Evolutie van olifantachtigen

Hoe weten wetenschappers dat het ene dier eerder is ontstaan dan het andere? Waarom is het ene kenmerk primitiever dan het andere? Hoe ontdek je evolutielijnen in een reeks van fossielen?

In de collectietoren van het Natuurhistorisch Museum Naturalis liggen duizenden fossielen uit allerlei gebieden in de wereld veilig opgeborgen in dozen en op planken. Ze vormen het bewijsmateriaal van leven uit het verleden. Paleontologen van het museum doen veel onderzoek aan de fossielen. Dit onderzoek kan je vergelijken met het sporenonderzoek bij een misdrijf: je probeert aan de hand van de sporen die je vindt een beeld te krijgen van een gebeurtenis in het verleden, alleen dan wel een gebeurtenis van héél lang geleden. Een ‘cold case’, zou je kunnen zeggen.

Een deel van de collectie van Naturalis is online beschikbaar voor wetenschappers buiten het museum. In deze webquest ga je zelf proberen om aan de hand van fossiele kiezen een afstammingslijn van olifantachtigen te reconstrueren.

→ Ga nu door naar Projectomschrijving. Daar lees je hoe je te werk gaat.

Mammoetfossielen in de collectietoren van Naturalis
Mammoetfossielen in de collectietoren van Naturalis

Projectomschrijving

Waarom fossiele kiezen? Tanden en kiezen geven veel informatie over het leven van de 'eigenaar'. Het gebit is immers aangepast aan het voedsel dat een dier eet. Vaak zie je in de loop van de evolutie dat gebitten van dieren mee veranderen met het milieu waarin ze leven. Deze verandering gaat meestal geleidelijk. Daarom kunnen fossiele gebitsdelen heel geschikt zijn om de afstammingslijn van bepaalde diergroepen te reconstrueren.

In de collectie van Naturalis hebben we een aantal fossiele kiezen en afgietsels van kiezen van olifantachtigen. Voor onderzoekers buiten Naturalis hebben we de kiezen gefotografeerd en de foto's online beschikbaar gesteld. In deze webquest ga je deze foto's bestuderen, op zoek naar kenmerken waarmee je de evolutielijn van de olifantachtigen kan reconstrueren.

Succes!

Ga nu naar 'stap 1: hypothese opstellen' (menu linker kolom).

Paleontologen aan het werk bij een opgraving
Paleontologen aan het werk bij een opgraving

Stap 1: hypothese opstellen

Bekijk de onderstaande foto.

  • Er staan twee kiezen van recente olifantachtigen op. Deze zijn gemerkt met een rood kruis. Vergelijk de twee kiezen met de andere kiezen op de foto. Probeer nu aan de hand van de kenmerken die je ziet een hypothetische evolutielijn te maken. Dat doe je op de volgende manier: print het knipblad uit (zie 'hulpmiddelen'). Hierop staan foto's van alle kiezen in twee aanzichten. Knip de foto's los, zodat je met de objecten kan schuiven. Leg de twee recente kiezen bovenaan en leg de andere foto's eronder in de door jullie bedachte volgorde.
  • Noteer de volgorde van de objecten en bedenk een verklaring voor de ontwikkeling van de kiezen in jullie evolutielijn (is het formaat of de vorm van de kiezen veranderd en zo ja, waarom).

De hypothese is nu klaar. Ga verder met stap 2.

Kiezen van 9 verschillende olifantachtigen uit de Naturalis-collectie
Kiezen van 9 verschillende olifantachtigen uit de Naturalis-collectie

Stap 2: Gegevens verzamelen

Determineren: 

  • Print de invulbladen en de determinatietabel uit (zie hulpmiddelen) voor je begint met determineren.
  • Klik op de fossiele kiezen in de onderstaande afbeelding om ze te determineren en te meten. Je krijgt dan twee aanzichten van elke kies te zien: een kauwvlakaanzicht en een zijaanzicht. Klik hier om te zien hoe je door de foto's kunt navigeren, hoe je kunt meten en hoe je op details kunt inzoomen. Gebruik de 'determinatietabel kiezen olifantachtigen’ om de kiezen op naam te brengen Vul alle gegevens in op het invulblad.

