Evolution der Biosphäre

Bereich Paläontologie/Stratigraphie Prof. J.W. Schneider / Prof. O. Elicki Geologisches Institut TU Bergakademie Freiberg

Was ist Paläontologie?

Paläontologie in Freiberg

Was kann Paläontologie?

Komplex I

Warum Paläontologie?

http://www.geo.tu-freiberg.de/palaeo/downloads.html

Folie im Skript

Was ist Paläontologie?Wissenschaft von den Organismen vergangener Erdzeitalter.

= Paläobiologie

Arbeitsgegenstand sind:• Fossilien: Organismen, deren Teile und jegliche Spuren

ihrer Lebenstätigkeit

Ziele sind:• Erforschung der Evolution von Organismen und ihrer

Umwelt sowie von Organismus/Umwelt Interaktionen

• Methoden zur Altersbestimmung von Gesteinenskomplexen, zum Verständnis ihrer Entstehung und für die Erkundung der darin enthaltenen nutzbaren Rohstoffe

Prozessanalyse in Bio-, Geo-, Hydro- und Atmosphäre

Was ist Paläontologie?

Fossilien:

Organismen (Prokaryota, Eukaryota, Animalia, Plantae, Fungi) Organismenteile (Sklerite, Zähne, Blätter, Wurzeln, Pollen, ...) Spuren (Lauf-, Fress-, Wühl-, Bohrspuren, Kot- & Speiballen, ...) Chemofossilien (Biomarker, Isotope ...) biosedimentäre Strukturen (Biomatten [Stromatolithe], Riffe, ...)

Leitfossilien - Zeit !... charakterisieren bestimmte Zeitintervalle

kurze zeitliche Verbreitung aber häufiges Auftreten weite räumliche Verbreitung möglichst unempfindlich gegen Umweltfaktoren

Faziesfossilien – Umweltfaktoren !... charakterisieren bestimmte Lebens-/Ablagerungsräume u. –bedingungen

sehr empfindlich für Umweltfaktoren möglichst große zeitliche und räumliche Verbreitung

Was ist Paläontologie?

Fossilien:

Organismen

Organismenteile

Spuren

Chemofossilien/Biomarker

biosedimentäreStrukturen

Pristan (Alkane), Phytan (Terpene)

molekulare Marker-Fossilien für Photosynthese

Sterane

Biomarker für Eukarioten-Zellen

C-Isotopie

δ 13C = 12C/13C Verhältnis alsMaß für Bioproduktion und/oderZusammensetzung der Atmosphäre

T e i l d i s z i p l i n e n d e r P a l ä o n t o l o g i e

Biologische Ausrichtung Geologische Ausrichtung

AnatomieTaxonomie/SystematikPhylogenetikPaläoökologieweitere ...

Taphonomie (Fossilisationslehre)BiostratigraphieFaziesanalysePaläobiogeographie

Was kann Paläontologie?

Was kann Paläontologie?

•Rekonstruktion

•Funktion

•Anpassung

•Entwicklung

Anatomie

Was kann Paläontologie?

Phylogenetik

Vertebratenstammbaum

Was kann Paläontologie?Paläoökologie

•Beziehungen

•Lebensräume

• Diversität

•Reaktionen

•Umstellungen Nahrungsketten

Energie - Sonnenlicht

Was kann Paläontologie?

PaläoökologieBeispiel Kambrium

•Beziehungen

•Lebensräume

• Diversität

•Reaktionen

•Umstellungen

Nahrungsketten / Lebenszonen

Was kann Paläontologie?

Paläoökologie

•Beziehungen

•Lebensräume

• Diversität

•Reaktionen

•Umstellungen

terrestrisches ÖkosystemTrias, Madygen, Kirgistan

marines ÖkosystemPräkambrium, Australien

Was kann Paläontologie?Sedimentologie

•biogene Gesteinsbildung

•Sedimentationsdynamik

•Diagenese

•Fossillagerstätten

•Paläobiologie

•Evolution

z.B. Kalke

Kreidefelsen Rügen

CoccolithenPanzer von Kalkalgenca. 0,01 mm groß

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Was kann Paläontologie?

