Forschungsschwerpunkte
Projekte
Die mit dem Fach verknüpften Forschungsschwerpunkte sind die
Evolution und Paläoökologie mariner Tier- und
Pflanzengruppen unter besonderer Berücksichtigung aktualistischer
Arbeitsmethodik. Zentrale Forschungsthemen sind die Entwicklung
mariner (Paläo-) Ökosysteme und die Prozesse biogener
Sedimentation. Hierbei werden die möglichen (Wechsel-)
Beziehungen zwischen Umweltänderungen sowie exakt fassbaren
Mustern und Tempi der Evolution ausgewählter benthischer und
planktischer Organismen besonders berücksichtigt. Die
Forschungsperspektive liegt einerseits in einer engen fachlichen
Verknüpfung mit der Meeresgeologie und Meeresbiologie. In
deutlicher Abgrenzung zu diesen sollen die erarbeiteten Rezentmodelle
jedoch immer wieder an fossilen Umweltsituationen, wie sie Gegenstand
der Untersuchungen in der klassischen Landgeologie sind,
überprüft und für die Rekonstruktion von marinen
Paläoökosystemen genutzt werden.
I. Morphologische und genetische Übereinstimmungen: Das Artkonzept in der Paläontologie
II. Evolution und Phylogeographie mariner Organismen
III. Mikroevolution: Wie, wann und warum verändern sich Organismen?
IV. Makroevolution: Entwicklungsexplosion und Massensterben
V. Organismenskelette als Umweltarchive
VI. Karbonatsysteme und Klimakontrolle
VII. Paläoökosysteme
I. Morphologische und genetische Entsprechungen: Das Artkonzept in der Paläontologie
Morphologische und genetische Entsprechungen in marinen Organismen
werden zum Test des Artkonzeptes in der Paläontologie
herangezogen. Zum Beispiel: Die Taxonomie der heutigen und fossilen
Bryozoen basiert traditionell allein auf morphologischen
Merkmalen. Kryptische Artbildung und phänotypische
Variabilität lassen jedoch Zweifel an der Tragfähigkeit des
ausschließlich auf morphologischen Merkmalen basierenden
Artkonzeptes aufkommen. Hier erscheint die molekulargenetische Analyse
notwendig, um genetische Beziehungen zwischen Populationen zu
klären. Zwei Problemkreise werden behandelt:
- Morphologische Plastizität: Sind morphologisch unterschiedliche Varianten auch genetisch unterschiedlich?
- Kryptische Artbildung: Sind morphologisch identische Populationen
auch genetisch einheitlich?
Morphologic-genetic correspondence in
Flustra foliacea (L.) from the North and Baltic Sea
Anfang
II. Evolution und Phylogeographie mariner
Organismen
Evolution der marinen
Organismen, ihre Phylogenie und Phylogeographie sind eng mit der
geologischen Evolution verbunden. Methoden der Molekulargenetik sind
in der Lage, Verwandtschaftsgrad der Populationen aus verschiedenen
Teilen des Weltmeeres und die Zeit ihrer Divergenz festzustellen,
sowie ihre Phylogenie zu rekonstruieren. Für die Klärung
der Verbreitungswege verschiedener phylogenetischer Linien sind
Kenntnisse der Paläobiogeographie notwendig. Deswegen ist die
Erforschung der Evolution der marinen Organismen, welche von unserer
Arbeitsgruppe durchgeführt wird, von synthetischenm Charakter,
und wird durch Daten aus Biologie, Paläontologie, Geologie und
Paläogeographie unterstützt.
Biogeographie der Bryozoen des
subtropischen Nordatlantiks
The genus Myriapora. Pathways
of evolution.
From cryptic speciation to
phylogeography in Electra pilosa : The case of genetic study of
one cosmopolitan species
Reconstructing the history of
Electra crustulenta using genetic data
Anfang
III. Mikroevolution: Wie, wann und warum
verändern sich Organismen?
