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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
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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
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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
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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
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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?
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Was kann Paläontologie?
•Rekonstruktion
•Funktion
•Anpassung
•Entwicklung
Anatomie
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Was kann Paläontologie?
Phylogenetik
Vertebratenstammbaum
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Was kann Paläontologie?Paläoökologie
•Beziehungen
•Lebensräume
• Diversität
•Reaktionen
•Umstellungen Nahrungsketten
Energie - Sonnenlicht
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Was kann Paläontologie?
PaläoökologieBeispiel Kambrium
•Beziehungen
•Lebensräume
• Diversität
•Reaktionen
•Umstellungen
Nahrungsketten / Lebenszonen
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Was kann Paläontologie?
Paläoökologie
•Beziehungen
•Lebensräume
• Diversität
•Reaktionen
•Umstellungen
terrestrisches ÖkosystemTrias, Madygen, Kirgistan
marines ÖkosystemPräkambrium, Australien
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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
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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
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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
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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
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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
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Diskordanzen Lücken
Erosion Tektonik
Verdoppelungen ...
Genaueste Methode der stratigraphischen Gliederung !
Was kann Paläontologie?Biostratigraphie
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Was kann Paläontologie?Biostratigraphie
Zusammen mit Isotopen-Altersdatierung (numerisch) – Globale Standards
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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
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Datenlieferung für Klimamodelle – Klimakarten M. Roscher 2008
für Grundlagen- und angewandte Forschung bis zur Ressourcen-Prognose
numerische Modellierung: Klimazonen Karbon-Perm
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Datenlieferung für Klimamodelle – Klimakarten Roscher et al. 2008
für Grundlagen- und angewandte Forschung bis zur Ressourcen-Prognose
numerische Modellierung: Klimazonen Karbon-Perm
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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 ...)
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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
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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
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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
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Paläontologie = Systemwissenschaft