Wat is een Fossiel

© Henskens Fossils & John v. Straaten

Een fossiel is elk bewijs van prehistorisch leven. Dit bewijs kan bestaan uit eigenlijke overblijfselen, zoals botten, tanden etc., maar ook afdrukken (van bladeren bijv.) en sporen van pootafdrukken. 

Amphibian tracks

                                                                                  Paradoxides gracilis

Paleontologie is de studie van fossielen. Dit wordt vaak verward met archeologie, de studie van de opkomst van de mens en zijn culturen. De paleontologie houdt zich bezig met de periode tussen het ontstaan van het leven ongeveer 3,7 miljard jaar geleden tot de opkomst van de menselijke cultuur ongeveer 10.000 jaar geleden.

Fossielen hebben de mens generaties lang geïntrigeerd. Griekse wijsgeren beschouwden ze als nogal vreemde, natuurlijke verschijnselen die in de aarde op dezelfde wijze werden gevormd als kristallen. Maarten Luther (1483-1546), de voornaamste grondlegger van de christelijke Reformatie, geloofde dat fossiele vondsten op bergtoppen een bewijs vormden voor de bijbelse Zondvloed. Leonardo da Vinci (1452-1519) opperde in zijn aantekenboeken (terecht) dat fossielen de versteende resten waren van organismen die eens leefden. Zijn in die tijd ketterse gezichtspunten werden verdonkeremaand (God zou nu eenmaal nooit zijn eigen scheppingen uit laten sterven) tot zijn aantekeningen in de 19e eeuw werden gepubliceerd.

Hoe ontstaat een fossiel?

Een fossiel ontstaat als plantaardige of dierlijke resten niet door bacteriën worden verteerd of door aaseters opgegeten, maar snel na hun dood door zand, grond, vulkanische as, modder etc. worden begraven zodat er geen zuurstof meer bij kan. Meestal kunnen alleen de harde delen van een organisme fossiliseren, zoals het skelet. Slechts heel zelden fossiliseren zachtere delen.

De volgende processen kunnen tot fossilisatie leiden:

1)      Bedekking door zand, modder etc. Dit is de meest voorkomende vorm. Hoe groter de druk van boven die ontstaat als er steeds meer sedimenten bijkomen, hoe eerder een organisme tot fossiel kan worden. De druk op de onderliggende laag kan zo groot worden, dat deze zo hard als steen wordt.

2)      Bevriezing. Een goed voorbeeld daarvan zijn de compleet bewaarde mammoeten in de permafrost van Siberië
.

3)      Dehydratie. Dieren die in droge grotten doodgaan kunnen opdrogen en duizenden jaren bewaard blijven.

4)      Mineralisering. Hout en botten blijven vaak bewaard doordat de originele cellulaire ruimtes zich vullen met mineralen en kiezelzuur. Die worden vaak opgenomen uit het water waarin het hout of bot is terechtgekomen, waardoor het ‘versteent’.

5)      Desintegratie. Als een begraven organisme zich toch ontbindt, kan er een ruimte ontstaan die dus een mal is van het eigenlijke organisme.

6)      Pseudomorfisme. Als een dergelijke mal zich met mineralen vult, ontstaat een afgietsel van het organisme.

 Planten en dieren die op het land leven maken maar een kleine kans als fossiel bewaard te blijven. Meestal verweren de resten voor ze door sediment bedekt worden. Bij mariene (in zee levende) organismen is de kans snel na hun dood door modder of zand bedekt te worden veel groter. Terrestrische organismen maken dus alleen een grote kans als fossiel bewaard te worden als ze vlak voor of na hun dood in het water terechtkomen.

Hoe wordt de ouderdom vastgesteld?

Dit gebeurt meestal aan de hand van metingen van de lood-uraniumverhouding in fossielen. Uranium vervalt zeer langzaam tot lood, met een halveringstijd van vele miljoenen jaren. Dit betekent dat je door de verhouding van de hoeveelheden van deze twee elementen te meten een betrekkelijk nauwkeurige datering krijgt. De halverings- of halfwaardetijd is de tijd die de helft van het radioactieve element nodig heeft om tot een stabiel, niet-radioactief element te vervallen.
Ook de verhouding tussen andere radioactieve en niet-radioactieve elementen kan worden gebruikt, bijv. tussen rubidium  en strontium (waarbij rubidium vervalt tot strontium) en kalium en argon (waarbij kalium vervalt tot argon). De helft van uranium 238 vervalt in ongeveer 4,5 miljard jaar in lood 206, de helft van uranium 235 in 704 miljoen jaar in lood 207, de helft van thorium 232 in 14 miljard jaar in lood 208, de helft van rubidium 87 in 49 miljard jaar in strontium 87, de helft van kalium 40 in 1,25 miljard jaar in argon 40 en de helft van koolstof in 5570 jaar in stikstof. Deze radioactieve stoffen zijn bij het ontstaan van ons zonnestelsel gevormd (of worden nog steeds gevormd) en bevinden zich in de atmosfeer. Dieren (en mensen) krijgen ze in minieme hoeveelheden binnen met de lucht die ze inademen en met de planten die ze eten. De verhoudingen tussen de radioactieve en niet-radioactieve elementen in de atmosfeer is bekend. Die verhouding is dezelfde in een dier of plant zolang het leeft. Als het echter sterft, worden deze stoffen niet meer opgenomen, en begint het opgeslagen deel van de radioactieve stof te vervallen.
Om koolstof als voorbeeld te nemen: in 5570 jaar is de koolstof voor de helft omgezet in stikstof. Voor de resterende hoeveelheid koolstof geldt dat het weer 5570 jaar duurt voordat de helft ervan is omgezet in stikstof. Er is nu nog een kwart van de oorspronkelijke hoeveelheid koolstof over. Na nog eens 5570 jaar is er nog slecht 1/8 deel van het aanvangsvolume over, dan 1/16, vervolgens 1/32 enz. Door de grote vervalsnelheid van koolstof in stikstof is dit systeem slechts bruikbaar voor relatief kleine ouderdommen, d.w.z. de laatste 70.000 jaar. Deze methode wordt veel gebruikt in de archeologie.
Bovengenoemde methode wordt ook wel absolute ouderdomsbepaling genoemd. Vaak wordt ook gebruik gemaakt van zgn. relatieve ouderdomsbepaling. Hierbij wordt de ouderdom van een fossiel (ongeveer) vastgesteld aan de hand van zgn. gidsfossielen uit dezelfde aardlaag. Dit zijn dan fossielen die veelvuldig voorkomen (bijv. ammonieten en slakjes), maar waarvan sommige soorten maar een betrekkelijk korte periode geleefd hebben. Als een fossiele vis in dezelfde laag wordt gevonden als een ammoniet waarvan al bekend is dat die alleen in het Boven-Krijt heeft geleefd, moet de vis ook in het Boven-Krijt zijn gestorven.