Obwohl das grundlegende Prinzip der Evolution heute weitgehend akzeptiert ist, wissen wir
immer noch wenig über die Mechanismen und Ursachen, die zur
Bildung neuer Arten führen. Mit Hilfe detaillierter
biometrischer Untersuchungen an fossilen Algen (Coccolithophoriden)
aus Tiefseekernen werden Aussagen über die Geschwindigkeit
(graduell oder abrupt) sowie die Ursachen von Artbildung
gewonnen.
Anfang
IV. Makroevolution: Entwicklungsexplosion und Massensterben
Lebendige Organismen sind mannigfaltigen
Einflüssen der Umwelt ausgesetzt, und sie passen sich
dementsprechend an. Solche Anpassungen zusammen mit biotischen und
anorganischen (extrinsischen) Ereignissen sind bestimmend für
Erfolg oder eben Untergang einer Organismengruppe. Die Bryozoen
erschienen im unteren Ordovizium vor 470 Mio. Jahren, und sind heute
noch mit etwa 6 000 Arten in den Weltmeeren vertreten. Durch den
Besitz von einem widerstandsfähigen Skelett haben die Bryozoen
ein hohes Erhaltungspotential, und sind damit ein wertvolles Zeugnis
für die Ereignisse der Erdgeschichte.
Impact of gateway closure on carbonate
ecosystem diversification
Bryozoen der Trias: Biodiversität
und Evolution
Anfang
V. Organismen als Umweltarchive
Jahreszeitliche und in
größeren zeitlichen Dimensionen ablaufende
Änderungen in Temperatur und Nahrungszufuhr werden in den
Skeletten der marinen Organismen als morphologische und geochemische
Signale gespeichert. Untersuchungen zur Geochemie (stabile Isotope,
Spurenelemente) und Sklerochronologie an den Kalkskeletten mariner
Organismen (Bryozoen, Mollusken, Korallen) lassen somit Aussagen
über den Lebenszyklus der Organismen wie über ihre Umwelt
und deren Änderungen zu.
Altersbestimmung und
Wachstumsrhythmik rezenter Bryozoen
Ostrakoden: Systematik, Ökologie,
Verbreitung und Implikationen
Spurenfossilien in
Tiefsee-Sedimenten
Bivalve
shells as environmental archives
Coralline red algae as environmental
archives
Anfang
VI. Karbonatsysteme und Klimakontrolle
Marine Schelfkarbonate
wurden während des Phanerozoikums sowohl innerhalb als auch
ausserhalb der Tropengürtel produziert und haben in allen
Breiten ein hohes Erhaltungspotential. Tropische Karbonate
unterscheiden sich von Kaltwasserkarbonaten hinsichtlich
Schelfprofil, Sedimentzusammensetzung, Zusammensetzung und
Diversität der kalzifizierten Invertebraten, Häufigkeit
der Mikroben, Signale stabiler Kohlenstoff- und Sauerstoffisotope
und der Frühdiagenese der Sedimente. Zusätzlich zu
Klimaschwankungen dokumentieren kalzifizierte benthische
Invertebratenassoziationen lang- und kurzfristige extrinsische
Störungen mariner Ökosysteme. Die Zusammensetzung mariner
Karbonate stellt somit ein hochauflösendes Archiv von Klima-
und Umweltveränderungen während der Erdgeschichte
dar.
Impact of Panama gateway closure on carbonate
ecosystem diversification
Priska Schäfer, Beate
Bader, John Reijmer, Thorsten Bauch, Helana Fortunato
The development of the present-day carbonate ecosystems along the
Pacific coast of Panama is related to the Miocene-Pliocene closure
of the Panama gateway. Prior to the closure, sedimentation patterns
in Central America were strongly influenced by equatorial westbound
currents. The final closure at 3.2-2.73 Ma led to formation of the
West Atlantic worm pool in the Caribbean Sea while upwelling
conditions driven by northeast-bound trade winds regionally
developed along the Pacific coast of Panama. Un the Gulf of Panama,
the carbonate ecosystem has adapted itself to this new situation
governed by increased nutrient supply through seasonal
upwelling. Consequently, “cold-water” type carbonates composed
of various types of molluscs, bryozoans, red algae with only very
small local occurrences of corals dominate the shelf sediments. In
contrast, larger coral reefs and red algal communities in the Gulf
of Chiriqui are protected from the upwelling effects, since trade
winds are blocked by higher mountain topographies. They represent a
relict “permanent El Niño” state ecosystem that is presumed
to have occurred widespread in the Caribbean before the closure of
the isthmus.
