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1.4.13.4: Tierleben im Präkambrium - Biologie

1.4.13.4: Tierleben im Präkambrium - Biologie


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Lernerfolge

  • Beschreibe die Merkmale, die die frühesten Tiere charakterisierten und wann sie auf der Erde erschienen

Die Zeit vor dem Kambrium wird als bezeichnet Ediacara-Zeit (von vor etwa 635 Millionen Jahren bis vor 543 Millionen Jahren), die letzte Periode des späten proterozoischen Neoproterozoikums (Abbildung 1). Neben ihrer morphologischen Ähnlichkeit haben molekulare Analysen ähnliche Sequenzhomologien in ihrer DNA ergeben.

Es wurde lange angenommen, dass das früheste Leben, das die Biota von Ediacara umfasst, nur winzige, sitzende Meeresbewohner mit weichem Körper umfasst. In letzter Zeit gibt es jedoch zunehmend wissenschaftliche Beweise dafür, dass während dieser Zeit und möglicherweise sogar vor der Ediacara-Zeit vielfältigere und komplexere Tierarten lebten.

Fossilien, von denen angenommen wird, dass sie die ältesten Tiere mit harten Körperteilen darstellen, wurden kürzlich in Südaustralien entdeckt. Diese schwammartigen Fossilien, genannt Coronacollina acula, gehen bis zu 560 Millionen Jahre zurück und zeigen vermutlich die Existenz von harten Körperteilen und Stacheln, die sich 20–40 cm vom Hauptkörper (geschätzt etwa 5 cm lang) erstreckten. Andere Fossilien aus der Ediacara-Zeit sind in Abbildung 2 dargestellt.

Ein weiterer neuer Fossilfund könnte die früheste jemals gefundene Tierart darstellen. Während die Gültigkeit dieser Behauptung noch untersucht wird, scheinen diese primitiven Fossilien kleine, einen Zentimeter lange, schwammartige Kreaturen zu sein. Diese Fossilien aus Südaustralien sind 650 Millionen Jahre alt und stellen das mutmaßliche Tier tatsächlich vor das große Aussterben der Eiszeit, das den Übergang zwischen den Kryogene Periode und die Ediacara-Zeit. Bis zu dieser Entdeckung glaubten die meisten Wissenschaftler, dass es vor der Ediacara-Zeit kein Tierleben gab. Viele Wissenschaftler glauben heute, dass sich Tiere tatsächlich während der kryogenischen Zeit entwickelt haben könnten.


Das Kambrium (vor 542-488 Millionen Jahren)

Vor dem Kambrium, vor 542 Millionen Jahren, bestand das Leben auf der Erde aus einzelligen Bakterien, Algen und nur einer Handvoll vielzelliger Tiere – aber nach dem Kambrium dominierten mehrzellige Wirbel- und Wirbellose die Weltmeere. Das Kambrium war die erste Periode des Paläozoikums (vor 542 bis 250 Millionen Jahren), gefolgt vom Ordovizium, Silur, Devon, Karbon und Perm die Wirbeltiere, die sich zuerst im Kambrium entwickelten.


1.4.13.4: Tierleben im Präkambrium - Biologie

Das Kambrium markiert einen wichtigen Punkt in der Geschichte des Lebens auf der Erde. Es ist die Zeit, in der die meisten großen Tiergruppen zum ersten Mal im Fossilienbestand auftauchen. Dieses Ereignis wird manchmal als "kambrische Explosion" bezeichnet, da diese Formenvielfalt relativ kurz ist. Früher dachte man, dass kambrische Gesteine ​​die ersten und ältesten fossilen Tiere enthielten, aber diese werden heute in den früheren ediacaranischen (vendischen) Schichten gefunden.

