TAFONOMIJA ILI FORENZIČNA PALEONTOLOGIJA

Ili koliko je “priča” ispričana fosilima o evoluciji biosfere vjerodostojna? Ili Tranzicija iz biosfere u litosferu

1

Definicija: znanost o promjenama na ostatku organizma od uginuća do pronalaska fosila

grč. Taphos = smrt/ukopavanje grč. Nomos = zakon

2

!!!!

Brzo taloženje

zatrpavanje

Što je tafonomija?

3

Priča koja počinje ovako…

Nakon godina Slika je ova, ako se Nešto ne dogodi!

4

A, uz malo “sreće” i puno, puno godina

5

Biocenoza

Tanatocenoza

Tafocenoza

Ključno pitanje: odrediti tzv. Indeks vjerodostojnosti ili Fidelity index

6

Tafonomski procesi se dijele na:

Nekroliza (ili kako smo uginuli? Ugibanje i Truljenje)

Biostratonomija (ili biološko i

sedimentološko međudjelovanje. Sedimentacijska povijest fosila)

Dijageneza (ili kemijsko i

mehaničke promjene ostatka u sedimentu)

7

Truljenje Post-mortem transport

zatrpavanje u sediment kompakcija

8

Truljenje (Nekroliza)

Djelovanjem bakterija i gljiva na ostatke organizama, organska se tvar mijenja

Ovisi o: (1) količini kisika; (2) vrsti organske tvari; (3) temperaturi i pH

Efekti tuljenja: promjena hidrodinamičkih svojstava ostatka

9

Truljenje može biti spriječeno?

Kiseli okoliši

Primjer “Bog people ili Bog bodies”

10

Čvrsti skelet

Činjenice:

(1) 60% organizama su bez skeleta u plitkomorskom području;

(2) 40% sa skeletom;

(3) 7-70% sa skeletom se fosilno sačuva.

Koliko se organizama fosilno sačuva?

11

Uzorak dna površine ¼ m2 (pučina Japana)

½ m

½ m

•197 jedinki školjkaša (~ 200) • prosječno žive = 2 godine, što znači……… •1000 praznih ljuštura u 10 godina •100,000,000 praznih ljuštura za 106 godina •Slijed ljuštura 1000 m visok ako je sloj debeo 1 cm sadrži 1000 ljuštura (stvarna debljina je ~320 m/106 godina)

12

Čvrsti skelet

Otpornost skeleta ovisi o: (1) mineralnom sastavu skeleta; (2) internoj strukturi; (3) količini organske tvari; (4) formi skeleta (5 tipova skeleta!).

Mineralni sastav: kalcit, aragonit, Magnezijski kalcit, kvarc i fosfati

+ elementi u tragovima (Mn, Cd, Sr)

13

SLUČAJ PRVI: OSTATAK NIJE ODMAH ZATRPAN

Ostatka je izložen brojnim procesima

14

Destrukcija (Biostratonomija 1)

Mehanička, biološka i kemijska

Mehanička: strujama, valovima i transportom u suspenzijama

Biološka: grabežljivci, strvinari, bioerozija (spužve, bakterija, školjkaši, crvi i gljive) i bioturbacija

Kemijska: otapanje i korozija

15

Mehanička destrukcija

Raščlanjivanje složenog (člankovitog) skeleta

16

Mehanička destrukcija: Fragmentacija

Fragmentacija (mehanička i biološka) ovisi o: (1) duljini izloženosti; (2) mineralnom sastavu; (3) obliku; (4) internoj strukturi; (5) debljini skeleta; (6) količini organske tvari

17

Mehanička destrukcija: Fragmentacija

18

Mehanička destrukcija: Abrazija

(1) jačina energije;

(2) trajanje;

(3) veličina abradiva

19

Biološka destrukcija: Bioerozija

Definicija: “Erozija prirodnim sredstvima” (Neumann, 1966)

Bioerozija obuhvaća: ubušivanja, u podlogu, struganje (scraping) čvrste podloge

Čvrsta podloga: drvo, ljušture školjaka, stjenovita podloga, svježe cementirani vapnenci

20

Bioerozija: organizmi

Školjkaši (Bivalvia)

Spužve (Porifera)

Crvi (Annelida)

Rakovi (Cruastacea)

Ribe (Pisces)

Bodljikaši (Echinodermata)

21

prema Scoffin (1972)

22

Školjkaši

23

Najstarije ubušivanje

24

Spužve

25

Bioerozija: organizmi

Crvi (Annelida)

26

Bioerozija: organizmi

Ribe (Pisces) Rakovi (Cruastacea)

27

Površina vapnenca koju su pojeli ježinci

28

Rezultati bioerozije?