Precambrium (4,6 mld jr – 542 mln jr)

 
De meeste kosmologen zijn het erover eens dat het heelal ongeveer 15 miljard jaar geleden is ontstaan. Alles bestond toen nog uit één brok, die zoveel massa had dat hij op een gegeven moment explodeerde; de zgn. Oerknal of Big Bang. Een zeer zwakke microgolfstraling, die vanuit alle richtingen uit het heelal komt, is een overblijfsel uit deze periode. Ook zijn er andere aanwijzingen dat het heelal ook nu nog in alle richtingen uitdijt.
            De aarde is ongeveer 4,6 miljard jaar oud. De maan en de planeten lijken dezelfde ouderdom te hebben. De zon (een ster) is ouder, omdat die als eerste na de Oerknal is ontstaan. Uit de overgebleven materie hebben zich daarna de aarde en andere hemellichamen gevormd. De oudste gesteenten op aarde zijn vier miljard jaar oud. Het heeft dus ongeveer 600 miljoen jaar geduurd voordat de aarde voldoende was afgekoeld om de aardkorst te vormen. Die korst is op sommige plaatsen wel 60 km dik, op andere plekken ook weer zo dun dat de lava (bij vulkanen) naar buiten stroomt.
            Na het afkoelen van de aarde is geologisch gezien heel snel leven ontstaan. De oudste levensvormen ontstonden ongeveer 3,7 miljard jaar geleden. Uit chemische reacties in zeewater zijn op onbekende manier ééncellige organismen ontstaan. Dit zijn zgn. Prokaryoten, die nog geen celkern hadden. 2,1 Miljard jaar geleden verschijnen de zgn. Eukaryoten, de eerste ééncelligen met celkern, waarin het erfelijk materiaal (DNA) is geconcentreerd.
Hoe het leven is ontstaan zal wel niet te achterhalen zijn. Maar het waarom is duidelijker. Alle voorwaarden zijn op aarde aanwezig: voldoende zonlicht, de juiste temperatuur, en water. Het feit dat de aarde leven bevat is eigenlijk gewoon toeval. Voor het ontstaan en de ontwikkeling van leven is allereerst een stabiele moederster nodig (in ons geval de zon), die miljarden jaren gestaag een vrijwel constante hoeveelheid energie levert. Op een planeet die niet te dicht bij zo’n ster staat (anders is het te warm) en ook niet te ver er vandaan (anders is het te koud), kan dan leven ontstaan. De massa van de aarde is ook van groot belang. Als de aarde kleiner was geweest, zou de aantrekkingskracht te klein zijn en zouden de atmosferische gassen (incl. zuurstof) de ruimte instromen. Als de aarde groter zou zijn, zou de aantrekkingskracht te groot zijn. De atmosfeer zou zo dicht zijn dat het zonlicht er niet meer door zou komen. Verder is er ook nog een reuzenplaneet als Jupiter nodig. Die zorgt ervoor dat rondzwervende kometen en planetoïden zoveel mogelijk worden opgevangen, waardoor een kwetsbaar planeetje als de aarde nog enigszins wordt beschermd. Ook onze maan is van belang. Zijn aantrekkingskracht zorgt ervoor dat de stand van de aardas stabiel blijft.
            Eéncelligen hebben zich bijna één miljard jaar lang niet verder ontwikkeld, tot er aan het eind van het Precambrium opeens meercelligen ontstonden. De eerste meercellige algen ontstonden ongeveer 1,3 miljard jaar geleden, de eerste meercellige dieren ongeveer één miljard jaar geleden. Dit komt waarschijnlijk omdat er toen pas voldoende zuurstof aanwezig was voor ‘hogere’ levensvormen. Ten tijde van de ééncelligen was de aarde nog zuurstofloos. De ééncelligen gaven echter zuurstof af (fotosynthese; de cellen nemen uit de lucht of het water koolstofdioxide op, zetten dit om in koolhydraten en geven als afvalprodukt zuurstof af). De ozonlaag in onze atmosfeer is ook opgebouwd uit zuurstof (O3 i.p.v. O2), en heeft bij het ontstaan van meercelligen waarschijnlijk ook een grote rol gespeeld, omdat ozon het leven op aarde tegen ultraviolette straling van de zon beschermt.
            Tegenwoordig wordt het Pre-Cambrium ook wel in drie perioden verdeeld: het Hadaïcum is de periode van 4,6 tot 4 miljard jaar geleden, waarin er nog geen leven was en de gesteenten nog vloeibaar waren. Het Archaïcum is de periode van 4 tot 2,5 miljard jaar geleden, waarin zich continenten vormden en de eerste ééncelligen betrekkelijk veelvuldig voorkomen. Het Proterozoïcum is de periode van 2,5 miljard tot 542 miljoen jaar geleden, de periode waarin ook meercelligen ontstaan.
Zo’n 542 miljoen jaar geleden vond er werkelijk een explosie van nieuw leven plaats. Deze nieuwe periode wordt Cambrium genoemd.