Stap 3: verbanden zoeken

1. Gegevens onderzoeken:

Bekijk de gegevens van je invultabel.

  • Zet de gemeten kroonhoogtes uit in een grafiek (invulblad 2). Wat zie je in de grafiek?
  • Welke kenmerken zie je in de loop van de tijd nog meer veranderen?
  • Hoe zie je deze kenmerken in de loop van de tijd veranderen?

 

2. Gegevens beoordelen:

Vergelijk je hypothetische evolutielijn met de gegevens uit de invultabel en de grafiek.

  • Welke verschillen zie je tussen jullie evolutielijn en de lijn die uit jullie onderzoeksgegevens naar voren komt?
  • Pas, indien nodig, jullie hypothese aan.
  • Geef een verklaring voor de veranderde eigenschappen van de kiezen aan de hand van de onderzoeksgegevens.

Achtergrondinformatie

Gebitskenmerken olifantachtigen

Informatie over de stamboom van olifantachtigen

Stamboom olifantachtigen Shoshani-Tassy1996

Link: Stamboom olifantachtigen (Natuurmuseum Rotterdam)

Handige links

Op www.natuurinformatie.nl en www.geologievannederland.nl staat veel informatie die je kan gebruiken bij je onderzoek.

Vervolg: olifanten uit de klei

Je hebt nu het eerste deel van je onderzoek afgerond. Je hebt een idee van de stamboom van de olifantachtigen en je hebt gezien hoe het olifantengebit zich in de loop van de evolutie heeft ontwikkeld. Nu is het moment aangebroken om jullie kennis te gaan toepassen.Het toeval wil dat je docent het volgende verzoek heeft gekregen:

Geachte docent,

Vanwege het zwangerschapsverlof van een van mijn collega's zoek ik op korte termijn enkele enthousiaste studenten, die de afdeling paleontologie van Naturalis kunnen helpen bij het lopende onderzoek naar olifantachtigen in Nederland.

Ik heb begrepen dat een aantal studenten zich recentelijk heeft verdiept in het evolutieproces van de olifantachtigen. Als het goed is hebben ze daarbij ook de nodige ervaring opgedaan met het determineren van kiezen. Graag zou ik deze studenten willen uitnodigen om enkele belangrijke kwesties rond twee fossiele kiezen uit het Limburgse Tegelen te willen onderzoeken. Er is enige haast geboden omdat de resultaten van het onderzoek gepresenteerd zullen worden op een symposium over Pleistocene zoogdieren in Nederland.

Zoals u kunt zien op de foto's gaat het om kiezen van twee verschillende soorten olifantachtigen. Het onderzoek richt zich op de vraag waarom de ene olifantachtige kort na het begin van het Pleistoceen uit Nederland verdween, terwijl de andere soort hier nog lange tijd voortleefde.

Wellicht kunnen uw studenten enige licht werpen op de zaak.

Ik hoop van harte op uw medewerking.

Hoogachtend,

Dr. F. Beentjens
Afd. Paleontologie
Naturalis
Leiden

→ Klik in het linker menu op 'Projectomschrijving' en lees hoe jullie de afdeling Paleontologie van Naturalis kunnen helpen bij het oplossen van hun vraag.

Projectomschrijving

Uit de klei getrokken

In een kleigroeve bij de Limburgse plaats Tegelen zijn twee fossiele kiezen gevonden van twee verschillende olifantachtigen: een kies van een mastodont (een gomphotherium-achtige) en een kies van een mammoet-achtige. De kiezen bevonden zich in dezelfde bodemlaag, dus het is aannemelijk dat de dieren gelijktijdig in Nederland hebben geleefd. We weten dat het ene type kort na het begin van het Pleistoceen uitstierf, terwijl de andere voortleefde. Waarom? Was de ene soort beter aangepast aan zijn omgeving dan de andere? Is er iets veranderd in de leefomgeving?

