Einzeller

16.04.2012
Übersicht "Spezielle Paläontologie"
Übersicht "Spezielle Paläontologie"
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autotrophe G
Protozoa
Makroorganismen
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Pflanzen
Eubakterien
Archaebakterien
Schwerpunkt: Hartteile („Paläo-Perspektive“)
nik
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Mikropaläontologie
heterotrophe
Protozoa
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Protista
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ko
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Metazoa
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fossile Organismen und rezente Analoga Tiere
Inv
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Pa
kurze Darstellung von
•  Systematik
•  Bauplänen
•  Lebensweise
W
gi
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Piae
Eucaryota
Mikroorganismen
Procaryota
Arbeitsgebiete der speziellen Paläontologie orientieren sich an Groß-
gruppen der Organismenreiche (z.B. Paläobotanik, Invertebraten-,
Wirbeltierpaläontologie). Mikropaläontologie nach praktisch/methodischen Kriterien abgetrennt. Einzeller (Procaryota & Eucaryota)
Procaryota, z.B.
•  Archaea
•  Cyanobakterien (u.a. Stromatholithen)
•  Anoxygenphototrophe Bakterien
Phylogenetischer Baum
Ursprünglich nur 3 Gruppen:
-  Plantae
-  Protista
-  Animalia
Eucaryota, z.B.
•  Dinoflagellaten
•  Diatomeen
•  Foraminiferen
•  Radiolarien
Ernst Haeckel (1866)
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5 Organismenreiche:
Procariota (Bakteria)
Protista (Einzeller mit Zellkern)
3 Metazoenreiche (Pflanzen, Pilze, Tiere)
Der genetische Stammbaum der Organismen (Pace 1997) zeigt nur
noch drei Organismenreiche: Eubacteria, Eucarya und Archaea
Archaea
Archaeen (früher: Archaebakterien)
bewohnen Extremhabitate...
whyfiles.org
Schwarzer Raucher (nicht Krauser!)
Archaeen unter dem REM
www.ucmp.berkeley.edu
Heiße Quelle
Archaea
... kommen aber
durchaus auch in
"Normalhabitaten" vor!
Archaeen sind vermutlich vor ~ 4 Mrd. Jahren entstanden, allerdings ist
das nicht durch den Fossilbeleg bestätigt!
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Procaryota (Bakteria)
Bakterien sind kleine, wenig
differenzierte Einzeller ohne
abgegrenzten Zellkern.
Eubacteria
Bakterien haben die vielfältigsten
Stoffwechselwege entwickelt:
Sie leben aerob oder anaerob und
heterotroph, autotroph oder als
Fermentierer
(„Fermentum“ = Gärung)
Eubacteria: Cyanobakterien
Für die Paläontologie von besonderem Interesse sind die
Cyanobakterien.
Cyanobakteria, oxisch photoautotroph
Nostoc muscorum (Cyanobakterium) mit wellenförmigen Thylacoid-Membranen, in
denen die Photosynthesepigmente (Chlorophyll a, Oxocarotinoide, Carotin und
Phycobilisome) sitzen.
3
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Stromatolithen
Älteste Lebensspuren auf der Erde: 3,6 Milliarden Jahre vor Heute!
Bei der Photosynthese werden Glucose und Calciumcarbonat frei, die
den Aufbau eines Gesteinskörpers bewirken.
Stromatolithen
Rezente Stromatolithe werden von Cyanobakterien gebildet und sind
überwiegend auf Sodaseen und hypersaline Gezeitenbereiche (Shark
Bay, Westaustralien) beschränkt.
Präkambrische Stromatolithe waren in warmen Flachwasserbereichen
weit verbreitet.
Präkambrische Stromatolithen
Eubacteria: Anoxygen phototrophe Bakt.
Präkambrischer Stromatolith mit kissenartigem Wuchs (20cm Höhe).
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Anoxygen phototrophe Bakterien
Die hellen Bereiche in den
Zellen sind eingelagerte
Schwefelkügelchen als
Stoffwechselprodukte.
Anoxygen phototrophe Bakterien
Anoxygen phototrophe Bakterien
Thiospirillum jenense,
(anaerobes phototrophes
Bakterium, 50µm Länge).
Anoxygen phototrophe Bakterien
5
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Anoxygen phototrophe Bakterien
Schwarzschiefer mit Mikrobenmatten (Kimmeridge Clay, Oberjura England); Die orangenen lagigen
Partien bestehen aus Bakterienresten. Der Gehalt an organischem Material beträgt 40%.
Die feinen schwarzen Minerale sind Pyrit als Stoffwechselprodukt anaerober, heterotropher
Sulfatreduzierer und anaerober phototropher Bakterien.