Stvaranje sitnozrnatog sedimenta

Važan u C ciklusu

Oblikuje reljef vapnenačkih obala:

spori proces (reduciranje podloge 2 do 15 mm na godinu u tropima). Za milijune godine promijenit će reljef.

Koriste se za otkrivanje promjena obalne linije

29

Kemijska destrukcija

Korozija i otapanje

Zašto dolazi do ovih procesa?

Gdje se događaju ovi procesi?

30

Otapanja

Zbivaju se u sedimentu ili na kontaktu sediment/voda

Pravilo otapanja: različiti skeletni materijali imaju različitu stabilnost u različitim sredinama taloženja (1) u kiselim okolišima aragonit < kalcit, kvarc i apatit su stabilni; (2) bazična sredina kvarc je nestabilan.

31

Kućice gastropoda su otopljene i djelomično ispunjene kalcitom

32

Otpornost na otapanje

opaline

silicaaragonite

hi-Mg

calcite

low-Mg

calcite

apatite

(CaPO4)organic

most oysters

tabulates

rugosans

scleractinians

?? ??

fossil groups

<-- low stability high stability -->

calcareous forams

mollusks

diatoms

cnidarians

brachiopods

bryozoa

arthropods

pollen/spores

radiolarians

calcareous algae

echinoderms

stromatoporoids

dinoflagellates

sponges

graptolites

conodonts

vertebrates

33

Transport (Biostratonomija 2)

Nakon uginuća post-mortem Malo fosila in-situ Neki fosili ne mogu biti sačuvani u tzv.

položaju rasta

34

Transport - taloženje

Brzina ovisi o:

1. Hidrodinamičkim osobina medija koji nosi ostatak

2.Osobinama ostatka (oblik, veličina, gustoća….)

35

Orijentacija fosila ukazuje na transport

Kućice nautilida Orthoceras (duže osi paralelne) ukazuju na smjer struje (jednomodalna orijentacija)

Konveksna strana gore s vrhovi bi-modalno orijentiranim (bimodalne struje = valovi)

36

Transport (Biostratonomija 2)

Hidrodinamički različiti dijelovi skeleta imaju različit transport u istom sredstvu (zubi: kosti)

Ostaci sesilnih organizma nisu transportirani daleko od mjesta uginuća

37

Kako prepoznati transport?

“Fosil uljez”

Tragovi razbijanja i raščlanjivanja

Sortiranje: prema veličini ili obliku

Orijentacija: izduženi fosili paralelni sa strujama SMJER PALEOTEČENJA

Orijentacija: ljušture gore/dolje konveksna strana

38

IMBRIKACIJA – jedan smjer transporta, jednomodalni (unimodal) raspored

39

VERTIKALNO NAGOMILAVANJE – oscilirajuće struje (valovi), bimodalni raspored

40

Zatrpavanje

Obično je sporo i postepeno sljedovi zajednica Tafocenoza

Brzo zatrpavanje izazvano turbiditnim tokovima, olujama ili vulkanskim erupcijama cjelovita zajednica ili tanatocenoza

41

Zatrpavanje, kraj “mukama”?

Što se zbiva sa skeletom u pijescima, što u karbonatnim sedimentima, a što u muljevima?

Cementacija

Što u muljevitim podlogama?

Tranzicija iz oksičnog sedimenta u anoksični,

Piritizacija i glaukonizacija

42

SLUČAJ DRUGI: TAFONOMIJA KRALJEŽNJAKA (VERTEBRATA)

43

Informacijski gubitak fosilnih kopnenih kralježnjaka posljedica je transporta, raščlanjivanja, sortiranja, i razbijanja vodom, predatorima, strvinarima i upadanjem u zamke (spilje)

44

Priča u slikama- 1

Krdo Centrosaura pokušava preći rijeku za poplave. Mnogi se utope. Njihovi leševi su izbačeni na obale.

45

Priča u slikama- 2

Mesožderi i strvinari ostavljaju “ogoljele” kosti, koje će rijeka nakon slijedeće poplave odnijeti i zatrpati.

