Arthropoden. Einführung in die Paläontologie Sommer Kambrische Explosion. Ediacara Fauna Paläozoikum Kambrium.

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1 Einführung in die Paläontologie Sommer 2012 Arthropoden 490 Kambrische Explosion Paläozoikum Kambrium Burgess Shale Fauna Chengjiang Fauna Erste Trilobiten Neoproterozoikum Ediacara Ediacara Fauna Letzte große Vereisung 1

2 Die Ediacara Fauna Die Ediacara Fauna Die Ediacara Organismen lebten von 575 bis 542 Ma vor Heute Ediacaran Period Erst entdeckte Fossil durch Billings (1872) in Newfoundland Aspidella terranovica Inzwischen 30 Lokalitäten auf 5 Kontinente 2

3 Aspidella Drei e Faunen Avalon: Ma Hauptsächlich bekannt aus Newfoundland. Tief marine Sedimente. Ediacara: Ma Bekannt aus Australien Ediacara Hills Nama: Ma - Bekannt aus Namibien. Flachwasser Sedimente 3

4 Vereisung von Gaskier 1= Aspidella; 2= Charnia; 3=Charniodiscus; 4= Broche ; 5= Bradgatia; 6= Dickinsonia; 7= Tribrachidium; 8= Kimberella; 9= Parvancorina; 10= Spriggina; 11= Cloudina; 12= Swartpuntia Die Ediacara Fauna: Prolog zum «Kambrische Explosion» Wichtiger Unterschied zum Kambrische Faunen ist der Abwesentheit von Hartteile Während der frühe Kambrium ( Ma) eine rasche Evolution von Hartteile und aussterben der Ediacara Was sind die Ursachen für die schnelle Evolution der Kambrische Lebewesen und das Aussterben der Ediacara? 4

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6 490 Kambrische Explosion Paläozoikum Kambrium Burgess Shale Fauna Chengjiang Fauna Erste Trilobiten Neoproterozoikum Ediacara Ediacara Fauna Letzte große Vereisung Die Burgess Shale Die Burgess Shale ist im Norden von Kanada (British Columbia) entschlossen und ist eine der ste Fundstellen des fossilen Lebens auf der Erde Ähnliche Vorkommen sind jetzt bekannt aus China und Australien 6

7 Charles Doolittle Walcott Entdecker der Burgess Shale in 1909 Einer der ste Geologe in Amerika und tätig am Smithsonian Museum in Washington DC Stephen Jay Gould ( ) 7

8 Pikaia: Unsere Vorläufer Pikaia ist das erste Organismus mit eine Chorda: Eine Wirbelsäule die für Verstärkung diente, möglicherweise im Antwort auf Anomalocaris und die andere Burgess Shale Terroristen Ansonst ist Pikaia der erste Vertreter der Chordata und unsere Vorläufer Burgess-Shale Fauna Wiwaxia: Vermutlich Vorläufer der Muscheln und / oder Echinodermen Canadaspis: erste Crustacea Hallucogenia Unklar was ist oben oder unten 8

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10 Wie ist die Burgess Shale entstanden? Die Burgess Shale Fauna lebte direkt neben eine steile Hang und würde schlagartig begraben durch submarine Erdrutschen Burgess Shale: Zeit der Räuber Die Burgess Shale Fauna zeigt eine menge an ungewöhnliche Räuber wie z.b. Sanctacaris (Links) und Anomalocaris Es sind die erste große Räuber auf die Erde gewesen 10

11 Peytoia Burgess Anomalocaris canadiensis Burgess Anomalocaris saron Chengjiang 11

12 Anomalocaris canadiensis Burgess Opabinia 12

13 Opabinia Die Light switch theory Evolution von Augen während der Kambrische Explosion im Antwort auf rasche Evolution von Räuber Evolution von Augen bei Räuber ermöglichte eine stärkere räuberische Aktivität Evolution von Hartteilen als Schutz 13