Eukaryotes   

Cambrium (542 mln jr – 488 mln jr)   (Paradoxides gracilis)

In het Cambrium bevinden zich op het noordelijk halfrond de continenten Laurentia (bestaande uit het huidige Noord-Amerika), Baltica (Noord-Europa) en Siberia, en op het zuidelijk halfrond het supercontinent Gondwana, dat het huidige Afrika, Zuid-Amerika, Antarctica, Australië, China, India en Zuid-Europa omvat. Grote landdelen staan onder water door overstromingen van de zee. Rond de polen bevinden zich geen continenten.
            Uit het Onder-Cambrium stammen de eerste gewone en algemeen verspreide fossielen. De toen alleen nog in zee levende dieren ontwikkelden pantsers en schalen (ter ondersteuning, en ter bescherming tegen rovers). Hun overblijfselen blijven natuurlijk beter bewaard dan de ‘zachte’ levensvormen uit het Precambrium.
In het water hadden zich reeds vele vormen van leven ontwikkeld. De meeste dieren waren planteneters die van algen leefden. De oceanen waren druk bevolkt met wieren, brachiopoden (vastzittende, op mossels lijkende zeedieren), sponsen, wormen, stekelhuidigen, zeeslakken, kwallen, schelpdieren en gesegmenteerde geleedpotigen, de zgn. trilobieten (zo genoemd omdat hun lichaam uit drie delen, ‘lobben’, bestaat). Van alle leven waren de trilobieten duidelijk de hoogst ontwikkelde dieren in deze wateren. Er zijn meer dan 10.000 verschillende soorten bekend, in lengte variërend van 1 mm tot meer dan een halve meter. Ze maakten toentertijd ongeveer 60 % van de fauna uit.
            In het Onder-Cambrium ontstaan de eerste vissen. Dit zijn tevens de eerste chordaten (gewervelde dieren, dus met een wervelkolom, waartoe ook de mens behoort). De wervelkolom diende als hulpmiddel tegen het samendrukken, als aanhechtingsplaats voor de spieren, en als ‘kapstok’ voor de organen in het lichaam.
            De overgang van Cambrium naar Ordovicium wordt gekenmerkt door het (bijna) uitsterven van veel diersoorten. Vooral de trilobieten, tot dan toe dominant, moeten sterk inboeten en zullen nooit meer hun grote veelzijdigheid behalen.

Ordovicium (488 mln jr – 444 mln jr) (Mytrocystites)  

Het noordelijke deel van het huidige Midden-Europa splitst zich van Gondwana af en voegt zich aan het eind van het Ordovicium met Baltica tot het huidige Noord-Europa samen. Het huidige Zuid-Europa is nog deel van Gondwana, en ligt tegen de zuidpool aan.
            In het Ordovicium veroveren de eerste organismen het land. De ondiepe zeeën van het Cambrium komen bij eb droog te liggen, waardoor blauwwieren genoodzaakt zijn kortstondig op het land te leven. Ze zijn in staat om in de getijdencyclus enkele uren de lucht en het zonlicht te trotseren, meer niet. Maar ze hebben wel een belangrijke bijdrage geleverd aan het ontstaan van het leven op het land.
            Water is een mengsel van waterstof en zuurstof. Door de waterstof uit het water te halen maakten de blauwwieren zuurstof vrij, essentieel voor de productie van de energie die veel landdieren in grote hoeveelheden nodig hebben. Ook kunnen ze stikstof, noodzakelijk voor de vorming van eiwitten, uit de lucht halen. Eiwitten zijn de bouwstenen van elk organisme. In het Ordovicium hebben de planten dankzij de blauwwieren het land kunnen betreden. Zoutwaterplanten zijn naar zoet water verhuisd, en vanuit het zoete water hebben de planten het land bereikt.
            De overgang van het Ordovicium naar Siluur wordt weer gekenmerkt door grote uitstervingen, waarschijnlijk veroorzaakt door het verschuiven van de continenten rond de noord- en zuidpool. Als de poolregionen door land bedekt worden (zoals de zuidpool tegenwoordig door Antarctica), leidt dit tot zeer dikke en uitgebreide ijslagen, en een verlaging van de zeespiegel. Dit heeft een soort koelkasteffect tot gevolg op de oceanische en atmosferische circulatie, waardoor wereldwijd de temperaturen teruglopen. Voor deze theorie spreken de mariene diersoorten die vooral in Europa uit deze tijd zijn gevonden; de soortenrijkdom is klein en aangepast aan koud water. 

Siluur (444 mln jr – 416 mln jr)  (Koremagraptus)

Baltica en Laurentia komen tegen elkaar aan te liggen en vormen het continent Euramerika. Door deze ‘botsing’ worden de Caledonische bergruggen in Scandinavië, het noorden van Groot-Brittannië en in Groenland gevormd.
            De fauna van het Siluur verschilt van die van het Ordovicium, meer door de aanwezigheid van nieuwe families en geslachten dan door het verschijnen van volledig nieuwe diergroepen. Een belangrijke ontwikkeling is het ontstaan van kaken. Voorheen hadden vissen wel een mond, waarmee echter alleen voedsel naar binnen kon worden gezogen. De ontwikkeling van kaken en tanden was een uiterst belangrijke innovatie voor de gewervelden, want dat hield in dat ze veel meer soorten voedsel konden benutten dan er beschikbaar waren voor de kaaklozen. Door de kaken, die vermoedelijk zijn ontstaan uit de eerste rij kieuwbogen, konden ook veel carnivoren (vleeseters) opkomen die op hun beurt hun prooi ertoe dwongen het vluchtvermogen te verbeteren. De kaakloze vissen waren geheel of gedeeltelijk bepantserd met benen platen. De ‘nieuwe’ vissen met kaken ontwikkelden schubben.
            In het Siluur vinden we de eerste echte landplanten (tot 5 cm hoog), met watertransporterende vaten, een sterke stengel en een wasachtige buitenlaag om waterverlies tegen te gaan. Ze zijn echter nog aan het water verbonden door hun manier van voortplanten m.b.v. sporen. De mannelijke kiemcellen kunnen alleen als er voldoende stromend water aanwezig is naar de vrouwelijke kiemcellen van een andere plant ‘zwemmen’ en deze bevruchten. Ook nu nog zijn er planten die van sporen gebruik maken, bijv. de varens.
Ook de eerste diertjes wagen zich aan het eind van het Siluur uit het water op het land: insecten (nog zonder vleugels) als spinnen, duizendpoten en pissebedden. De eerste gewervelde dieren op het land verschenen in het Devoon.
 

