atmosfär bakterier 2. Protister BIOSFÄR Djur 3. Svampar 4. Växter FÄLTKURS

Transkript

1 Livets utveckling Biosfären -Den levande jorden Historisk geologi och paleontologi (HiPa) Lars Holmer Livets utveckling - mål Principer + den prekambriska paleozoiska utvecklingen + mesozoiska nyckelhändelser + everte (ryggradslösa djur) - FÄLTKURSER Jordens system kan liknas vid en levande organism atmosfär James Lovelock NASA Skapade Astrobiologi Bakterier Protister BIOSFÄR FÄLTKURS Djur Svampar Växter litosfär hydrosfär Paleontologi läran om gammalt liv Geologi & biologi livets 4.6 Ga utveckling Historisk geologi Studiet av de sedimentära bergarternas tidsarkiv Jordens historia och utveckling Introduktion Livets fem riken 1. Prokaryoter bakterier 2. Protister 3. Svampar 4. Växter 5. Djur Lynn Margulis

2 Gaia & Evolution Evolution process genom vilken livet har förändrats & utvecklats under jordens historia Gaia-modellen är evolutionär! GAIA biosfärens utveckling Bakterier Protister Djur Svampar Växter Varför ser biosfären ut som den gör?

3 Livets utveckling - mål Liv och miljöer på BALTICA kambrium- devon Uniformism Jordens dynamiska system Hur fungerar jorden nu? Hur fungerade jorden tidigare? Charles Lyell ( ) 1875) Principles of Geology Små förändringar + gott om tid = stora förändringar Aktualism - Uniformism James Hutton ( ) Jordens utveckling kan uteslutande t förklaras med hjälp av nutida observerbara processer. The present is the key to the past Principles of Geology Jorden är gammal Jorden har ändrat form långsamt erosion Fossil som geologiska klockor

4 Remember that your verdict will probably have more influence than my book in deciding whether [my] views... will be admitted or rejected Charles Darwin i brev till Lyell i september 1859 katastrofer leder till fauna- och flora- förändringar Baron Georges Cuvier Katastrofism Idag De geologiska processerna varierar över tiden meteoritnedslag Vulkanutbrott The Key to the Past is in the Present sanning med modifikation Georges Cuvier (1812) K/T gränsen i Parisbäckenet Katastrof! Hur gammal är Gaia - Geologisk tid När bildades jorden? uppstod liv? uppstod liv på land Hur snabbt sker evolution? förändras klimatet?

5 Late Jurassic Volgian (150 Ma) Hur snabbt förändras klimatet? Extremt Växthusklimat!!!!! Geologisk tid Jorden är 4.65 Ga (miljarder år) Ma = Mega annum = miljoner år Ga = Giga annum = miljarder år Absolut datering Relativ datering Stratigrafi/Biostratigrafi Gaia är produkten av mer än 4000,000,000 år av utveckling Evolutionsläran, Darwin jorden måste vara mycket gammal Absolut datering Relativ datering -- syftar till att ta reda på i vilken ordning som Geologiska förlopp ägde rum.

6 Geologisk tidsskala Eoner arkeikum, proterozoikum, fanerozoikum Geologisk tidsskala Perioder Trias, Jura, Krita Eror paleozoikum, mesozoikum, kenozoikum Relativ datering Bygger på enkla principer först uppställda av Nicolaus Steno 1669 (dansk i Florens) Relativ datering - fossil Fossil från äldre lager skiljer sig från yngre Arter dör ut, nya uppträder Evolution!

7 Stor & snabb spridning Vanlig Stor bevarings- potential Snabb evolution Foraminiferer Miocene, Bayern Tyskland Ledfossil Litostratigrafi Frizy Jeltiaky Tolstenky bed Transgressive surface Dikary Butina bed Sequence boundary G l a u c o n i t e L i m e s t o n e Billingen and Volkhov of the Tosna River Valley HST TST LST HST Stratigrafi Bergarter i tid och rum Biostratigrafi Biozon Litostratigrafi Bergarter delas in med avseende på sina fysikaliska och kemiska egenskaper

8 Biostratigrafi Fossila zoner baseras ofta på första uppträdandet av en art Avsaknad av en zon indikerar en icke- konformitet biozon / litostratigrafi / korrelation GSSP - Fågelsång GSSP - Diabasbrottet Litostratigrafi Inkonformiteter - hiatus Kontinuerligt avsatta later är konforma Vanligen saknas stora delar av sedimentära lager - inkonformiteter ej avsatta eller bortförda av erosion

9 Vinkelinkonformitet diskonformitet parakonformitet Litostratigrafi - Marker bed Stora bentonitlagret

10 WSU, Pullman, Söndag 18 maj 1980, kl. 12:00 Sedimentära bergarter Sediment löst icke-konsoliderat konsoliderat material Exempel: sand och grus 75% av jordens yta består av sedimentära bergarter

11 Sedimentära bergarter Alloktona bildade av transporterade sediment Autoktona bildade på plats, in situ Alloktona Alloktona

12 Autoktona Hypersalin playa ooider! Sedimentfacies Marin miljö Sedimentfacies terrestrisk miljö Sedimentfacies Övergångsmiljö