Evolution der "Einzeller"
Schematische Darstellung der Evolution von Archaea, Eubakteria und Eukaryota Eukaryoten
Eukaryoten
Bikonta
Unikonta
„Zwei Flagellen“
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Eukaryoten
Eukaryotenzelle vs. Prokaryotenzelle
Lebewesen mit
echtem Zellkern und
vielen Organellen
Endosymbiontenhypothese
Endosymbiontentheorie:
•  Plastide und Mitochondrien gehen auf protocytische
intrazelluläre Symbiosen zurück
(mit Beteiligung von Cyano- und Purpurbakterien)
... wie kommt man auf so etwas?
Mitochondrien und Plastiden
•  doppelte Membranhülle
Endosymbionten
Wie entstanden Eukaryoten?
•  innere und äußere Membran sehr verschieden
•  eigene DNA
•  eigene Ribosomen
Im genetischen Stammbaum werden Mitochondrien und Chloroplasten in
die Eubacteria eingeordnet – Hinweis auf die Endosymbiontenhypothese!
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"Protisten" (Protoctisten)
Protisten
Charakteristika:
Charakteristika:
•  eine einzige eukaryotische Zelle,
•  eine einzige eukaryotische Zelle,
keine Körpergliederung
keine Körpergliederung
•  große Arten- und Individuenzahl,
•  große Arten- und Individuenzahl,
sehr diverse Gruppe
sehr diverse Gruppe
•  hauptsächlich aquatisch lebend
•  hauptsächlich aquatisch lebend
•  einige wichtige Krankheitserreger
•  einige wichtige Krankheitserreger
•  wenige µm - mehrere cm groß
•  wenige µm - mehrere cm groß
•  z.T. anorganische Schalen- bzw.
•  z.T. anorganische Schalen- bzw.
Skelettbildung, daher fossilisierbar!
Skelettbildung, daher fossilisierbar!
•  Ernährung heterotroph oder
autotroph, z.T. über Symbionten
Westheide & Rieger 1996
Protisten – Systematik
Hemleben et al. 1989
"Protisten" (Protoctisten)
Es folgt ein Überblick über die bekannten Protistengruppen mit einem
besonderen Schwerpunkt auf die paläontologisch relevanten Gruppen!
Protista sind keine
monophylletische
Gruppe!
Hausmann, Hülsmann & Radeck 2003
Letztere werden aus praktischen Gründen in zwei Gruppen eingeteilt:
"Nanofossilien":
meist Phytoplankton,
Größe meist kleiner 50µm.
Untersuchungsmethoden:
REM oder starkes Lichtmikroskop
"Mikrofossilien":
Plankton und Benthos,
Größe bis einige cm.
Untersuchungsmethoden:
Binokular oder Lichtmikroskop
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Protista: Viridiplantae
Chlorobionta
Chlorobionta
Tasmanites punctatus
Grünalgen und Embryophyten
- autotroph, marin und im Süßwasser
- Chloroplasten mit Chlorophyll a und b
z.B. Chlorophyceae
  Gehören zu den Chlorophyta
(Grünalgen)
  Die Tasmaniten gibt es auch
heute noch als Pachysphaera
und Halosphaera: Lebende
Fossilien
  Werden häufig in Sedimenten
gefunden, die unter
Sauerstoffmangel abgelagert
wurden
20µm
Dunaliella
Volvox
2. Protista: Alveolata
Alveolata
rRNA-Vergleiche zeigen:
Dinoflagellata, Apicomplexa und Ciliata (Ciliophora)
bilden monophyletisches Taxon
Halosphaera = Rezente Analoge für Tasmanites
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Alveolata
Alveolata
Dinophyta (Dinoflagellaten)
Dinophyta (Dinoflagellaten)
- marin und im Süßwasser
- wichtige Planktonorganismen
- mit 2 verschiedenen Geißeln
- wichtige Symbionten (Zooxanthellen)
- Zystenbildung (fossil erhalten,
seit Trias überliefert)
!
Ceratium
Peridinium
Westheide & Rieger, 1996
wichtig
Alveolata
Protista: Alveolata
Alveolata
Protista: Alveolata
Dinoflagellatenblüten – „Red Tides“
Rote Tiden
Dinoflagellatentoxine
www.tulane.edu
users.aber.ac.uk
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Alveolata
Protista: Alveolata
Alveolata
Protista: Alveolata
Dinoflagellaten - Lebenszyklus
Dinoflagellaten - Bioluminiszenz
Zystenbildung
Meeresleuchten
!
wichtig
Noctiluca scintillans
www.microscopy-uk.org.uk
Alveolata
Dinoflagellatenzysten aus Organik oder Kalziumkarbonat
!
wichtig
Protista: Alveolata
Alveolata
Ciliata (Ciliophora)
Zystenbildung
Symbiose mit
Grünalgen (Zoochlorellen)
Climacostomum virens Paramecium bursaria
Prorodon
Hausmann & Patterson 1987
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Alveolata
Protista: Alveolata
Ciliaten – Fossil: Tintinnite und Calpionelen
!