 
Devoon (416 mln jr – 360 mln jr) (Left Devonian Fish Gyroptychius)

In het Devoon ontstaan de eerste bomen, en de planten ontwikkelen zaden, die door de wind verspreid worden, zodat ze voor hun voortplanting niet meer afhankelijk zijn van water en het binnenland kunnen veroveren. Maar het is vooral het tijdperk van de vissen. In deze periode steeg de temperatuur, waardoor meren en rivieren gingen opdrogen. Sommige zoetwatervissen stierven hierdoor uit, maar andere wisten zich met vlezige vinlobben van de ene naar de andere poel te bewegen; met andere woorden, ze gingen ‘lopen’. Het centrale gedeelte van de vin bestaat uit een met schubben bedekte, gespierde en met bot versterkte lob.
Of het opdrogen van poelen de reden is geweest dat sommige vissen het water verlieten is omstreden. Een recente theorie gaat ervan uit dat deze vissen het land optrokken om te ontkomen aan de vele roofzuchtige waterbewoners (haaien bijv., die zich in het Devoon ontwikkelen). Ook kan het zijn dat ze het land opgingen omdat zich daar inmiddels vele insectensoorten hadden ontwikkeld die deze vissen tot voedsel dienden. Deze zgn. lob- of spiervinnige vissen waren de eerste vissen waarvan de zwemblaas tot longen evolueerde.
De lobvinnigen worden in vijf groepen verdeeld, met nog maar één huidige vertegenwoordiger, de Coelacanth. Van de Coelacanth (een zoutwatervis) werd gedacht dat hij al miljoenen jaren geleden was uitgestorven, tot er in 1938 in de buurt van Madagaskar een levende kolonie werd ontdekt. Wat de lobvinnigen zo speciaal maakt is het feit dat ze als enige vissen botten in de borst- en buikvinnen hebben die vergelijkbaar zijn met het opperarmbeen, spaakbeen en ellepijp bij viervoetige dieren en de mens.
            Uit de lobvinnigen ontwikkelden zich de amfibieën. Amfibieën zoals kikkers en salamanders kunnen zowel op het land als in het water leven, maar blijven o.a. door hun manier van voortplanting toch aan het water gebonden; hun eieren worden namelijk in de vorm van dril in het water gelegd. Ook blijven ze van water afhankelijk door hun huid. Hoewel ze longen hebben, halen ze ook voor een groot deel adem door hun zachte, vochtige huid. Ze moeten ervoor zorgen dat deze huid niet uitdroogt.
            Reptielen hebben hier geen last van. Zij ademen volledig met behulp van longen, en leggen eieren met een schaal. Reptielen ontstonden echter pas in het Carboon.
            De overgang van Devoon naar Carboon wordt weer gekenmerkt door grote uitstervingen. Ongeveer 25 % van alle families sterft uit. Van de ammonieten, vissen, amfibieën, koralen en trilobieten haalt meer dan de helft van de families de overgang naar het Carboon niet.

Carboon (360 mln jr – 299 mln jr)  (Calamites)

Gondwana en Euramerika naderen elkaar en komen tegen het eind van het Carboon met elkaar in ‘botsing’, waardoor in het huidige Midden-Europa en Noord-Amerika grote bergketens ontstaan.
            Dit tijdperk wordt genoemd naar de steenkool die in deze periode wordt gevormd. Het was een tijd met ondiepe, warme zeeën. Op het land ontwikkelen de amfibieën zich verder, terwijl nu de landplanten in alle vochtige streken groeien. Uit deze moerassige bossen, met bomen tot wel 50 m hoog, zouden later de steenkoolafzettingen ontstaan. De “logge” gepantserde vissen sterven uit, omdat de roofvissen (haaien e.d.) zich verder ontwikkelen en snelheid en wendbaarheid een steeds grotere rol gaan spelen. De eerste insecten met vleugels ontstaan in het Carboon.
            Uit de amfibieën ontwikkelen zich nu de reptielen. In het Boven-Carboon verspreidden ze zich snel over het land. Door de verbeteringen aan hun tanden en kaken konden ze zich ontwikkelen tot grotere en betere carnivoren, waardoor ze een grote druk uitoefenden op hun prooidieren om een betere afweer te ontwikkelen of om harder te lopen. Ook de ontwikkeling van eieren met een schaal heeft een grote rol gespeeld. De eieren kunnen nu op het land worden gelegd, en het embryo is tegen uitdroging beschermd.
            De verbeteringen aan het kauwapparaat stelden de reptielen ook in staat om planten te eten. De opkomst van de herbivore (plantenetende) reptielen betekende ongetwijfeld een grote stimulans voor de ontwikkeling van ecosystemen op het land. De planten werden gedwongen afweermechanismen te ontwikkelen. Een taaie cuticula (buitenste beschermende laag), bladeren met een waslaag, scherpe doorns en gifstoffen ontstonden vermoedelijk in deze periode.
            Maar de herbivoren konden ook een positieve invloed op de planten hebben. Zaden met een taaie schil konden opgegeten worden, onaangetast het spijsverteringskanaal van het dier passeren en midden in een hoop mest, die een perfecte voeding was voor de plant, weer worden uitgescheiden. Op deze manier konden de zaden over een groot gebied worden verspreid.
            Op hun beurt ontwikkelden zich allerlei herbivoren die de verschillende in die tijd groeiende plantensoorten konden eten, en er ontstond een even grote verscheidenheid aan carnivoren om op de herbivoren te jagen. Zo ontwikkelde zich een heel complex netwerk van evolutionaire interacties op het land.