13 Havsytenivå- förändringar Transgression FACIES Regression Sedimentfacies transgression/regression karbonat lera TRANSGRESSIONS silt LAGERFÖLJD sand S LST TST TST Cambrian-Ordovician Pakri Estonia Tallinn Kunda Volkhov Sequence boundary Latorp Pakerort Cambrian-Ordovician boundary (sequence boundary) Sedimentfacies transgression/regression sand REGRESSIONS silt LAGERFÖLJD lera karbonat Insekter (8,000,000) Svampar (1,500,000 ) Bakteria (1,000,000) Spindlar (750,000) Virus (400,000) Alger (400,000) Nematoder (400,000) Växter (320,000) Protozoer (200,000) Blötdjur (200,000) Kräftdjur (150,000) Ryggradsdjur (50,000) Övriga (250,000) Dagens biosfär c:a 13.6 miljoner arter

14 Fossil visar hur biosfären förändrats & utvecklats Vad är fossil? uppgrävd Bevarade rester av levande organismer Tafonomi allt som händer med organismen efter döden Hur bildas fossil? Tafonomi Tafonomi Slutar vanligen med att alla spår utplånas Ibland bevaras något och vanligen hårddelar Olika slags fossilisering Mineralisering Ersättning tex förkisling

15 Mineralisering/Ersättning - förkisling Mineralisering! Mineralisering! Mineralisering/Ersättning - förkisling

16 Olika slags fossilisering Olika slags fossilisering avtryck Inre stenkärna Yttre avgjutning förkolning Spårfossil! Avgjutningar men knappast fossil! Cupid, hans hund Olika slags fossilisering spårfossil Gräv & boningsgångar Jaktspår koproliter Fabius Rufus, död 79 AD, 24 aug, kl. 13:00

17 Asfalt La Brea Syrefria bottnar Solnhofen Särskild bevaring Lagerstätten Särskild bevaring Lagerstätten Infrysning frystorkning The No 1 Lagerstätten Lagerstätten Burgess Shale (kambrium kambrium) Walcott 1909 bärnsten Särskild bevaring Lagerstätten

18 Kalciumkarbonat The No 2 Lagerstätten Lagerstätten Chengjiang (kambrium) South China Kalciumfosfat Hårddelar skal & skelett Kalciumkarbonat Kalciumfosfat Kisel Organiska ämnen -proteiner Organiska ämnen -proteiner

19 Evolution och paleontologi Naturligt urval (1859) Evolution=förändring process genom vilken livet har förändrats & utvecklats under jordens historia Evolutionsdebatten Inte OM utan HUR och PÅ VILKET SÄTT Lamarckism Jean de Lamarck Darwins bulldog Thomas Huxley Darwinism Charles Darwin ( ) 1882) On the origin of species by means of natural selection or the preservation of favoured races in the struggle for life 1859

20 Darwinism och biostratigrafi Darwins modell förklarar varför organismer i de geologiska lagren är olika Mikroevolution Evolution på art- nivån Vad hade Darwin missat? Evolutionära trender Darwin + genetik = den moderna syntesen Gregor Mendel ( ) arter är grupper av individer som kan få fertil avkomma genetisk isolering Morfologisk variation genom mutationer Evolution = förändring av genfrekvenser Divergens Konvergens

21 Evolutionär förbättring? Evolutionära hastigheter Phyletic gradualism Darwins modell Små långsamma gradvisa förändringar leder till artbildning Evolutionär förbättring? S.J. Gould - Livets utveckling är mer likt en rikt förgrenande buske kontinuerligt beskuren av utdöenden, än en stege med förutsägbara framsteg Evolutionära hastigheter Punctuated equilibria Goulds modell Arter oförändrade under långa tider. Artbildning snabb Darwins (1859) träd

22 Makroevolution Stora evolutionionära förändringar över artnivån Utveckling av släkten, familjer, nya kroppstyper Makroevolution Mekanismer Makroevolution = mikroevolution under lång tid? Makroevolution Mekanismer Heterokroni = olika tid, förändringar i ontogeni Fylogeni och klassifikation Klassifikation: Carl von Linné ( ) Systema naturae 1758 Fylum (Chordata), Klass (Mammalia), Ordning (Primates), Familj (Hominidae) släkte + art Homo sapiens Linné

23 Kladistik En metod att undersöka organismers släktskap där de studerade organismernas karaktärer jämförs med en mer avlägsen grupp kladogram Ciccarelli et al. 2006, Science, 311 (5765): Kladistik homologa karaktärer (gemensamt ursprung) leder till monofyletiska grupper analoga karaktärer (konvergens) leder till polyfyletiska grupper Arkebakterier Eubakterier Eukaryota Livets 3 Domäner Prokaryota Ingen cellkärna, ingen ordnad struktur Eukaryota Od Ordnad d cellstruktur och cellkärna

24 Livets fem riken Eubakterier 1. Prokaryoter Eubakterier Eubacteria Arkebakterier Archaebacteria 2. Protister Protista 3. Svampar Fungi 4. Växter Plantae 5. Djur Animalia Arkebakterier Kemoautotrofa - Får sin energi från lösta kemiska ämnen genom: Termofila - Många är värmeälskande Eukaryota Organismer med ordnad cellstruktur och cellkärna som innesluter arvsmassan.

25