14 Die Spät-Kambrische Welt Die Kambrische Welt nach der Burgess Shale Zeit war dominiert von Schwamm Riffe, Trilobiten und andere Arthropoden Die erste Arthropoden Naroia Eine der primitivste Trilobiten Ohne Augen 14

15 Was heisst Arthropoda? Arthron = Gelenk Podos = Füße Die Körpergliederung der Arthropoda Cephalon Thorax Pygidium 15

16 Was zeichnet die Arthropoda aus? Tagmata Exoskelett (Cuticula) Wachstum mit Häutungen Komplexaugen Die Arthropoda sind eine sehr diverse Gruppe: Insekten (Hexapoda) Spinnetiere (Arachnida) Krebse, Krabben (Crustacea) Ostracoden (Ostracoda) Eurypteriden (Ausgestorben) Trilobiten (Ausgestorben) 16

17 Trilobiten Oben Unten Was sind Trilobiten? Die ersten hartschaligen Arthropoden (Gliederfüßern), welche größtenteils am Meeresboden und in Küstenbereich lebten. Vorkommen am Beginn des Kambrium (545 Ma) bis ans Ende des Perm, wo Sie vor ca. 250 Ma ausstarben. Wichtige Leitfossilien des Paläozoikum oder Erdaltertum. Die Klasse Trilobita teilt sich in Neun Ordnungen, welche mehr als Arten und Spezies aufweisen. 17

18 Trilobiten besitzen einen kalzifizierte Panzer (Exoskelet) welches aus dem Cephalon (Kopfschild), einem gegliederten Thorax (Oberkörper) und dem Pygidium (Schwanzschild) besteht. Weichkörpererhaltung - Burgess Shale Zum Schutz vor Räuber waren Trilobiten größtenteils in der Lage sich aufrollen. Besonders bei Sturm-Einbettungen ist dies ein typische Fundzustand. Der Exoskelet war nicht in der Lage zu wachsen, daher wurde er durch Häutung abgeworfen und es entstand ein neuer Panzer. Dies geschah mehrmals im Leben des Trilobiten. Hierdurch sind Trilobiten gute Leitfossilien, da die Häutungsreste, als auch der Panzer, gut erhaltungsfähig sind. 18

19 Pseudogygites latimarginatus Oberordoviz Ontario? Agnostus Calymene Olenus Scutellum Phacops Bumastus Illaenus Dalmanitina Asaphus Paradoxides 19

20 Bestachelte Trilobiten Funktion Bestachelung? 20

21 Trilobiten: Lebensweise Ziegler 1998 Ziegler

22 Trilobiten sind für die Paläobiogeograhie und Biostratigraphie Ziegler 1998 Trilobiten als Leitfossilien 22

23 Ontogenetische Stadien Protaspis Meraspis Holaspis protopar opisthopar propar metapar Verlauf und Bezeichnung der Gesichtsnähte (Fazialsuturen) am Trilobiten- Cephalon gonatopar Salter sche Einbettung eines Phacopiden 23

24 Reconstruction (above) Carolinites genacinacea Lower Ordovician Palaeobiogeography top: distribution of Carolinites today bottom: distribution of Carolinites in the Lower Ordovician 24

25 Augentypen bei Trilobiten -Komplexaugen Gesichtsnaht Ocellen Freiwange feste Wange schizochroal holochroal Jede Linse hat einen eigenen Cornea Levi-Setti 1993 Paralejurus campaniferum Devonian Böhmen Levi-Setti 1993 holochroal Alle bis Linsen sind von einen einzelnen Cornea überzogen. Levi-Setti 1993 Levi-Setti 1993 Pricyclopyge binodosa Ordoviz Böhmen Levi-Setti 1993 abatochroal Reedops sternbergi Devonian Böhmen Levi-Setti 1993 schizochroal 25

26 Levi-Setti 1993 Arthropoda versus Euarthropoda Arthropoda ist reserviert für alle fossile und lebende Arthropoda. Das Problem ist das viele Burgess Shale Organismen eindeutig Arthropode sind, aber nicht einfach mit heutigen Gruppen zu klassifizieren sind. Die Trilobiten sind ein eigenes Taxon innerhalb der Euarthropoda. 26