Pollen en klimaat

Er zijn manieren om een idee te krijgen van de leefomgeving en het mogelijke dieet van de olifantachtigen. Het dieet is (min of meer) af te leiden uit de vorm van de kiezen. Het beschikbare voedsel (planten) bepaal je aan de hand van hele kleine plantenresten: stuifmeel. Uit de laag waarin de kiezen zich bevonden, hebben onderzoekers van Naturalis stuifmeel verzameld. Stuifmeelkorrels, of pollen, zijn oersterk en blijven heel lang bewaard. Dankzij pollen in een bodemlaag kunnen we iets zeggen over de plantengroei, het landschap en zelfs over het klimaat in de periode dat de bodemlaag werd gevormd. Meer hierover kun je lezen in het artikel 'stuifmeel onder de loep'.

→ Ga nu naar 'stap 1' van het vervolgonderzoek (linker menu).

Stap1: gegevens verzamelen

1. Onderzoek aan de kiezen:

Bekijk de foto's van de twee gevonden kiezen. Door op de foto's te klikken, kan je de kiezen opmeten en uitvergroten.

  • Maak een beschrijving van beide kiezen. Noteer in ieder geval de kroonhoogte en de vorm van het kauwvlak. De gegevens heb je straks nodig om het dieet van de olifantachtigen vast te stellen. Tip: zet de gegevens in een tabel.

2. Pollen determineren:

Je gaat nu het preparaat bekijken met daar in pollenkorrels, die zijn gezeefd uit de bodem van Tegelen rondom de vindplaats van de kiezen.

Ter voorbereiding:

  • Lees voordat je daarmee begint het artikel 'Stuifmeel onder de loep'
  • Zorg er voor dat je de determinatietabel voor pollen al hebt uitgeprint. Dat is straks makkelijker werken (zie 'hulpmiddelen').
  • Print ook alvast het invulblad om straks de aantallen van de gedetermineerde pollen op te kunnen schrijven (zie 'invulblad voor pollen' onder 'hulpmiddelen').

Let op: het invulblad is al voor een deel ingevuld door je collega-onderzoeker. Ze heeft al 9 steekproeven geteld. Gebruik het invulblad om ook jouw aantallen te noteren. Het is de bedoeling dat je uiteindelijk de pollen uit jouw steekproef optelt bij de reeds genoteerde aantallen. Zo heb je uiteindelijk voldoende gegevens om een juist beeld te krijgen van de verhoudingen tussen de pollen van de verschillende planten en bomensoorten in het preparaat.

  • Determineer de pollenkorrels van het gefotografeerde preparaat met de pollendeterminatietabel. De tabel vind je in de rechter kolom. Tel de pollen van de verschillende soorten planten en bomen en vul de aantallen in op het pollen-invulblad. Tip: Kom je er niet uit? Kijk bij ‘Hulp bij…?’ voor een invulvoorbeeld.

3. Gegevens ordenen:

  • Tel de hoeveelheden pollen per soort (planten, bomen) op en bereken de percentages, zoals aangegeven op het invulblad.

  • Print het invulpollendiagram uit en vul de pollenpercentages, die je hebt berekend op de daarvoor bestemde plaats in. Tip: Kom je er niet uit? Kijk bij ‘Hulp bij…?’ voor een invulvoorbeeld. In dit voorbeeld vind je ook tips voor het beantwoorden van je onderzoeksvraag.

→ Ga nu naar 'stap 2' van het vervolgonderzoek (linker menu).

Stap 2: verbanden zoeken

1. Gegevens onderzoeken:

  • Bepaal welk dieet de beide olifantachtigen hadden (kijk naar de kenmerken van de kiezen die je hebt genoteerd).
  • Vergelijk de percentages in je eigen pollenanalyse met die van het pollendiagram erboven. Was het een relatief warme periode en was het vochtig of juist droog? 
  • Vergelijk het beeld dat je uit je diagram krijgt met de informatie uit het artikel ‘klimaat Tiglien’ en de informatie uit het pollendiagram van Tegelen. In wat voor landschap hebben de twee olifantachtigen geleefd? 

