Evolucijska paleoekologija Morski okolii Zemlja je nastala prije

Evolucijska paleoekologija Morski okoliši

Zemlja je nastala prije 4. 6 milijarde godina Vulkanske erupcije Impakti Visoka temperatura

Prije 3. 5 milijarde god. TALOŽNE STIJENE (rijeke teku i erodiraju)

Prva atmosfera: H 2 O, N 2, CO 2, CH 4, NH 3, H 2 S

Povijesti života I Biološka evolucija: 3. 8 – 1. 2 milijarde godina

Najstariji su fosili 3. 8 milijarde godina stari (Ishua Super Group, Greenland) To su bili jednostavni, jednostanični organizmi Oni su anaerobni (nema kisika u atmosferi)

Prokariote

Fototrofni organizmi i heterotrofne bakterije živjele su u kolonijama STROMATOLITIMA. Modrozelene bakterije (Cyanophyta) su prvi organizmi koji su kao produkt fotosinteze oslobađali kisik! Najstariji su stromatoliti 3. 5 milijardi godina stari.

Zemlja prije 2 milijarde godina Oksigenacija atmosfere 2 milijarde god. nastaju AEROBNI organizmi Dokaz: naslage poznate pod imenom “Željezne končaste/trakaste naslage” (određene na 2. 2. do 1. 8 milijarde godina)

Banded Iron Fm

II Biološka evolucija: 2. 1 – 0. 8 milijarde godina EUKARIOTE (2. 1 - 1. 8 milijardi godina) ENDOSIMBIOZA

Kako do eukaryota? Lynn MARGULIS teorija o simbiotičkom odnosu stanica Dokaz: ponašanje mitohondrija prilikom razmnožavanja stanice Bitter Spring Rožnjaci (Australija) – 900 milijuna god.

III Biološka evolucija: 0. 8 milijarde godina do danas – Višestanični organizmi

Višestanični organizmi Crvene alge Hunting Fm. Molekularni podaci: višestanični su organizmi nastali prije 1. 2 milijardi god. Jednostavne stanice veličine 50 mikrometara

Diverzifikacija: Ediacara fauna

Ediacara fauna Sastoji se od raznovrsnih organizama, neki su veliki do 1 m, svi bez skeleta, a živjeli su u plitkom moru. Morfologija: plosnato tijelo podijeljeno dijelove koji su povezani, nalik meduzama ili crvima. Nema među modernim organizmima ovakve organizacije tijela.

Ediacara fauna je nestala prije 550 milijuna godina. Oprez: mogući predstavnici Ediacara faune i u mlađim naslagama (do prije 515 milijuna god. ) Uzrok izumiranja: pojava predatora i strvinara

Evolucijske faune

I: “Kambrijska eksplozija” “ Bez i sa skeletom organizmi: nekoliko “valova”inovacije

Dominiraju trilobiti, eokrinoidi, brahiopodi Inartuculata), rakovi (Burgess Shale).

II: Paleozojska fauna (Ordovicij – Devon) Velika raznolikost faune s ljušturama (epifauna, filtratori): brahiopodi, koralji, briozoji, krinoidi, ostrakodi

Diverzifikacija riba

Prve kopnene biljke

Diverzifikacija kopnenih organizama

III: Moderna fauna (Devon – danas) Morski okoliši: školjkaši, puževi, ježinci Kopneni:

Razvoj fauna: 1. Brzina promjena se smanjuje 2. Raznolikost raste 3. Moderna će fauna svoj maksimum doživjeti za nekih 125 milijuna godina

1. KORAK Prvi organizam na Zemlji! Trajanje: 3. 5 – 1 milijarde godina p. d. Tip organizma: prokaryota Ekološki uvjeti: atmosfera bez kisik. Fotofitne bakterije povećavaju koncentraciju kisika. 2 milijarde god. nastaju AEROBNI organizmi

Apex Chert, Australia = 3. 465 milijarde god.

Stromatoliti

2. KORAK: EUKARYOTA Modrozelene alge

3. KORAK: Višestanični organizmi Crvene alge Hunting Fm. Molekularni podaci: višestanični su organizmi nastali prije 1200 milijuna god. Jednostavne stanice veličine 50 mikrometara Trajanje: od 960 milijuna god.

Vrijeme: prije 610 – 550 milijuna god. Razdoblje poznato pod imenom VENDIJSKO razdoblje označava kraj ere PRETKAMBRIJA Tip organizama: životinje bez skeleta

Ediacara fauna

4. KORAK SKELET: zaštita, oslonac tijelu, i mogućnost razvoja mišića Prvi je skelet iz kalcij-karbonata i fosfata! Vrijeme. ? ? ? Prije 650 milijuna god.

Tommotian fauna (granica PROTEROZOIKA/KAMBRIJA Sitni organizmi (1 -5 mm veliki) Taksonomska pripadnost: NEPOZNATA

5. KORAK Grabežljivci

U donjem KAMBRIJU (prije 560 milijuna god. ) Dokaz: tragovi bušenja na ljušturicama

Burgess Shale, 10 milijuna god. nakon Tommotian faune

Eksplozija oblika i raznolikosti (početak tzv. Kambrijske faune) EVOLUCIJSKA MISTERIJA U 5 – 10 milijuna godina pojavilo se 50 osnovnih morfologija (tipova građa, danas ih ima 30) bez naznake prijelaza iz prijašnje zajednice!