27 Eutrochozoa Mollusca Lophotrochozoa Lophophorata Brachiopoda Protostomia Cuticulata Arthropoda, Insecta Cheliceriformes Chelicerata Pycnogonida Merostomata Arachnida Euarthropoda Mandibulata Myriapoda Remipedia Cephalocarida Maxillopoda Branchiopoda Malacostraca Hexapoda 27

28 Cheliceriformes Pycnogonida Merostomata Arachnida Gemeinsame Merkmale: Körper getrennt in Prosoma und Ophistosoma; Prosoma in sechs Segmente geteilt. Ophistosoma maximal 12 Segmente und Telson. Die Tiere besitzen 4 Laufbeinpaare, und ein Paar Chelicerae. Arachnida Einer der ältesten landlebenden Arthropoden ist Palaeotarbus. Die älteste Fossilien stammen aus dem Silur (420 Ma). Eine nah verwandte Form ist Attercopus aus dem Devon. Palaeotarbus jerami Attercopus 28

29 Cheliceriformes Chelicerata Merostomata Eurypterida Meeresskorpionen Myriapoda 29

30 Myriapoda Oberes Silur bis rezent Diplopoda (Doppelfüssler) seit Karbon, Detritusfresser Pauropoda Symphyla Chilopoda (Hundertfüssler) seit Silur, erstes Beinpaar mit Giftdrüsen Arthropleura: Silur, Karbon: größter Arthropode? Arthropleura Diplopode, baltischer Bernstein Myriapoda Kolumbianischer Bernstein 30

31 Hexapoda (Insecta) Oberes Silur bis rezent bisher > Arten beschrieben, vmtl. > Arten Hexapodie 6 Kopfsegmente; 3 Thoraxsegmente; ca. 11 Abdomensegmente Atmung über Tracheensystem (ohne Umweg über Lymphe) KOPF THORAX ABDOMEN Insekten im Fossilbericht Häufige Sprünge in der Diversität Gründe...? 31

32 Insekten im Fossilbericht Fossillagerstätten mit besonders guter Erhaltung Baltischer Bernstein Santana Formation Chekarda, Russland Mazon Creek, N.A. Insekten im Fossilbericht Coevolution mit Pflanzen Angiospermenevolution startet etwa hier 32

33 Insekten im Fossilbericht Seeablagerungen ste Lagerstätten für Insekten, z.b. Maare wie das Eckfelder oder das Randecker Maar Bernsteinablagerungen (3D-Erhaltung) fast ebenso bedeutend Das Erfolgsgeheimnis Anpassungsfähige Mundwerkzeuge erlauben Anpassung an verschiedenste Nahrungsquellen Coevolution mit den Blütepflanzen 33

34 Insekten als paläontologisches Hilfsmittel biostratigraphisches Tool Anzeiger für klimatische und ökologische Bedingungen Vorteile oft Massenvorkommen merkmalsreich eingeschränkte Temperaturtoleranz vieler Arten Chitin ist stabil und gegen viele Säuren resistent hohe Evolutionsrate Nachteile nur in bestimmten Fossillagerstätten (z.b. Seesedimenten) vorhanden Orientierung an Vegetation (Pollen dann besserer Proxy) einzelne Merkmale gehen leicht kaputt Anerkannte palaeoklimatische Tools : Coleoptera (Käfer): dicke Cuticula Larven von Chironomiden (Zuckmücken): empfindlich für Temperaturund Sauerstoffgehaltänderungen im Wasser Chironomiden Kopfkapseln leicht unterscheidbar Wassertemperatur-empfindlich Vegetations-unabhängig leider empfindlich für taphonomische Beanspruchung, daher bisher nur in den letzten 100 KA angewendet Chironomus anthracinus (Larvenkopfkapsel), Füramoos 34

35 Chironomiden: Qualitative Klimarekonstruktion 35