Taphonomie

•biogene Gesteinsbildung

•Sedimentationsdynamik

•Diagenese

•Fossillagerstätten

•Paläobiologie

•Evolutionz.B. Trilobiten

lithostratischerDruck

Was kann Paläontologie?

Taphonomie/Sedimentologie

•biogene Gesteinsbildung

•Sedimentationsdynamik

•Diagenese

•Fossillagerstätten

•Paläobiologie

•Evolution phys

iko-

chem

isch

e U

mw

andl

ung

definierter Ausgangszustand

Resultat von Prozessen

Was kann Paläontologie?

Biostratigraphie

- auf der Evolution von Organismen beruhenderelative Altersdatierung

Biostratigraphie- relative Altersdatierung mit Leitfossilien- älter/jünger Relationen in Evolutionsreihen- Anwendung lokal bis global

Lithostratigraphie- relative Altersdatierung nach Lagerung - älter/jünger Relationen- Anwendung lokal bis regional

Iostopendatierung- numerische Altersdatierung mit Halbwertszeiten radioaktiver Elemente

- Anwendung lokal bis global

Was kann Paläontologie?

BiostratigraphieTetrapoden-Evolution

Leitfossilien - Zeit !...charakterisieren bestimmte Zeitintervalle

kurze zeitliche Verbreitung aber häufiges Auftreten

weite räumliche Verbreitung

möglichst unempfindlich gegen Umweltfaktoren

Prinzip: einsinnig gerichtete, nicht reversible Evolution

- auf der Evolution von Organismen beruhenderelative Altersdatierung

Was kann Paläontologie?

Biostratigraphie

Leitfossilien - Zeit !...charakterisieren bestimmte Zeitintervalle

kurze zeitliche Verbreitung aber häufiges Auftreten

weite räumliche Verbreitung

möglichst unempfindlich gegen Umweltfaktoren

Prinzip: einsinnig gerichtete, nicht reversible Evolution

Diskordanzen Lücken

Erosion Tektonik

Verdoppelungen ...

Genaueste Methode der stratigraphischen Gliederung !

Was kann Paläontologie?Biostratigraphie

Was kann Paläontologie?Biostratigraphie

Zusammen mit Isotopen-Altersdatierung (numerisch) – Globale Standards

Was kann Paläontologie?

Paläobiogeographie

Verbreitungsgebiete (Reiche, Endemismen)

Ausbreitungswege (geographisch)

Ursachenforschungz.B. Land/Meer-Verteilung, Kontinental-Drift

Pflanzen und Tiere im Perm von Gondwana = Südteil des Superkontinent Pangea

Datenlieferung für Klimamodelle – Klimakarten M. Roscher 2008

für Grundlagen- und angewandte Forschung bis zur Ressourcen-Prognose

numerische Modellierung: Klimazonen Karbon-Perm

Datenlieferung für Klimamodelle – Klimakarten Roscher et al. 2008

für Grundlagen- und angewandte Forschung bis zur Ressourcen-Prognose

numerische Modellierung: Klimazonen Karbon-Perm

Warum Paläontologie?Absolventen, die später paläontologisch/stratigraphisch arbeiten werden:

naheliegend ...

Absolventen, die später ihre Tätigkeitsfelder öfter wechseln (müssen):

Korrelationen/Rekonstruktionen (Kartierung/Exploration); räumliche Eigen-schaftsänderungen bei Abbau/Nutzung/Beanspruchung; Abschätzung chemo-physikalischer Eigenschaften, Höffigkeiten (quantitativ/qualitätiv) ...

Welche Möglichkeiten des Informationsgewinns gibt es?Wie funktioniert es prinzipiell?Wie hoch ist der Aufwand?Wie kann ich vorgehen?