Haptophyta
wichtig
- sehr differenzierte Gruppe
- heute autotroph
Chrysochromulina
Tintinniten (a)
Calpionellen (b)
Calpionellen sind häufig in jurassichen und kretazischen marinen
Sedimenten ("Calpionellenkalke")
!
wichtig
Protista: Chromista
Haptophyta
Protista: Chromista
Haptophyta
- marin, wichtige Planktonorganismen
Hier eine der ältesten Arten
aus der Trias (~210 Ma) von NW Australien
(Prinsiosphaera)
- wichtige ökologische und paläontologische Bedeutung
- ab O. Trias
- 2 Geißeln und 1 Haptonema
- bilden Coccolithen (kalzifizierte Schuppen)
Haptonema
Kalkschuppen
!
wichtig
Geißel
Hier eine rezente Art
Coccolithophorid
12
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!
Protista: Chromista
Haptophyta
Protista: Chromista
Haptophyta
wichtig
Kreidefelsen von Rügen
Coccolithophoriden
www.geographie.uni-stuttgart.de
Ziegler 1991
www.bund.net
Protista: Chromista
Haptophyta
Haptophyta
CoccolithenStratigraphie
!
wichtig
Ziegler 1991
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Protista: Chromista
Stramenopilen
Protista: Chromista
Stramenopilen (Chromista)
sehr heterogene Gruppe (pflanzliche, pilzartige und
- Chrysomonaden
im Süßwasser
amöbenartige Formen), z.B.:
z.T. Körper mit Kieselsäure-Schuppen bedeckt oder in
Gehäusen (Loricae) lebend
- Chrysomonadida
z.T. kolonienbildend
- Silicoflagellida
wichtige Nannoplanktonorganismen
- Bacillariophyceae (Diatomeen)
- Labyrinthulea
!
wichtig
Protista: Chromista
Stramenopilen (Chromista)
Protista: Chromista
Stramenopilen (Chromista)
Bacillariophycae – Diatomeen
- Bacillariophycae (Diatomeen)
marin und im Süßwasser
wichtige Planktonorganismen, aber auch benthische
vegetative Zellen unbegeißelt
von 2-teiligen Kieselsäure-Schale (Theka) umgeben
wichtige ökologische Bedeutung
seit Oberkreide, Mikrofossilien
!
Melosira
wichtig
!
Pinnularia
wichtig
www.tk-logo.de
Pinnularia
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Protista: Chromista
Stramenopilen (Chromista)
Protista: Chromista
Stramenopilen (Chromista)
evolutive
Entwicklung
Bauplan
!
!
wichtig
wichtig
Ziegler 1991
Protista: Chromista
Stramenopilen (Chromista)
- Diatomeen
Verbreitung heute in
kalten Gewässern
Ziegler 1991
Protista: Foraminifera
Foraminifera
- marin, planktische und benthische Gruppen
!
wichtig
- heterotroph, z.T. mit Symbionten
- meist mit Gehäuse (wichtige Mikrofossilien)
- bilden Reticulopodien (Pseudopodien-Netze)
Hausmann et. al., 2003
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Protista:
Foraminifera
Planktonische Foraminferen
Protista: Foraminifera
Foraminifera
Gehäuseaufbau-Typen:
-  organische Hülle
-  organische Matrix, in die Fremdpartikel eingelagert werden
- Kalkgehäuse
Bildung einer neuen Kammer mit Hilfe der Pseudopodien
Benthische Foraminferen
www.paleontology.uni-bonn.de
Nummuliten (= Münzensteine)
Protista: Foraminifera
Foraminifera
Foraminifera
seit dem Kambrium fast
durchgängig belegt z.T.
stratigraphische
gesteinsbildend (Nummuliten,
Verbreitung der
Globigerinen)
wichtigsten
Gruppen
www.paleontology.uni-bonn.de
!
wichtig
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Protista: einzellige Eukaryota incerta sedis
Hausmann & Hülsmann 1996
Actinopoda
Actinopoda
Actinopodea - bilden versteifte Pseudopodien
(Axopodien)
- Acantharea
Actinopodea
- Polycystinea
- Acantharea
- Heliozoen
marin
Stacheln aus Strontiumsulfat (Coelestin)
Acantharea
Protista: einzellige Eukaryota incerta sedis
Actinopodea
Actinopoda
- Polycystinea (Radiolarien)
marin, Plankton, ab Kambrium
Skelett aus Kieselsäure (fossil erhaltungsfähig)
Protista: einzellige Eukaryota incerta sedis
Actinopoda
Actinopodea
- Polycystinea (Radiolarien)
Zentralkapsel aus Polysacchariden, teilt Zytoplasma in
endo- und extrakapsulären Bereich
!
wichtig
Hausmann & Patterson 1987
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