Livets utveckling Historisk geologi och paleontologi (HiPa) Lars Holmer Lars.Holmer@pal.uu.se Livets utveckling - mål Principer + den prekambriska paleozoiska utvecklingen + mesozoiska nyckelhändelser + everte (ryggradslösa djur) - FÄLTKURSER Bakterier Protister FÄLTKURS Djur Svampar Växter 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
Biosfären -Den levande jorden Jordens system kan liknas vid en levande organism James Lovelock NASA Skapade Astrobiologi atmosfär BIOSFÄR litosfär hydrosfär Livets fem riken 1. Prokaryoter bakterier 2. Protister 3. Svampar 4. Växter 5. Djur Lynn Margulis
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?
Livets utveckling - mål Liv och miljöer på BALTICA kambrium- devon Jordens dynamiska system Hur fungerar jorden nu? Hur fungerade jorden tidigare? Aktualism - Uniformism James Hutton (1726-1797) Jordens utveckling kan uteslutande t förklaras med hjälp av nutida observerbara processer. The present is the key to the past
Charles Lyell (1797-1875) 1875) Principles of Geology Små förändringar + gott om tid = stora förändringar Uniformism Principles of Geology 1830-3333 Jorden är gammal Jorden har ändrat form långsamt erosion Fossil som geologiska klockor
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 Katastrofism katastrofer leder till fauna- och flora- förändringar Baron Georges Cuvier 1769-18321832 Georges Cuvier (1812) K/T gränsen i Parisbäckenet Katastrof!
Idag De geologiska processerna varierar över tiden meteoritnedslag Vulkanutbrott The Key to the Past is in the Present sanning med modifikation Hur gammal är Gaia - Geologisk tid När bildades jorden? uppstod liv? uppstod liv på land Hur snabbt sker evolution? förändras klimatet?
Late Jurassic Volgian (150 Ma) Hur snabbt förändras klimatet? Extremt Växthusklimat!!!!! Geologisk tid Ma = Mega annum = miljoner år Ga = Giga annum = miljarder år Absolut datering Relativ datering Stratigrafi/Biostratigrafi Absolut datering Evolutionsläran, Darwin 1859 - jorden måste vara mycket gammal
Jorden är 4.65 Ga (miljarder år) Gaia är produkten av mer än 4000,000,000 år av utveckling Relativ datering -- syftar till att ta reda på i vilken ordning som Geologiska förlopp ägde rum.
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!
Ledfossil Stor & snabb spridning Vanlig Stor bevarings- potential Snabb evolution Foraminiferer Miocene, Bayern Tyskland Stratigrafi Bergarter i tid och rum Biostratigrafi Biozon Litostratigrafi Bergarter delas in med avseende på sina fysikaliska och kemiska egenskaper
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 HST TST LST HST Billingen and Volkhov of the Tosna River Valley
Biostratigrafi Fossila zoner baseras ofta på första uppträdandet av en art Avsaknad av en zon indikerar en icke- konformitet biozon / litostratigrafi / korrelation Litostratigrafi Kontinuerligt avsatta later är konforma Vanligen saknas stora delar av sedimentära lager - inkonformiteter ej avsatta eller bortförda av erosion
GSSP - Fågelsång GSSP - Diabasbrottet Inkonformiteter - hiatus
Vinkelinkonformitet
diskonformitet parakonformitet Litostratigrafi - Marker bed Stora bentonitlagret
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
Sedimentära bergarter Alloktona bildade av transporterade sediment Autoktona bildade på plats, in situ Alloktona Alloktona
Autoktona Sedimentfacies terrestrisk miljö
Hypersalin playa ooider! Sedimentfacies Marin miljö Sedimentfacies Övergångsmiljö
Havsytenivå- förändringar Transgression Regression Sedimentfacies transgression/regression karbonat lera silt sand TRANSGRESSIONS LAGERFÖLJD Sedimentfacies transgression/regression sand silt lera REGRESSIONS LAGERFÖLJD karbonat