Fast jeder Stamm der Metazoen mit harten Teilen und viele, denen harte Teile fehlen, tauchten zum ersten Mal im Kambrium auf. Der einzige moderne Stamm mit einem ausreichenden Fossilienbestand, der nach dem Kambrium auftauchte, war der Stamm Bryozoa, der vor dem frühen Ordovizium nicht bekannt ist. Einige wenige mineralisierte Tierfossilien, darunter Schwammnadeln und wahrscheinliche Wurmröhren, sind aus der ediakarischen Zeit, die dem Kambrium unmittelbar vorausgeht, bekannt. Einige der seltsamen Fossilien der Biota aus dem Ediacarium könnten auch Tiere gewesen sein, die für lebende Stämme repräsentativ sind, obwohl dies ein etwas umstrittenes Thema bleibt. Dennoch war das Kambrium eine Zeit großer evolutionärer Innovationen, in der viele große Gruppen von Organismen innerhalb einer Zeitspanne von nur vierzig Millionen Jahren auftauchten. Von Tieren hergestellte Spurenfossilien zeigen auch eine erhöhte Diversität in kambrischen Gesteinen, was zeigt, dass die Tiere des Kambriums neue ökologische Nischen und Strategien entwickelten – wie die aktive Jagd, das Eingraben tief in Sedimente und das Erstellen komplexer Verzweigungshöhlen. Schließlich sah das Kambrium das Auftreten und/oder die Diversifizierung von mineralisierten Algen verschiedener Arten, wie der korallinen Rotalge und der dasyclad-Grünalge.

Dies bedeutet nicht, dass das Leben im Kambrischen Meer einem modernen Taucher vollkommen vertraut gewesen wäre! Obwohl fast alle lebenden Meeresstämme vorhanden waren, wurden die meisten durch Klassen repräsentiert, die inzwischen ausgestorben sind oder an Bedeutung verloren haben. Zum Beispiel war der Brachiopoda vorhanden, aber die größte Vielfalt zeigten unartikulierte Brachiopoda (wie der unten links abgebildete). Die artikulierten Brachiopoden, die im späteren Paläozoikum die Meeresumwelt dominieren sollten, waren noch relativ selten und nicht besonders vielfältig. Kambrische Stachelhäuter waren überwiegend unbekannte und seltsam aussehende Typen wie frühe Edrioasteroide, Eocrinoide und Helicoplacoide. Die bekannteren Seesterne, Schlangensterne und Seeigel hatten sich noch nicht entwickelt, und es gibt einige Kontroversen darüber, ob Crinoiden (Seerosen) vorhanden waren oder nicht. Selbst wenn sie vorhanden waren, waren Crinoiden im Kambrium selten, obwohl sie im späteren Paläozoikum zahlreich und vielfältig wurden. Und während im Kambrium kieferlose Wirbeltiere vorkamen, wurden Panzerfische erst im Ordovizium verbreitet genug, um einen reichen Fossilienbestand zu hinterlassen.


Links: Acrothele, ein ziemlich häufiger unartikulierter Brachiopod aus dem Wheeler Shale im Westen Utahs. Mitte: Olenellus fremontii aus dem Latham Shale in Südkalifornien. Rechts: Ein Hyolith, ebenfalls aus dem Latham-Schiefer.

Andere dominante kambrische Wirbellose mit harten Teilen waren Trilobiten (wie das oben abgebildete), Archaeocyathiden (Verwandte von Schwämmen, die auf das Unterkambrium beschränkt waren) und problematische kegelförmige Fossilien, die als Hyolithiden bekannt sind (wie das oben rechts abgebildete). Viele Wirbellose des frühen Kambriums sind nur von „kleinen Muschelfossilien“ bekannt – winzigen Platten, Schuppen, Stacheln, Röhren und so weiter. Viele davon waren wahrscheinlich Skelettstücke größerer Tiere.

Einige Fundorte auf der ganzen Welt, die Weichkörperfossilien des Kambriums erhalten, zeigen, dass die "kambrische Strahlung" viele ungewöhnliche Formen hervorbrachte, die mit nichts heute vergleichbar sind. Die bekannteste dieser Stätten ist der legendäre Burgess Shale (mittleres Kambrium) in den britisch-kolumbianischen Rocky Mountains. Fundorte in Utah, Südchina, Sibirien und Nordgrönland sind auch für ihre ungewöhnlich gute Erhaltung nicht mineralisierter Fossilien aus dem Kambrium bekannt. Eines dieser "seltsamen Wunder", das erstmals aus dem Burgess Shale dokumentiert wurde, ist Wiwaxia, unten links abgebildet. Wiwaxia war ein Zentimeter langer, kriechender, schuppiger und stacheliger Bodenbewohner, der möglicherweise ein Verwandter der Weichtiere, der Ringelwürmer oder möglicherweise einer ausgestorbenen Tiergruppe war, die Merkmale beider Stämme kombinierte.

