Evolution der Biosphäre

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1 Evolution der Biosphäre Komplex I Folie im Skript Was ist Paläontologie? Was kann Paläontologie? Warum Paläontologie? Paläontologie in Freiberg Bereich Paläontologie/Stratigraphie Prof. J.W. Schneider / Prof. O. Elicki Geologisches Institut TU Bergakademie Freiberg

2 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

3 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

4 Was ist Paläontologie? Fossilien: Organismen Organismenteile Spuren Chemofossilien/ Biomarker Pristan (Alkane), Phytan (Terpene) molekulare Marker-Fossilien für Photosynthese Sterane Biomarker für Eukarioten-Zellen C-Isotopie δ 13 C = 12 C/ 13 C Verhältnis als Maß für Bioproduktion und/oder Zusammensetzung der Atmosphäre biosedimentäre Strukturen

5 Was kann Paläontologie? 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 Anatomie Taxonomie/Systematik Phylogenetik Paläoökologie weitere... Geologische Ausrichtung Taphonomie (Fossilisationslehre) Biostratigraphie Faziesanalyse Paläobiogeographie

6 Was kann Paläontologie? Anatomie Rekonstruktion Funktion Anpassung Entwicklung

7 Was kann Paläontologie? Phylogenetik Vertebratenstammbaum

8 Paläoökologie Was kann Paläontologie? Energie - Sonnenlicht Beziehungen Lebensräume Diversität Reaktionen Umstellungen Nahrungsketten

9 Was kann Paläontologie? Paläoökologie Beispiel Kambrium Beziehungen Lebensräume Diversität Reaktionen Umstellungen Nahrungsketten / Lebenszonen

10 Was kann Paläontologie? Paläoökologie terrestrisches Ökosystem Trias, Madygen, Kirgistan Beziehungen Lebensräume Diversität Reaktionen Umstellungen marines Ökosystem Präkambrium, Australien

11 Was kann Paläontologie? Sedimentologie biogene Gesteinsbildung Sedimentationsdynamik Coccolithen Panzer von Kalkalgen ca. 0,01 mm groß z.b. Kalke Diagenese Fossillagerstätten Paläobiologie Evolution Karbonat-produzierende Mikroorganismen Kreidefelsen Rügen

12 Was kann Paläontologie? Taphonomie biogene Gesteinsbildung Sedimentationsdynamik Diagenese Fossillagerstätten Paläobiologie lithostratischer Druck Evolution z.b. Trilobiten

13 Was kann Paläontologie? Taphonomie/ Sedimentologie biogene Gesteinsbildung Sedimentationsdynamik Diagenese Fossillagerstätten Paläobiologie Evolution definierter Ausgangszustand physiko-chemische Umwandlung Resultat von Prozessen

14 Was kann Paläontologie? Biostratigraphie - auf der Evolution von Organismen beruhende relative 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

15 Was kann Paläontologie? Tetrapoden-Evolution Biostratigraphie - auf der Evolution von Organismen beruhende relative Altersdatierung Leitfossilien -Zeit!... charakterisieren bestimmte Zeitintervalle kurze zeitliche Verbreitung aber häufiges Auftreten weite räumliche Verbreitung möglichst unempfindlich gegen Umweltfaktoren Prinzip: einsinnig gerichtete, nicht reversible Evolution

16 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

17 Biostratigraphie Was kann Paläontologie? Diskordanzen Lücken Erosion Tektonik Verdoppelungen... Genaueste Methode der stratigraphischen Gliederung!

18 Biostratigraphie Was kann Paläontologie? Zusammen mit Isotopen-Altersdatierung (numerisch) Globale Standards

19 Was kann Paläontologie? Paläobiogeographie Verbreitungsgebiete (Reiche, Endemismen) Ausbreitungswege (geographisch) Ursachenforschung z.b. Land/Meer-Verteilung, Kontinental-Drift Pflanzen und Tiere im Perm von Gondwana = Südteil des Superkontinent Pangea

20 numerische Modellierung: Klimazonen Karbon-Perm Datenlieferung für Klimamodelle Klimakarten M. Roscher 2008 für Grundlagen- und angewandte Forschung bis zur Ressourcen-Prognose

21 numerische Modellierung: Klimazonen Karbon-Perm Datenlieferung für Klimamodelle Klimakarten Roscher et al für Grundlagen- und angewandte Forschung bis zur Ressourcen-Prognose

22 Warum Paläontologie? Absolventen, die später paläontologisch/stratigraphisch arbeiten werden: naheliegend... Absolventen, die später ihre Tätigkeitsfelder öfter wechseln (müssen): Korrelationen/Rekonstruktionen (Kartierung/Exploration); räumliche Eigenschaftsänderungen bei Abbau/Nutzung/Beanspruchung; Abschätzung chemophysikalischer 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 eines wissenschaftlichen/geowissenschaftlichen Weltbildes. (Warum ist die Welt/das Leben wie sie/es ist? Werden und Vergehen von geobiologischen Systemen/Prozessen, Lebens-/Ablagerungsräumen, Landschaften, Gesteinen, Lagerstätten...)

23 Paläontologie in Freiberg -Lehre Lehrende: Prof. J.W. Schneider, Prof. O. Elicki Ausbildung breit angelegt Invertebraten, Vertebraten, Pflanzen, Makro-/Mikropaläontologie relativ viele assoziierte Praktika Ausbildung stark interdisziplinär 2-Tages- Exkursionen mehrtägige/-wöchige Exkursionen Grabungspraktika Kartierungen Biologie Ökologie Sedimentologie Regionale Geologie (Lagerstättengeologie) (Ingenieurgeologie) (Geophysik)

24 Paläontologie in Freiberg -Lehre Lehrende: Prof. J.W. Schneider, Prof. O. Elicki Bachelor: Evolution der Geo-/Biosphäre (P) (Geol./Min.) Grundlagen der Paläontologie (P, 2/2/0) Grundlagen der Mikropaläontologie (WP, 2/2/0) GP Bohrkerndokumentation GP Grundlagen Geologie/Stratigraphie/Paläontologie GP Paläontologie I Marine Biotope GP Paläontologie II Kontinentale Biotope GP Stratigraphie I Präkambrium/Kambrium GP Angewandte Paläontologie/Stratigraphie I GP 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 II GP Angewandte Paläontologie/Stratigraphie III Feldpraktikum sowie Masterkartierung und Auslandspraktikum P - Pflicht, WP - Wahlpflicht, M - Modul

25 Paläontologie in Freiberg - Forschung Grundlagenforschung Paläobiologie phylogenetische und taxonomische Erschließung von Makro- und Mikrobiota kontinentaler und mariner Sedimente für Biostratigraphie und Paläoökologie Prozess- und Systemforschung Synthesen mit Sedimentologie und Geochemie für Environmentanalysen und Paläoklimatologie; Synthesen stratigraphischer Daten mit Paläobiogeographie für geotektonische Rekonstruktionen Systembeziehungen Geosphäre-Biosphäre Angewandte Forschung Entwicklung und Anwendung biostratigraphischer Methoden; stratigraphisches Expertenwissen 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, Biostratigraphie, Phylogenie, Paläoökologie, Rekonstruktion/Evolution von Lebens-/Sedimentationsräumen

26 Paläontologie = Systemwissenschaft

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