The Pacific coast of Panama as part of the eastern
equatorial Pacific holds a key position connecting the West Atlantic
warm pool with the tropical Pacific climate system. The area is
effected both by changes in the position of the ITCZ and variations
in Atlantic trade wind intensities as well as intensity variations
of the West Pacific warm pool leading to El Niño
oscillations.
The main focus is to evaluate the response of
carbonate depositional systems and benthic, carbonate-secreting
organisms to the closure history of the Panama Gateway. A combined
sedimentological, palaeontological and stable isotope approach will
strengthen our understanding of the palaeontological/evolutionary
response of shallow water environments to changes in temperature,
salinity, changes in the thermocline, and currents.
Karbonate des Perms als Klimaarchive
Oliver Weidlich
Obwohl das Perm nur einen relativ kurzen erdgeschichtlichen
Zeitraum von 48 Millionen Jahren umfasst, ist es durch bedeutsame
globale Veränderungen gekennzeichnet: Am Ende des
Paläozoikums kommt es sowohl zu einem dramatischen Klimawandel
von einer „Icehouse“- zu einer einer „Greenhouse“-Zeit als auch zu
einem doppelten Massenaussterben am Ende des Mittel- und
Oberperms. Diese globalen Umweltveränderungen sind in der
Zusammensetzung mariner Karbonate dokumentiert. Im Rahmen eines
laufenden Forschungsprojektes (DFG-Einzelantrag) werden Daten von 10
Lokalitäten mit unterschiedlicher Paläobreite
analysiert. Der interdisziplinäre Ansatz des Projektes basiert
auf (1) der quantitativen Sedimentzusammensetzung der Proben, (2)
der Taxonomie und Biogeographie von Bryozoen, rugosen Korallen und
Brachiopoden sowie auf (3) Isotopenmessungen (d 13 C und d 18 O) an
diagenetisch wenig veränderten Kalzitschalern. Abschliessend
werden die erarbeiteten Klimaproxies mit publizierten
Klimasimulationsmodellen verglichen. Die Ergebnisse werden in
Kooperation mit A. Ernst, H. Erlenkeuser, P. Schäfer,
C. Samtleben (alle Universität Kiel), A. Kossler (Hamburg),
J.A. Fagerstrom (USA), R. West (USA) und B. Rosen (GB) erarbeitet
und diskutiert.
Anfang
VII. Paläoökosysteme
Community structure of tropical Maerl (coralline red algae) in
coastal waters around Panama
Priska Schäfer, Helena Fortunato, Beate Bader
Coralline red algae occur in a wide
range of latitudes as well as environmental settings and are
increasingly viewed as important climate archives. Whereas community
structure analysis has been mostly accomplished on the temperate
water “maerl” type community, relatively little is known about the
community structure in tropical coralline algae
ecosystems. Nevertheless, coralline algae communities are “hotspots”
in biodiversity together with coral reef, in some places replacing
them. In coastal waters on the Pacific side of Panama,
coralline red algae together with molluscs and occasional coral
reefs form isolated “hard substrate communities” in an otherwise
soft-bottom pure mollusc environment. Coralline red algae occur with
three growth forms, thin algal crusts, open branching and nodular
thalli. In a depth transect communities dominated by nodular thalli
occur closest to coral reefs and are replaced by open-branching
growth types towards greater water depths. Aim of the project
to carry out a qualitative and quantitative community structure
analysis of coralline algae communities in the Gulf of Panama and
Gulf of Chiriqui.