In 40 Millionen Jahren, der ungefähren Länge des Kambriums, kann viel passieren. Tiere zeigten während dieser Periode der Erdgeschichte eine dramatische Diversifizierung. Dies wurde die "kambrische Explosion" genannt. Wenn der Fossilienbestand genau untersucht wird, stellt sich heraus, dass das schnellste Wachstum der Zahl der großen neuen Tiergruppen während der noch unbenannten zweiten und dritten Stadien (allgemein bekannt als Tommotium- und Atdabian-Stadien) des frühen Kambriums stattfand , ein Zeitraum von etwa 13 Millionen Jahren. In dieser Zeit tauchen die ersten zweifellos fossilen Anneliden, Arthropoden, Brachiopoden, Stachelhäuter, Weichtiere, Onychophorane, Poriferen und Priapuliden in Gesteinen auf der ganzen Welt auf.

Stratigraphische Grenzen werden im Allgemeinen durch das Vorkommen von Fossilien bestimmt. Zum Beispiel das Spurenfossil Treptiknus pedum markiert die Basis des Kambriums. Diese Grenze ist ein ungewöhnlicher Fall, da stratigraphische Grenzen normalerweise durch das Vorhandensein oder Fehlen von Fossiliengruppen, sogenannten Assemblagen, definiert werden. Tatsächlich beschäftigt sich ein Großteil der paläontologischen Arbeit mit der Frage, wann und wo stratigraphische Grenzen definiert werden sollten. Auf den ersten Blick mag dies keine wichtige Arbeit sein, aber bedenken Sie Folgendes: Wenn Sie etwas über die Entwicklung des Lebens auf der Erde wissen wollten, benötigen Sie eine ziemlich genaue Zeitleiste. Fragen wie: "Wie lange ist etwas gleich geblieben?" oder "wie schnell hat es sich geändert?" kann nur im zeitlichen Kontext beurteilt werden.

Tektonik und Paläoklima

Das Kambrium folgt der ediakarischen Periode, in der die Kontinente zu einem einzigen Superkontinent namens Rodinia (aus dem russischen Wort für "Heimat", rodina). Als das Kambrium begann, begann Rodinia in kleinere Kontinente zu zerfallen, die nicht immer den heutigen entsprachen. Die Rekonstruktion unten zeigt das Rifting von Rodinia während der zweiten Stufe (Tommotium) des Kambriums. Grün steht zu dieser Zeit für Land über Wasser, Rot für Berge, Hellblau für flache Meere der Festlandsockel und Dunkelblau für die Tiefseebecken. (Der Übersichtlichkeit halber wurden die Umrisse der heutigen Kontinente auf der Karte eingeblendet.)

Das Weltklima war mild, es gab keine Vereisung. Durch die Zersplitterung des Superkontinents Rodinia, der im späten Proterozoikum existiert hatte, wurden Landmassen zerstreut. Der größte Teil Nordamerikas lag in warmen südlichen tropischen und gemäßigten Breiten, was das Wachstum ausgedehnter Flachwasser-Archaeocyathiden-Riffe im gesamten frühen Kambrium förderte. Sibirien, das auch reichlich Riffe beherbergte, war ein separater Kontinent östlich von Nordamerika. Baltica – das heutige Skandinavien, Osteuropa und das europäische Russland – lag im Süden. Die meisten anderen Kontinente wurden zum Superkontinent Gondwana zusammengefügt, auf der rechten Seite der Karte sind Südamerika, Afrika, Antarktis, Indien und Australien zu sehen. Was heute China und Ostasien ist, war damals fragmentiert, wobei die Fragmente nördlich und westlich von Australien sichtbar waren. Auch Westeuropa lag in Trümmern, wobei die meisten nordwestlich der heutigen nordafrikanischen Küste lagen. Die heutigen südöstlichen Vereinigten Staaten sind sichtbar zwischen Südamerika und Afrika eingeklemmt, sie wurden erst in weiteren 300 Millionen Jahren Teil Nordamerikas. Der Tektonismus betraf Regionen von Gondwana, hauptsächlich im heutigen Australien, der Antarktis und Argentinien. Die Bewegung der Kontinentalplatte und die Kollisionen während dieser Zeit erzeugten Druck und Hitze, was zur Faltung, Verwerfung und Zerknitterung von Gestein und zur Bildung großer Gebirgszüge führte.