  
Perm (299 mln jr – 251 mln jr)  (Paramblypteris)

Alle continenten (behalve het huidige Azië) komen samen en vormen het supercontinent Pangaea. Het huidige Midden-Europa ligt ter hoogte van de evenaar, terwijl het huidige Afrika, India, Zuid-Amerika en Australië op het zuidelijk halfrond door ijs worden bedekt. De amfibieën en reptielen verspreiden zich nu ook over Gondwana.
            In deze periode verschijnen vele nieuwe insecten, zoals kevers en libellen, waarvan de laatste een vleugelspanwijdte van 75 cm konden bereiken. Rivieren en plassen bevatten een verscheidenheid aan vissen. Amfibieën tierden welig langs de oevers, maar werden reeds overschaduwd door nieuwere, actievere reptielen.
            Eén groep carnivore reptielen, de cynodonten, had al duidelijk zoogdierachtige kenmerken. Zij konden als eerste tegelijkertijd ademen en kauwen zonder zich te verslikken, omdat de neusgang van de mondholte was gescheiden. Door het voedsel eerst te kauwen voor het door te slikken wordt het spijsverteringsproces bespoedigd. Dit suggereert dat deze dieren snel over energie moesten kunnen beschikken. Mogelijk gebruikten ze die om hun eigen lichaamswarmte te produceren. Het waren in tegenstelling tot hun voorgangers kleine dieren. Een klein dier met een groot oppervlak in verhouding tot zijn lichaamsvolume zal snel warmte kwijtraken. Er zijn bewijzen dat cynodonten behaard waren, zodat ze minder warmte verloren. Moderne zoogdieren kenmerken zich door het bezit van haren, door de productie van lichaamswarmte (warmbloedigheid), en doordat ze hun jongen voeden met melk uit melkklieren. De cynodonten, die nog eieren legden, lijken de ontwikkeling tot echte zoogdieren dus voor tweederde doorlopen te hebben.
            Het einde van het Perm geeft het einde van het Paleozoïcum (‘eerste leven’) aan, dat begon met het Cambrium. Vele dieren en planten stierven uit, zoals de trilobieten, de reusachtige schubbomen, de meeste paardestaarten en vele varens. Amfibieën en sommige vissen ondergingen een drastische beperking. Dit hangt samen met uitzonderlijke klimatologische veranderingen, o.a. ontstaan door het bewegen van de continenten. In het Perm bewogen de zuidelijke landdelen zich noordelijker, waardoor het daar warmer werd. De tweede oorzaak ligt ook in de botsende continenten. Aan het einde van het Perm verenigden de grote landmassa’s zich tot één supercontinent. Het gevolg was dat de grote, mobiele dieren zich overal konden verspreiden, wat tot minder typen dieren leidde. Ook heeft recent onderzoek aangetoond dat vulkanen in het huidige Siberië aan het eind van het Perm grote hoeveelheden gesmolten steen hebben uitgestoten. Een gebied half zo groot als Australië werd bedekt onder een 1,5 km dikke laag lava. De stroom moet duizenden jaren hebben aangehouden en wereldwijd het klimaat hebben beïnvloed.
            De overgang van Perm naar Trias wordt dus weer gekenmerkt door een grote ‘uitstervingsgolf’, waarbij meer dan 80 % van alle dier- en plantensoorten uitstierf. Het Trias is het begin van een periode die Mesozoïcum (‘midden-leven’) wordt genoemd. 

Trias (251 mln jr – 200 mln jr)  (Encrinus)

De reptielen breiden zich in deze periode nog meer uit, niet alleen op het land, maar ook in het water en in de lucht. Sommige reptielen besloten terug te gaan naar het water, misschien omdat ze daar meer voedsel konden vinden. Een voorbeeld hiervan zijn de ichthyosauriërs. De vliegende reptielen, de zgn. pterosauriërs, ontwikkelden soorten die een vleugelspanwijdte van 12 m konden bereiken, zo groot als een zweefvliegtuig. De moderne vogels zijn echter niet uit de vliegende reptielen ontstaan, maar uit landreptielen, waarschijnlijk dinosauriërs. De pterosauriërs en de vogels, die voor het eerst in het Jura verschenen, deelden samen nog bijna 100 miljoen jaar het luchtruim.
            In het Boven-Trias ontstonden de dinosauriërs. Het verschil met andere reptielen is dat bij hen de poten recht onder het lichaam staan, en niet meer opzij. Hierdoor werd de pas efficiënter, en kon een groter lichaamsgewicht worden gedragen.
            In dezelfde periode ontwikkelden zich nu ook de eerste echte zoogdieren, die nu ook jongen ter wereld brengen die in de baarmoeder zijn opgegroeid. Het voordeel daarvan is dat de jongen bij de geboorte al behoorlijk groot en sterk zijn. De zoogdieren blijven echter onder de heerschappij van de dino’s maar klein en komen pas na het uitsterven van de grote reptielen tot bloei.
            Aan het eind van het Trias is er weer een uitstervingsgolf, deze keer niet zo groot. Echter, vooral de ammonieten, de reptielen en amfibieën op het land moeten sterk inboeten.