6. KORAK Biološki grebeni Što su prašume na kopnu to su grebeni u moru!

Prvi su grebeni iz KAMBRIJA (542 -489 106 god) Graditelji: ARCHAECYATIDAE

Grebeni od ORDOVICIJA – DEVONA 489 – 418 106 god): alge, mahovnjaci, koralji (kolonijski)

KARBONSKO – PERMSKI grebeni (418253 106 god. ): GRADITELJI su mahovnjaci, alge i spužve

TRIJASKI grebeni (253 -200 106 god. ): alge, koralji, mahovnjaci i spužve KREDNI grebeni (145 -65 106 god. ): crvene alge, koralji, spužve PALEOGENSKI i NEOGENSKIi grebeni (65 -1. 8 106 god. ): Alge i koralji

7. KORAK Osvajanje kopna Točan početak kolonizacije je teško definirati 1. BILJKE ORDOVICIJ? Tlo ima nakupine modrozelenih alga SILUR (420 106 god. ): prve vaskularne biljke

2. BEZKRALJEŽNJACI Probemi: dehidratacija, disanje, oslonac Rješenje: vodootporna koža, pluća i skelet Vanjski skelet člankonožaca: Oklop je idealan

DEVON (418 – 360 106 god. ): Insekti, Prvi vodozemci

KARBON (360 -300 106 god. ): crvi, škorpioni, puževi plućaši, prvi gmazovi

8. KORAK Više biljke i šume Početak: KARBON (370 106 god. ) Posljedice: diversifikacija viših biljaka, insekata, vodozemaca i gmazova

9. KORAK Letenje Insekti: DEVON, ali pravi letači su iz KARBONA (prije 320 106 god. ) MEĐU KRALJEŽNJACIMA: 30 PUTA SE STVARAO: (1) gmazovi koji su prvi “Glajderi” u PERMU, (2) leteći gmazovi s krilima u TIJASU, (3) ptice (JURA); (4) Sisavci;

“Moderni letači”

10. KORAK Svijest, prije 20 106 god. )

Bioraznolikost Od Cm raznolikost raste Iskorištavanje svih raspoloživih niša (duboka infauna, eskalacija grabežljivaca i prilagođavanje plijena)

Izumiranja Bad genes or bad luck? Bad genes: nesposobnost prilagodbe Bad Luck: nesreća

Izumiranja 2 -4. 6 familije svakih milijun godina izumre Masovna izumiranja : Brzo nestaje puno taksona (10 – 20 familija svakih milijun godina) 5% od svih izumiranja otpada na masovna 5 velikih (The Big Five) Mogući uzroci:

1. Promjena razine moratransgresija/regresija Redukcija broja i površine pliktomorskih područja

Tektonika Težina sedimenta Promjena volumena oceanske vode

2. Impakt

3. Vulkanske erupcije

4. Klimatske promjene

Klimatske promjene mogu biti brze Greenhouse / Icehouse Klimatske promjene zadnjih milijun godina

Što se dogodi s organizmima kad se klima mijenja? Polarne šume izumiru Stvaraju se pustinje izmjena interglacijala/glacijala: vegetacija migrira, životinje migriraju, izumiranja

Kako znamo da se klima mijenja? Prema naslagama DSDP jezgre (zamjena fauna, stabilni izotopi) Geokemijske analize Drugi: Godišnji prirast koralja

5. Oceanografske promjene

Big Five: P/T- Najveće izumiranje “ MAJKA SVIH IZUMIRANJA”

Što je uzrokovalo? Vulkanizam Impkti Klimatske promjene Super-kontinet Erwin, 1993, “Ubojstvo u Orijent expressu”

Žrtve? 95% morskih vrsta Fusulina, Koralji (Tabulata i Rugosa), Briozoa, Brahiopodi, Nautilidi, 70% kopnenih familija

Big Five: K/Tc

K/Tc

Hipoteza: impakt i/ili vulkanizam Indicije: Ir anomalije, Kvarc, tektiti i sferule, krateri (Haiti, Kuba, Iowa), stepeničasto izumiranje tijekom milijun godina. Mehanizmi ubijanja: Simulacija impakta Kisele kiše Termalno zračenje Efekt staklenika (Greenhouse)

Načini: Neki su organizmi izumrli postepeno prije K/T Neki su organizmi izumrli nakon K/T Većina organizama je izumrla tijekom K/T intervala

Žrtve Morski organizmi: 15% familija 50% rodova 80 -90% vrsta Kopneni organizmi: 25% familija 56% rodova Planktonske foraminifere: 83% Ostrakodi: 50% Spužve: 69% Koralji: 65% Amoniti: 100% Morski gmazovi: 93% Na kopnu ništa teže od 25 kg nije preživjelo

Ocean: nastradali su organizmi koje su se hranili planktonom! Organizmi koji imaju spore, kao fazu mirovanja, preživjeli! Strvinari i Muljojedi su preživjeli u većem broju nego filtratori. Kopno: cvjetnice su se brzo opravile Insekti i oni koji se hrane insektima bili su u prednosti.

Modeli izumiranja Vrste traju 2 – 11 milijuna godina Masovna izumiranja svakih 26. 2 + 1 milijun godina tijekom Mezozoika i Kenozoika Izumiranja traju oko 10 milijuna godina, većina manje od 5 milijuna godina K/T izumiranje je trajalo nekoliko tisuća godina

Signor-Lipps efekt Lazarovi taksoni Naglo, postepeno i stepeničasto izumiranje

Kako funkcioniraju izumiranja? Teorija ”Crvene kraljice” prema knjizi L. Carroll-a, “Alisa u zemlji čudesa” “Vrsta se mora neprestano nadograđivati da bi izbjegla izumiranje” Borba za ograničene resurse, prirodnom selekcijom bolje se nose s kompetitorima i usklađivanje s okolišnim promjenama!