Die kambrische Welt wurde zwischen zwei Eiszeiten eingeklammert, eine während des späten Proterozoikums und die andere während des Ordoviziums. Während dieser Eiszeiten führte der Rückgang der globalen Temperatur zu Massenaussterben. Kühlere Bedingungen eliminierten viele Warmwasserarten und die Vereisung senkte den globalen Meeresspiegel. Während des Kambriums gab es jedoch keine nennenswerte Eisbildung. Keiner der Kontinente lag an den Polen, so dass die Landtemperaturen mild blieben. Tatsächlich war das globale Klima wahrscheinlich wärmer und gleichmäßiger als heute. Mit dem Rückzug des proterozoischen Eises stieg der Meeresspiegel deutlich an. Tieflandgebiete wie Baltica wurden überflutet und ein Großteil der Welt war von epirischen Meeren bedeckt. Dieses Ereignis eröffnete neue Lebensräume, in denen wirbellose Meerestiere wie Trilobiten strahlten und gediehen.

Pflanzen hatten sich noch nicht entwickelt, und die terrestrische Welt war frei von Vegetation und unwirtlich für das Leben, wie wir es kennen. Photosynthese und Primärproduktion waren das Monopol der Bakterien und Algenprotisten, die die Flachmeere der Welt bevölkerten.

Auch während des Kambriums wurden die Ozeane mit Sauerstoff angereichert. Obwohl zu Beginn des Zeitraums reichlich Luftsauerstoff vorhanden war, wurde die Zahl der sauerstoffverbrauchenden Bakterien erst im Kambrium ausreichend reduziert, um einen höheren Sauerstoffgehalt im Wasser zu ermöglichen. Dieser gelöste Sauerstoff könnte die "Kambrische Explosion" ausgelöst haben, als die meisten der großen Tiergruppen, insbesondere solche mit harten Schalen, erstmals im Fossilienbestand auftauchten.

Aldan-Fluss, Sibirien,: Diese Fauna des frühen Kambriums erzählt uns von der frühen Evolution der Tiere mit Skeletten.

Burgess Shale, Britisch-Kolumbien: Tausende von Tierfossilien mit weichem Körper zeichnen uns ein Bild des frühen Meereslebens.

Haus Range, Utah: Im Wheeler Shale und in der Marjum-Formation wurde eine Reihe von kambrischen Lebewesen gefunden.

Marmorberge, Kalifornien: Olenellid-Trilobiten und mehr werden in dieser Mojave-Wüste gefunden.

White-Inyo-Berge, Kalifornien: Besuchen Sie alte kambrische Riffe in diesen Bergen im Osten Kaliforniens.

  • Erfahren Sie mehr über die kambrische Paläontologie und Geologie Nordamerikas im Paläontologie-Portal.
  • Siehe die Wikipedia-Seite zum Kambrium.

* Daten aus dem International Stratigraphic Chart der International Commission on Stratigraphy, 2009.