Jura (200 mln jr – 145 mln jr) (Camarasaurus) (Utah Raptor)

Pangaea begint langzaam uit elkaar te vallen en nieuwe continenten ontstaan. Het huidige Noord-Amerika maakt zich van Eurazië los, waardoor de Atlantische Oceaan ontstaat. Het algehele klimaat is zo warm, dat de polen ijsvrij zijn.
            Waarschijnlijk onder druk van de dinosauriërs besluiten nog meer reptielen terug naar zee te gaan, waaruit o.a. de plesiosauriërs ontstaan. De dino’s beginnen hun bloeitijd, en sommige soorten konden wel meer dan 30 m lang worden.
            In deze periode ontstonden de vogels. Een groep kleine vleesetende reptielen, hoogstwaarschijnlijk dino’s, heeft gereageerd op de prikkeling van het luchtruim, vermoedelijk omdat zich daar inmiddels een rijke voedselbron had ontwikkeld in de vorm van ontelbare soorten vliegende insecten. Het skelet werd opgebouwd uit lichte, met lucht gevulde botten, reptielschubben veranderden in primitieve veren op lichaam en staart, maar de klauwen bleven nog lang behouden om in bomen omhoog te klimmen. Ze waren vermoedelijk niet in staat van de grond op te vliegen, maar konden zich vanuit een boom glijdend wel over enige afstand in de lucht verplaatsen. Het was daarna nog slechts een kwestie van tijd voordat ze de korte glijbeweging wisten om te zetten in echte vleugelbewegingen en werkelijk gingen vliegen.

Krijt (145 mln jr – 65 mln jr) (Mosasaur)
 

Pangaea valt nog verder uit elkaar, en ook Gondwana breekt in stukken. In het zuiden leidt dit tot het ontstaan van Antarctica, in het zuid-oosten tot Australië, India drijft naar het noorden en Zuid-Amerika naar het westen. Op het noordelijk halfrond zijn er twee continenten: Aziamerika, bestaande uit het latere Azië en westelijk Noord-Amerika, en Euramerika, dat later Europa en oostelijk Noord-Amerika zal vormen.
            Deze periode was de voorbode van planten en dieren die voorbestemd waren het Mesozoïsche leven te vervangen. De belangrijkste nieuwelingen waren de bloemdragende planten. Vele van de ons bekende bomen en struiken verschenen in het Krijt. De dino’s maakten nog een hoogtepunt door, maar tegen het einde van het Krijt zijn ze uitgestorven. Dit was waarschijnlijk een geleidelijk proces, aangezien de plesiosauriërs en veel andere zeereptielen al in het Midden-Krijt waren uitgestorven. Naast de dino’s stierven ook de vliegende reptielen, enkele groepen beenvissen en de overgebleven ammonieten uit. Tot de groepen die grotendeels ongedeerd bleven behoorden hagedissen, slangen, krokodillen, zeeschildpadden, amfibieën, zoogdieren, de meeste plantengroepen, tweekleppige schelpen en de vogels.
            Eén van de eerste uitstervingstheorieën stelde dat de samenstelling van de atmosfeer door een hoge vulkanische activiteit veranderde. Dit zou vooral in het nadeel zijn van de grote reptielen, maar in mindere mate voor de levendiger zoogdieren en vogels. Zo’n 65 miljoen jaar geleden werden in India de zgn. Deccan Traps gevormd. Gedurende een periode van tienduizenden jaren stroomde meer dan een miljoen kubieke km lava uit de aarde. De hierbij vrijkomende gassen en vaste deeltjes moeten het klimaat flink hebben verstoord.
            Een andere theorie zegt dat een grote meteoriet op aarde is gestort, of meerdere kleine binnen een tijdsbestek van een paar jaar, waarbij zo veel stof in de atmosfeer terechtkwam dat het zonlicht geblokkeerd werd, de planten geen fotosynthese meer konden bewerken, en er extreem koude jaren volgden. Voor deze theorie spreekt de hoeveelheid iridium die gevonden wordt in gesteenten die de grens van Krijt naar Tertiair (de zgn. K-T grens) markeren. Iridium is een metaal dat maar in kleine hoeveelheden in de aardkorst voorkomt, maar in meteorieten een belangrijk bestanddeel vormt.
            Waarschijnlijk zijn meerdere tegelijk of vlak na elkaar optredende rampen de oorzaak geweest. Feit is dat de dino’s opgevolgd werden door de zoogdieren, die, hoewel in vele opzichten beter aangepast, onder het juk van de grote reptielen in het verdomhoekje hadden gezeten. Zij vulden de lege ruimten snel in, en zagen in de volgende perioden hun kans schoon tot een explosieve ontwikkeling.
            Het einde van het Krijt is tevens het einde van het Mesozoïcum. De nieuwe periode die begint met het Tertiair heet Kenozoïcum (‘nieuw leven’)

 
 
Tertiair 

Paleoceen (65 mln jr – 56 mln jr)

Eoceen (56 mln jr – 34 mln jr)

Oligoceen (34 mln jr – 23 mln jr)

Mioceen (23 mln jr – 5,3 mln jr)

Plioceen (5,3 mln jr – 2,6 mln jr).

Paleocene Lepidotus

Eocene Dilpomystus (& Knigthia)

