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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
Kar
bona
t-pro
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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