Seiteninhalt geschrieben und vervollständigt von Ben M. Wagoner und Allen G. Collins, 22.11.1994 Tektonik und Paläoklima-Material hinzugefügt von Karen Hsu, Myun Kang, Amy Lavarias, Kavitha Prabaker und Cody Skaggs als Teil eines Biologie 1B-Projekts für Abschnitt 112 unter Brian R. Speer, 01.05.2000 Ben M. Wagoner überarbeitete den Inhalt des Lebens, 9/2001 Sarah Rieboldt aktualisierte die Seiten, um die Geological Society of America (GSA) 1999 Geological Timescale, 11/2002 Dave Smith rekombiniert wiederzugeben den Inhalt auf einer einzigen Seite zusammengefasst, an das neue Seitenformat angepasst und einige Inhaltsaktualisierungen vorgenommen, 06.07.2011 Acrothele und Hyolithfotos von Ben M. Wagoner Olenellus Foto von Dave Smith Quelle der Tommotian-Karte unbekannt


Verweise

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Präkambrisches mikrobielles Leben

Der früheste Beweis für Leben stammt aus chemischen Fossilien, die nur 100 Millionen Jahre nach dem Ende der Hadean-Periode des intensiven Bombardements durch Meteoriten und Planetesimale (3,8 bya) gebildet wurden, während der riesige Einschläge von Planetesimalen periodisch die Ozeane verdampften und die Erde sterilisierten. Dieses früheste Leben wird abgeleitet, weil das Kohlenstoff-13:Kohlenstoff-12-Verhältnis ( 13 C/12 C) von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen charakteristisch für biochemische Prozesse ist, die vorzugsweise 12 C verwenden. Die frühesten Aufzeichnungen von Zellen sind Mikrofossilien von Cyanobakterien ab etwa 3,5 bya, mit erkennbaren Stromatolith-Fossilien in Australien um 3,45 bya gefunden.

  • Flache Meeresböden scheinen aufgrund eines allgemeinen Mangels an Weidetieren vor dem Kambrium mit Cyanobakterienmatten (Gravur) bedeckt zu sein. Gezeigt wird ein Abguss einer Bakterienmatte (manchmal auch "Elefantenhaut" genannt) aus der Weißmeerregion Russlands.
  • Stromatolithen sind der dominierende Fossiltyp für den größten Teil des Präkambriums, wobei die ältesten identifizierten Beispiele mindestens 3450 Millionen Jahre zurückreichen. Während des Präkambriums bildeten Stromatolithen Riffe, die in Ausdehnung und Größe mit den großen Korallenriffen der jüngeren und modernen Zeit vergleichbar waren. Stromatolithen wurden während des Kambriums mit dem Aufkommen mehrzelliger Weidetiere, vor denen sie nur wenig natürlichen Schutz haben, selten. Moderne Exemplare kommen nur in geschützten Umgebungen vor, wie Hochsalzlagunen, in denen es keine Tiere gibt (z von Zeit zu Zeit mit Sand bedeckt, was den Weidetieren den Zugang verwehrt.

      (Proterozoikum, 1200 Mya, Mount Nelson Formation, British Columbia) (Proterozoikum, ca. 1800 Mya, Biwabik Formation, Minnesota). Die typische Schichtstruktur von Stromatolithen ist bei diesem Exemplar offensichtlich. Die Struktur dieses Exemplars zeigt etwas vom Wachstum und der Ökologie dieser Biostrukturen. Photosynthetische Cyanobakterien auf der Oberfläche setzten Sauerstoff frei, der dann im Laufe des Tages rotes Eisenoxid ausfiel und Schicht für Schicht hinzufügte (siehe Detailbild, das die Feinstruktur dieser Schichten zeigt). Während die Schichten die vergrabenen Schichten aufbauen, wurde der Sauerstoff verbraucht und anaerobe Bakterien gedeihen, wobei einige Eisenoxid und Schwefel metabolisieren, um Kristalle von Eisenpyrit zu erzeugen, die als goldene Flecken tiefer im Stromatolith sichtbar sind. In der Nahaufnahme sind auch zwei Kristalle zu sehen. Die weiße Quarzschicht ist eine spätere Intrusion, da das Gestein im Laufe der Zeit vergraben und gebrochen wurde.