Oligocene Dapalis macrurus

Miocene M. Megalodon

Pliocene Hipparion

De continenten krijgen hun recente uiterlijk en ligging, hoewel Europa en Noord-Amerika in het begin nog met een landbrug in verbinding staan, waardoor vooral zoogdieren zich op beide continenten mengen. Dit gebeurt aan het eind van het Tertiair ook in Noord- en Zuid-Amerika, wanneer deze continenten met elkaar in contact komen.
            De meeste niet-dinosaurische reptielen – hagedissen, slangen, schildpadden, en krokodillen – overleefden het uitsterven zonder dat zich in het fossiele materiaal een plotselinge verandering voordoet. Maar ondanks het feit dat zij een kans kregen om te profiteren van de ondergang van de dino’s, grepen zij die kans niet. De dieren die na het Krijt werkelijk gedijden, waren de zoogdieren en vogels.
            Zoogdieren en vogels hebben een aantal kenmerken gemeen. Het opmerkelijkste is dat het zeer intelligente en vindingrijke dieren zijn, met het vermogen om van hun ervaringen te leren. Ze werken geregeld samen, waarbij ze zich groeperen in kudden of zwermen die in sommige opzichten de karakteristieken hebben van één groot superorganisme. En ze zijn natuurlijk warmbloedig: ze produceren hun eigen lichaamswarmte, waardoor ze niet afhankelijk van de uitwendige milieuomstandigheden zijn. Ze kunnen leven in verschillende koudere omgevingen die voor koudbloedigen als reptielen, die pas actief worden als ze door de zon zijn opgewarmd, onbewoonbaar blijven.
            Het Paleoceen markeert de tijd van de verbreiding van de zoogdieren. De soorten dieren die in de fossielenafzettingen uit deze tijd gevonden worden, omvatten een scala van betrekkelijk kleine zoogdieren: kleine insecteneters en enkele heel vroege primaten (aapachtigen). In het Boven-Paleoceen verschenen de eerste grote golven herbivore zoogdieren. De vleesetende zoogdieren zijn nog klein. De plaats van de grote carnivoren wordt ingenomen door enkele ongewoon grote loopvogels (tot drie m hoog). Ze hadden sterke renpoten, kleine, functieloze vleugels, en grote koppen met een forse haaksnavel. Ongeveer 40 miljoen jaar geleden begonnen de hond- en katachtigen op te komen, en de grote looproofvogels stierven langzaam uit.
            In het Eoceen schuift India tegen Azië aan, waardoor het Himalaya-gebergte wordt gevormd. Australië maakt zich los van Antarctica en drijft naar het noorden. Vanaf deze periode begonnen de zoogdieren de belangrijkste rol in het leven op aarde te spelen. Niet alleen kregen ze vaste voet in alle belangrijke ecosystemen op het land, ze keerden ook weer terug naar de zeeën (walvissen en dolfijnen), en ze gingen de lucht in (vleermuizen).
            Tijdens het Oligoceen bleef de geografie van de wereld veranderen. Europa maakte zich los van Noord-Amerika, en op het zuidelijk halfrond vormde zich op Antarctica een ijskap. De knaagdieren, zoals ratten, muizen, hamsters en bevers, komen nu tot bloei. De grote planteneters brachten veel varianten voort, waaronder soorten van vier m hoog. Ook de honden en katten (waaronder de sabeltandkatten) vinden hier hun oorsprong.
            In het Mioceen gaat de explosie van de zoogdierenfauna door. De met een ijskap bedekte zuidpool breidt zich uit, waardoor het geleidelijk kouder werd. De dichte regenwouden veranderen in open graslanden, die nog meer zoogdieren konden voeden, zoals paarden, kamelen, herten, giraffen en olifantachtigen. Vooral de hoefdieren profiteren van het feit dat de grassen in het Mioceen de plantenwereld gaan domineren. In het begin van het Mioceen komt Africa in aanraking met Eurazië, waardoor dieren van Eurazië naar Afrika kunnen trekken (o.a. neushoorns) en andersom (o.a. olifanten).
            In het begin van het Plioceen waren de omstandigheden door de trend naar een koeler, droger klimaat ongeveer net als tegenwoordig. In die tijd ontstonden ook de belangrijke vegetatietypen zoals we die nu kennen. Veel gespecialiseerde soorten stierven uit en werden verdrongen door types met een gemengd dieet, die zich beter aan plotselinge veranderingen konden aanpassen.
            Halverwege het Plioceen komt Zuid-Amerika in contact met Midden- en Noord-Amerika, waarna veel dieren uit Zuid-Amerika naar het noorden trekken, maar ook andersom. Tot het Plioceen kwamen in Zuid-Amerika veel buideldieren voor, die in het Plioceen worden verdrongen door placentale zoogdieren uit Noord-Amerika. Tegenwoordig komen buideldieren alleen nog veelvuldig voor in Australië.
De buideldieren ontstonden in het Boven-Krijt. Ongeveer 65 miljoen jaar geleden trokken Zuid-Amerikaanse buideldieren via Antarctica naar Australië, wat in het Eoceen langzaam noordwaarts dreef, waardoor de Australische buideldieren zich, zonder concurrentie van placentale zoogdieren, sterk konden ontwikkelen. Alleen vleermuizen bereikten Australië in het Boven-Oligoceen, en knaagdieren in het Boven-Mioceen, beide via Indonesië.
            Doordat Noord-, Midden- en Zuid-Amerika nu met elkaar verbonden zijn, kunnen de warme stromen uit de Atlantische Oceaan niet meer in de Grote Oceaan vloeien, maar worden ze naar het noorden omgeleid. Hierdoor ontstaat de Golfstroom, en is de gemiddelde temperatuur in Europa in de laatste drie miljoen jaar iets hoger geworden.

Kwartair 

Pleistoceen (2,6 mln jr – 10.000 jr) (Mammuthus) (Mastodont)

Holoceen (10.000 jr – recent)