46

Priča u slikama- 2 Raščlanjavanje i trošenje

Posljedice “stampeda”

Tragovi ugriza

47

Priča u slikama- 2 Transport ostataka

Rijekama: ovisi o veličini kosti, obliku i gustoći

48

Priča u slikama- 2 Voorhi-jeve grupe kostiju

III najotpornije II I grupa

49

Ostaci kotrljaju se, vuku i podižu

Zašto?

Ostaci se nakupljaju na sprudovima rijeka

50

Priča u slikama - 2

51

Priča u slikama - 3

Groblje kosti dinosaura

52

Tafonomija Kralježnjaka: morski i jezerski

Cjeloviti Raščlanjeni

53

SLUČAJ TREĆI: OSTATAK JE BRZO ZATRPAN

ili se našao u anaerobnim uvjetima ili u….

54

Kopneni kralježnjaci

Cijelo tijelo:”vječni led”

55

Ostaci životinje su zatrpani brzo u sedimentu koji sadrži vodu koja se kasnije smrzne.

56

Berezovski mamuti

¸

¸ ¸

57

Asfaltne jame (Rancho La Brea)

58

59

SPECIFIČNI SLUČAJEVI: TAFONOMIJA BILJAKA

60

Tafonomija biljaka

Transport: vodom, vjetrom Opetovana produkcija ostataka (lišće pada

svaku sezonu) Različita mogućnost fosilizacije:

spore/polen i sjemenke : lišće Sačuvaju se: spore/polen i sjemenke

neizmijenjene, lišće u formi otisaka, ugljenih slojeva ili mineralizirani dijelovi biljke.

61

Tafonomija ostataka biljaka se razlikuje od tafonomije ostataka životinja:

(1) tipu transporta;

(2) opetovanoj produkciji ostataka;

(3) utjecaju sezona.

62

Pravila u Tafonomiji - 1 Čvrsti skelet

Brzo zatrpavanje

Transformacija iz živuće u zajednicu “mrtvih” znači gubitak u bioraznolikosti zajednice i brojnosti vrste

Fosilna zajednica može imati: (1) autohtone, (2) parautohtone i (3) alohtone ostatke.

Najveći su “gubici” u plikomorskim zajednicama/okolišima.

63

Pravila u Tafonomiji - 2

Tafonomski procesi – nakupljanje fosila tijekom vremena

Tafonomski procesi = informacijski dobitak

Lagerstatten = Ležišta

64

Ležišta

Konzervacijska

Koncentracijska

65

Burgess Shale (Konzervacijsko ležište)

66

Koncentracijsko ležište - KOKINE

67

68

% cjelovitih ljuštura

Omjer lijevih: desnim ljušturama

Stupanj fragmentacije

Sortiranje

Gustoća “pakiranja”

Orijentacija: imbrikacija, vertikalno gomilanje, konveksno: konkavno položene ljušture

69

Pravila u tafonomiji: Kopnene kralježnjaci (3) Gubitak zbog raščlanjivanja skeleta,

transporta, sortiranja, razbijanja vodom, aktivnosti grabežljivaca i strvinara…

Raščlanjivanje trošenje transport (veličina kostiju, oblik i gustoća) taloženje na riječnim prudovima i obalama

70

4 jellyfish; 4 grasses; 4 corals; 4 molluscs -> 16 species

3 vrste školjkaša; 2 vrste koralja

Tafonomski efekti

Počinjemo s 4 jedinke svake vrste

Tafonomski filter

71

Taphonomic Effects

• How will variability change?

• How about Presence/Absence?

Remove organisms randomly

Taphonomic Effects

• How will variability change?

• How about Presence/Absence?

Fossil Record

M r. T aphonomyFossil Population

Koja forma prva nestaje? Kako je gubitak različit?

Fosilna zajednica

fosili

TAFONOMIJA

Tafonomski efekt

72

Tafofacijesi

Stijena koju obilježava stupanj očuvanosti fosila - stupnjevi.

Očuvanost fosila određujemo prema:

1. Orijentaciji fosila

2.Koliko je člankoviti skelet kompletan

3.Stupanj fragmentacije fosila

4.Omjer fosila koji su orijentirani tako da im je konkavna strana okrenuta prema gore, odnosno prema dolje

73

Frekvencija pojavljivanja oluja i drugih poremećaja

Geokemijske osobine sedimenta (obilje organske tvari ili ne, aerobni ili dizaerobni uvjeti)

74