Absolventen, die später nichts mehr mit Paläontologie zu tun haben werden:

Universitäre Ausbildung, universitäres Allgemeinwissen; Entwicklung eineswissenschaftlichen/geowissenschaftlichen Weltbildes.(Warum ist die Welt/das Leben wie sie/es ist? Werden und Vergehen vongeobiologischen Systemen/Prozessen, Lebens-/Ablagerungsräumen, Land-schaften, Gesteinen, Lagerstätten ...)

Paläontologie in Freiberg - Lehre

Ausbildung breit angelegt Invertebraten, Vertebraten, Pflanzen, Makro-/Mikropaläontologie

relativ viele assoziierte Praktika 2-Tages-”Exkursionen”mehrtägige/-wöchige “Exkursionen”GrabungspraktikaKartierungen

Ausbildung stark interdisziplinär BiologieÖkologieSedimentologieRegionale Geologie(Lagerstättengeologie)(Ingenieurgeologie)(Geophysik)

Lehrende: Prof. J.W. Schneider, Prof. O. Elicki

Paläontologie in Freiberg - LehreBachelor: Evolution der Geo-/Biosphäre (P)(Geol./Min.) Grundlagen der Paläontologie (P, 2/2/0)

Grundlagen der Mikropaläontologie (WP, 2/2/0)GP BohrkerndokumentationGP Grundlagen Geologie/Stratigraphie/PaläontologieGP Paläontologie I – Marine BiotopeGP Paläontologie II – Kontinentale BiotopeGP Stratigraphie I – Präkambrium/KambriumGP Angewandte Paläontologie/Stratigraphie IGP Stratigraphie und Faziesmuster

Master Pal./Strat.: M1(P) Angewandte Paläontologie/Stratigraphie (2/2/0)(Spezialisierung Paläoökologie (2/1/0)Paläontologie) GP Paläontologie III – Paläoökologie

M2(P) Grundlagen der Paläobotanik (P, 1/1/0)Geobiologie (2/0/0)Vertebratenpaläontologie (2/1/0)GP Paläontologie IV – Paläobotanik

M3(WP) GP Angewandte Paläontologie/Stratigraphie IIGP Angewandte Paläontologie/Stratigraphie III – Feldpraktikum

sowie Masterkartierung und Auslandspraktikum P - Pflicht, WP - Wahlpflicht, M - Modul

Lehrende: Prof. J.W. Schneider, Prof. O. Elicki

Paläontologie in Freiberg - ForschungGrundlagenforschungPaläobiologie

phylogenetische und taxonomische Erschließung von Makro- und Mikrobiota kontinentalerund mariner Sedimente für Biostratigraphie und Paläoökologie

Prozess- und SystemforschungSynthesen mit Sedimentologie und Geochemie für Environmentanalysen und Paläoklima-tologie; Synthesen stratigraphischer Daten mit Paläobiogeographie für geotektonischeRekonstruktionen Systembeziehungen Geosphäre-Biosphäre

Angewandte ForschungEntwicklung und Anwendung biostratigraphischer Methoden; stratigraphisches Experten-wissen für Kartierungen und geologische Modelle für Landes- und Standortplanung, Ingenieur- und Hydrogeologie, Altlasten- und Bergschadensproblematik etc.

regional: v.a. Marokko, Frankreich, Antarktis, Sardinien, Jordanien, Spanien, Deutschland, Russland, Nordamerika, Ägypten, Kirgistan, China…

stratigraphisch: v.a. kontinentales Karbon/Perm/Trias, marines Kambrium

fachlich: Makro-/Mikropaläontologie, Invertebraten, Vertebraten, Taxonomie, Biostratigra-phie, Phylogenie, Paläoökologie, Rekonstruktion/Evolution von Lebens-/Sedimentations-räumen

Paläontologie = Systemwissenschaft