FACIES Cambrian-Ordovician Pakri Estonia S LST TST TST Tallinn Kunda Volkhov Latorp Pakerort Sequence boundary Cambrian-Ordovician boundary (sequence boundary) 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
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
Mineralisering! Mineralisering! Mineralisering/Ersättning - förkisling
Mineralisering/Ersättning - förkisling
Olika slags fossilisering avtryck Inre stenkärna Yttre avgjutning Avgjutningar men knappast fossil! Cupid, hans hund Fabius Rufus, död 79 AD, 24 aug, kl. 13:00
Olika slags fossilisering förkolning Spårfossil! Olika slags fossilisering spårfossil Gräv & boningsgångar Jaktspår koproliter
Särskild bevaring Lagerstätten Infrysning frystorkning bärnsten Särskild bevaring Lagerstätten
Asfalt La Brea Syrefria bottnar Solnhofen Särskild bevaring Lagerstätten The No 1 Lagerstätten Lagerstätten Burgess Shale (kambrium kambrium) Walcott 1909
The No 2 Lagerstätten Lagerstätten Chengjiang (kambrium) South China Hårddelar skal & skelett Kalciumkarbonat Kalciumfosfat Kisel Organiska ämnen -proteiner
Kalciumkarbonat Kalciumfosfat Organiska ämnen -proteiner
Evolution och paleontologi 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 Darwinism Charles Darwin (1809-1882) 1882) On the origin of species by means of natural selection or the preservation of favoured races in the struggle for life 1859
Naturligt urval (1859) Darwins bulldog Thomas Huxley
Darwinism och biostratigrafi Darwins modell förklarar varför organismer i de geologiska lagren är olika Vad hade Darwin missat? Darwin + genetik = den moderna syntesen Gregor Mendel (1822-1884) arter är grupper av individer som kan få fertil avkomma genetisk isolering Morfologisk variation genom mutationer Evolution = förändring av genfrekvenser
Mikroevolution Evolution på art- nivån Evolutionära trender Divergens Konvergens
Evolutionär förbättring? Evolutionär förbättring? S.J. Gould - Livets utveckling är mer likt en rikt förgrenande buske kontinuerligt beskuren av utdöenden, än en stege med förutsägbara framsteg Darwins (1859) träd
Evolutionära hastigheter Phyletic gradualism Darwins modell Små långsamma gradvisa förändringar leder till artbildning Evolutionära hastigheter Punctuated equilibria Goulds modell Arter oförändrade under långa tider. Artbildning snabb
Makroevolution Stora evolutionionära förändringar över artnivån Utveckling av släkten, familjer, nya kroppstyper Makroevolution = mikroevolution under lång tid? Makroevolution Mekanismer Heterokroni = olika tid, förändringar i ontogeni
Makroevolution Mekanismer Fylogeni och klassifikation Klassifikation: Carl von Linné (1707-1778) Systema naturae 1758 Fylum (Chordata), Klass (Mammalia), Ordning (Primates), Familj (Hominidae) släkte + art Homo sapiens Linné
Kladistik En metod att undersöka organismers släktskap där de studerade organismernas karaktärer jämförs med en mer avlägsen grupp kladogram Kladistik homologa karaktärer (gemensamt ursprung) leder till monofyletiska grupper analoga karaktärer (konvergens) leder till polyfyletiska grupper
Ciccarelli et al. 2006, Science, 311 (5765): 1283-1287 Livets 3 Domäner Arkebakterier Eubakterier Eukaryota Prokaryota Ingen cellkärna, ingen ordnad struktur Eukaryota Od Ordnad d cellstruktur och cellkärna
1. Prokaryoter Eubakterier Eubacteria Arkebakterier Archaebacteria 2. Protister Protista 3. Svampar Fungi 4. Växter Plantae 5. Djur Animalia Livets fem riken Arkebakterier Kemoautotrofa - Får sin energi från lösta kemiska ämnen genom: Termofila - Många är värmeälskande
Eubakterier Eukaryota Organismer med ordnad cellstruktur och cellkärna som innesluter arvsmassan.