossielen maar besteedde er niet veel aandacht aan. Hij zag meer fossielen toen hij het volgende jaar verschillende tunnels inspecteerde, en nog meer het jaar daarna. Elrick kwam bij hem in 2005, en tegen die tijd waren de fossielen opgeteld "te veel", zegt Elrick. "Er was iets vreemds aan de hand."
Nelson riep twee paleobotanisten in, William DiMichele, van het Smithsonian's National Museum of Natural History, en Howard Falcon-Lang, van de Britse universiteit van Bristol, om de site te bekijken. Falcon-Lang beschrijft het als "een spectaculaire ontdekking" omdat het hele bos - niet alleen individuele bomen of planten - intact is aan het plafond. De meeste oude veenbossen sterven geleidelijk af, waardoor alleen vlekkerig bewijs achterblijft van wat daar groeide. Omdat deze in één keer werd begraven, is bijna alles wat er was nog steeds daar. "We kunnen naar de bomen en de omringende vegetatie kijken en proberen het hele bos te begrijpen", zegt DiMichele.
De heren van dit oerwoud waren de lycopsiden: geschubde planten met stammen tot 6 voet in omtrek die groeide tot 120 voet hoog en droeg sporenproducerende kegels. Ze zagen eruit als gigantische asperges. In het bleke licht van de tunnel glanzen fossiele sporen van lycopsiden glad in het schaliedak als krokodillenhuiden.
Naast de lycopsiden zijn calamieten - 30-voet hoge neven van de moderne paardenstaart - en oude, mangrove-coniferen bekend als cordaites. Zaadvarens (die geen verband houden met moderne varens) werden 25 voet lang. Boomvarens groeiden 30 voet, met kronen van grote, gevederde bladeren.
Er zijn weinig dierlijke fossielen gevonden in de mijn - chemicaliën in het water van het oude moeras hebben wellicht schelpen en botten opgelost - maar andere locaties van meer dan 300 miljoen jaar geleden, een periode die bekend staat als het Carboon, hebben fossielen opgeleverd van duizendpoten, spinnen, kakkerlakken en amfibieën. Monsterlibellen met 2, 5-voet wingpans regeerden over de hemel. (Het zou nog 70 miljoen jaar duren voordat de eerste dinosaurussen.)
En toen sloeg de aardbeving toe en dit moerassige regenwoud was verdwenen.
Een van de redenen waarom de site zo waardevol is voor wetenschappers, is dat het een venster op de natuurlijke wereld opent net voorafgaand aan een periode van grote, en raadselachtige, verandering. Gedurende enkele honderdduizend jaar nadat dit regenwoud was begraven, streden boomvarens, lycopsiden en andere planten om dominantie - 'een soort vegetatieve chaos', zegt DiMichele. Om een onbekende reden hadden de boomvarens de overhand, zegt hij, en namen uiteindelijk de tropische moerasbossen van de wereld over. Tweederde van de soorten die in Riola-Vermilion Grove werden gevonden, zouden verdwijnen. De machtige lycopsiden verdwenen vrijwel.
Onderzoekers bieden verschillende mogelijke redenen voor de grote make-over in plantengemeenschappen ongeveer 306 miljoen jaar geleden: steile veranderingen in de mondiale temperaturen; drogen in de tropen; of, misschien, tektonische omwenteling die zelfs oudere steenkoolafzettingen erodeerde, waardoor koolstof werd blootgelegd dat vervolgens in koolstofdioxide veranderde. Wat de reden ook is, de atmosfeer van de aarde heeft plotseling veel meer koolstofdioxide opgenomen. Het bepalen van de relatie tussen deze oude atmosferische verandering en de veranderingen in vegetatie zou aanwijzingen kunnen geven over hoe het ecosysteem van vandaag zal reageren op toename van kooldioxide veroorzaakt door de verbranding van fossiele brandstoffen.
Het team van Riola-Vermilion Grove, zegt DiMichele, gebruikt het fossiele bos als referentiepunt. De onderzoekers analyseren de chemische samenstelling van vroegere en latere steenkoolafzettingen voor metingen van oude koolstofdioxide, temperatuur, regenval en andere variabelen. Tot nu toe lijkt de toename van koolstofdioxide in de loop van de tijd redelijk soepel te zijn, maar de verandering in vegetatie is schokkeriger.
Door fossielen van vóór 306 miljoen jaar geleden en daarna te vergelijken, "heb je een totale regime-verandering zonder veel waarschuwing", zegt DiMichele. "We moeten veel beter naar het verleden kijken", voegt hij eraan toe. "En dit is onze eerste kans om alles te zien."
Guy Gugliotta heeft geschreven over cheeta's en menselijke migraties voor Smithsonian .
Het grotendeels intacte gefossiliseerde bos (het puntje van een boomvarenvarenblad) is een 'spectaculaire ontdekking', zeggen paleobotanisten. (Layne Kennedy) 
De overblijfselen van een bos van lycopsiden en andere eigenaardigheden bevinden zich op 200 meter onder de grond (John Nelson, links, en Scott Elrick inspecteren een mijnschachtplafond rijk aan fossielen.) (Layne Kennedy) 
Een lycopsidetak. (Layne Kennedy) 
Heeft een abrupte klimaatverandering 306 miljoen jaar geleden het oude ecosysteem gedoemd? Fossielen uit de kolenmijn van Vermillion Grove kunnen aanwijzingen bevatten. (Layne Kennedy)