2. Gegevens beoordelen:

  • Gebruik nu de verzamelde gegevens om te verklaren waarom de ene olifant eerder uit Nederland verdween dan de ander. Tip: op www.natuurinformatie.nl en www.geologievannederland.nl staan verschillende artikelen over het klimaat en het landschap van Nederland in het Pleistoceen.
  • Overleg met je docent welke eisen er gesteld worden aan de verslaglegging.

Docentenhandleiding

Docentenhandleiding Coldcase Evolutie van olifantachtigen

Doelgroep: 4-5 Havo, 4-6 VWO

Leerstofgebied: biologie, evolutie

Werkvorm: digitaal, groepswerk (max. 3 leerlingen per groep)

Duur: 2-5 lesuren (45 minuten). Twee uur voor het eerste gedeelte van de opdracht; twee uur voor de verdieping en een eventueel extra uur voor presentaties.

Doel van de opdracht

Algemeen

  • De leerlingen maken kennis met de verschillende manieren waarop je fossielen kan gebruiken voor wetenschappelijk onderzoek, waarbij de nadruk ligt op evolutionair onderzoek.
  • Leerlingen beseffen waar een belangrijk deel van de kennis uit hun biologieboek eigenlijk vandaan komt: de reconstructie van het leven in het verleden.

Specifiek

  • Leerlingen ervaren hoe je aan de hand van morfologische kenmerken een afstammingsreeks kan maken;
  • Leerlingen ervaren hoe je met informatie uit fossielen gebeurtenissen in het verleden kan verklaren.

Materiaal:

  • PC + internet (bij voorkeur per leerling; minimaal 1 per groepje)

Suggesties:

  • Digibord + beamer (voor inleiding en eindpresentatie)
  • Documenten uit de opdracht geprint voor elke groep (determinatietabel, knip- en invulbladen)

Aansluiting op het curriculum (eindtermen Biologie/Aardrijkskunde Havo/VWO)

De opdrachten kunnen zowel lesstofvervangend als lesstofverrijkend worden ingezet. Zie bijlagen voor aansluiting met de eindtermen uit het Biologie- en Aardrijkskunde-examen.

Vereiste voorkennis

Kennis van het gebruik van een determinatietabel (dichotoom).

Combinatiemogelijkheden

  • De twee ‘Coldcase’-lessen (‘Fossielen uit de klei’ en ‘Evolutie van olifantachtigen’) zijn gelijk van opbouw en ook het onderwerp overlapt. Ze kunnen dan ook prima worden gecombineerd, zodat niet de hele klas aan hetzelfde onderwerp hoeft te werken.
  • Het verdiepende gedeelte van de opdracht kan gekoppeld worden (als vervolgopdracht) aan de bestaande workshop ‘Fossielen en evolutie’ in het museum Naturalis. Kijk voor meer informatie op www.naturalis.nl/educatie.

Een uitgebreidere handleiding is via de onderstaande link te downloaden: 

Docentenhandleiding Evolutie van olifantachtigen

Wat ga je doen?

je onderzoekt fossiele en recente kiezen van olifantachtigen uit de collectie van naturalis:

  • je gaat de kiezen met elkaar vergelijken
  • je gaat de kiezen determineren
  • je beschrijft de opvallenste kenmerken
  • je zoekt een verklaring voor het ontstaan van deze kenmerken

Wat ga je leren?

  • Wat is de relatie tussen fossiele en recente kiezen
  • Wat is de relatie tussen omgeving en het uiterlijk van een organisme
  • Hoe kan je met fossielen een evolutielijn reconstrueren

Hulpmiddelen:

Kies Mammuthus meridionalis, bovenaanzicht
Kies Anancus avernensis, bovenaanzicht
De zuidelijke mamoet (Mammuthus meridionalis)
De mastodont van auverne (Anancus avernensis)
Stuifmeelkorrels beuk, 400x vergroot (bron: TNO)

Hulpmiddelen:

Wat vind u van deze les?

Het kost u hooguit enkele minuten om onze gebruikersenquête in te vullen.

Gebruikersenquête

Heeft u tips of opmerkingen, dan vragen wij u gerbuik te maken van de onderstaande link.

Tips en commentaar

 Wij stellen uw reactie zeer op prijs.