 
Het Pleistoceen kenmerkt zich door ten minste vijf belangrijke ijstijden, waarin de ijskappen zich zuidwaarts uitbreiden in de vorm van enorme gletsjers. Het algehele klimaat was zo koud dat in het noorden sneeuw niet meer smolt. Een groot deel van noordelijk Europa, Azië en Noord-Amerika was met ijs bedekt. Het gevolg was dat het klimaat in de hele wereld radicaal veranderde. Tussen de ijstijden door waren er echter weer warme, soms subtropische tijden.
            De IJstijd is eigenlijk een periode die 2,6 miljoen jaar geleden begon en waarin de gemiddelde temperatuur een paar graden lager is dan voorheen. Koude periodes (ijstijden of glacialen, die soms 100.000 jaar duurden) worden afgewisseld door warme periodes (interglacialen). We bevinden ons nu in een interglaciaal, maar een nieuwe ijstijd zou elk moment weer kunnen beginnen.
Hoe ijstijden (maar ook opvallend warme tijden) ontstaan is niet met zekerheid te zeggen. Maar hoogstwaarschijnlijk zijn een aantal natuurverschijnselen de oorzaak. Eén van deze is het feit dat de as van de aarde schommelt a.g.v. de aantrekkingskracht van de zon en maan, waardoor vooral de noordpool minder/meer licht dan normaal ontvangt. Ook is de omloopcirkel van de aarde om de zon niet altijd perfect rond, maar verandert deze in de loop van duizenden jaren van rond naar elliptisch. Andere theorieën gaan uit van het feit dat de continenten in beweging zijn, waardoor bijv. bergketens die ontstaan als delen ‘botsen’ leiden tot uitgebreide gletsjers, of dat warme en koude zeestromen van richting veranderen en zo het wereldwijde klimaat beïnvloeden.
De meest recente ijstijd eindigde ongeveer 10.000 jaar geleden. In die tijd stierven veel grote zoogdieren uit, zoals de mammoet en mastodont, reuzenhert, reuzenluiaard, wolharige neushoorn en sabeltandkat. Deze uitstervingen zijn waarschijnlijk ten eerste het gevolg van de verspreiding van de mensenpopulaties over de hele wereld die op deze dieren jaagden, en ten tweede van de temperatuursstijging. Als het klimaat verandert, verandert ook de vegetatie en wordt het voedsel dat dieren gewend zijn te eten schaarser. Grote dieren zijn dan kwetsbaarder omdat ze nu eenmaal veel meer moeten eten dan een klein dier. Ook is de draagtijd bij grote zoogdieren langer. Na periodes van sterfte kan het dan zeer moeilijk zijn om snel genoeg weer een voldoende grote populatie op te bouwen.
            De moderne mens behoort tot de groep zoogdieren die we kennen als primaten. Er zijn ongeveer 200 levende soorten, en zijn in wezen boombewonende dieren. Ze worden gekenmerkt door behendigheid (grote bewegingsmogelijkheid in armen en benen, en een grijphand), intelligentie, en ouderlijke zorg.
            De oorsprong van de grote mensapen ligt in het Mioceen, in Afrika. Tegen het einde van het Mioceen zijn ze over Europa en Azië uitgezworven. De algemene opvatting is dat de mensaap zich tussen zeven en vijf miljoen jaar geleden van de apen afscheidde en rechtop ging lopen, waarschijnlijk door het terugtrekken van de tropische wouden en het ontstaan van open vlakten. Door de rechtopgaande houding konden ze langere passen nemen en roofdieren of een mogelijke buit of voedsel eerder waarnemen. Bovendien kwamen nu de handen vrij, die gebruikt konden worden om kinderen, voedsel en wapens te dragen.
            Mensapen die rechtop lopen en (daardoor) hun handen kunnen gebruiken worden Hominiden genoemd. De oudste Hominide is Australopithecus, die ongeveer vier miljoen jaar geleden in Afrika ontstond. Uit het Onder-Pleistoceen van Afrika stammen de eerste fossielen van Homo habilis, de eerste mens, die uit Australopithecus ontstond. Daaruit ontwikkelde zich op zijn beurt ongeveer 1,9 miljoen jaar geleden in Afrika Homo erectus (‘rechtopgaande mens’). Vanaf ongeveer twee miljoen jaar geleden wordt hij ook in andere delen van de wereld gevonden. Hij bereikte China en Java omstreeks 1,7 miljoen jaar geleden, en Europa 800.000 jaar geleden. Uit Homo erectus ontwikkelde zich ongeveer 160.000 jaar geleden in Oost-Afrika de moderne mens, Homo sapiens.  Daaruit ontstonden weer ondersoorten, waaronder de Neanderthaler, die leefde van ten minste 500.000 tot 30.000 jaar geleden.
Uit Homo sapiens heeft zich 100.000 jaar geleden in Afrika de huidige mens, Homo sapiens sapiens, afgescheiden. Homo sapiens sapiens is de voorouder van alle mensen op aarde. Ook hij verspreidde zich over de continenten, en onder invloed van klimaat en omstandigheden ontstonden verschillende vormen. Een daarvan was de Cro-Magnon, die ongeveer 40.000 jaar geleden Europa binnentrok. In de 10.000 jaar die daarop volgden, verdrongen ze de Neanderthaler. De Cro-Magnon is de voorouder van de moderne Europeanen. 

(Ursus arctos)

Het Holoceen ontstond na de laatste ijstijd. In deze periode begon de landbouw op te komen. De bekwaamheid van de mens om ecosystemen te manipuleren begon op dat tijdstip. In de stabiele gemeenschappen die van landbouwprodukten konden leven, begon een beschavingsproces dat resulteerde in een steeds snellere ontwikkeling van biologische manipulatie en technologie. Eerst werden eenvoudige werktuigen uitgedacht om de landbouwtechnieken te verbeteren. Dieren werden getemd en gebruikt om het land te bewerken en om voedsel en kleding te leveren. De concentraties van sociale groepen mensen deden ook een grotere complexiteit van interactie ontstaan, en de ontwikkeling van gespecialiseerde vaardigheden binnen de gemeenschap; vaardigheden die vervolgens ‘verkocht’ konden worden in ruil voor levensnoodzakelijke dingen. De vestiging van stabiele levensgemeenschappen leidde tot stadjes en steden, en uiteindelijk tot nationale staten. Vanaf dat moment heeft de bevolking wereldwijd een steile toename gekend, en de technologische vooruitgang heeft zich met een geologisch gezien adembenemende snelheid voorgedaan. De mensen domineren de planeet op een ongeëvenaarde manier.

 Homo sapiens sapiens.