    Lebensgeschichte: Die kambrische Explosion

    Das Leben kann manchmal schwierig werden. Ich meine natürlich die Geschichte des Lebens … Die kambrische Explosion ist ein großartiges Beispiel. Beweise für die ersten auf der Erde lebenden Bakterienformen reichen bis vor 4 Milliarden Jahren zurück. Es dauerte dann fast 2 Milliarden Jahre, bis diese einzelligen Organismen, wie sie sagen, zusammenkamen und mehrzellig wurden. Dann, nach nur anderthalb Milliarden Jahren (das sind vor 500 Millionen Jahren für diejenigen, die zu Hause spielen) hatte sich fast jeder Tierstamm, der heute existiert, entwickelt und in gewissem Maße diversifiziert. Dies war ein schneller Sprung für einen langsamen und allmählichen Prozess.

    Das plötzliche Auftauchen von vielfältigem Leben im Fossilienbestand verblüffte die Wissenschaftler und veranlasste Darwin sogar, seine Theorie der Evolution durch natürliche Auslese in Frage zu stellen. Sie nannten dies die kambrische Explosion. Heute haben Wissenschaftler mehrere Theorien, um das Phänomen zu erklären. Eine Theorie besagt, dass sich das Leben möglicherweise schnell entwickeln konnte, weil sich die Erde so stark verändert hatte, dass sie genügend neue Nischen geschaffen hat, die von Arten schnell gefüllt werden konnten. Die zweite Theorie ist, dass die Explosion wirklich ein Blindgänger war, dass einige Abstammungslinien weiter zurückverfolgt werden können als das Kambrium und es daher keine wirkliche ‘Explosion’ gab. Wie bei vielen kontroversen Wissenschaftsthemen liegt die Antwort wahrscheinlich irgendwo in der Mitte.

    In den letzten 542 Millionen Jahren gab es drei Epochen der Erdgeschichte, das Paläozoikum, das Mesozoikum und das Känozoikum. Jedes von diesen Epochen ist in zwei oder mehr aufgeteilt Perioden. Das Kambrium ist die erste Periode des Paläozoikums, die Periode in der Erdgeschichte, in der wir mehr Beweise für vielfältiges Leben als je zuvor sehen können. Diese Periode begann vor 542 Millionen Jahren mit einer Explosion des Lebens und endete 52 Millionen Jahre später mit einem Massensterben.

    Bau einer Bombe

    Die Erde hat sich in den Millionen Jahren vor der kambrischen Explosion drastisch verändert. Vielzellige Tiere hatten einige seltsame Formen angenommen, und viele von ihnen wurden von Wissenschaftlern nicht vollständig klassifiziert, weil sie zu seltsam sind, um in eine Kategorie zu passen. Einige Tiere, wie Plattwürmer, segmentierte Würmer und vielleicht Nesseltiere und Schwämme (obwohl dies zur Debatte steht) tauchten kurz vor dem Kambrium auf. Diese Tier-Wierdos sind als die Ediacara-Fauna bekannt. Leider hatten diese Tiere fast alle einen weichen Körper und versteinerten nicht gut. Dies ist eines der Argumente gegen die Explosionstheorie, dass der Fossilienbestand zu unvollständig ist, um zu sagen, dass sich die Tiere so schnell diversifizierten, wie es scheint. Es ist möglich, dass wir uns aus fremden Wesen entwickelt haben, als wir dachten.

    Das Leben auf der Erde heute wäre wahrscheinlich ganz anders verlaufen, wenn die ediacaranische Fauna bestanden und weitergelebt hätte. Aber zum Glück für uns haben sie es nicht getan. Geologen sind sich einig, dass vor dem Kambrium, im späten Proterozoikum, die Temperatur der Erde wahnsinnig niedrig fiel und Gletscher fast die gesamte Oberfläche des Planeten bedeckten. Die Temperaturen wurden so niedrig, dass selbst die äquatorialen Gebiete ein matschiges Durcheinander waren. Dies ist als Schneeball-Erde-Theorie bekannt. Die massiven Gletscher, die die Erde bedeckten, könnten erklären, warum die Erde der ediacanischen Fauna die kalte Schulter zeigte (verstehst du?!) und viele ausgestorben sind. Zum Glück taute das Eis auf und das Leben konnte weitergehen.

    Das späte Proterozoikum veränderte sowohl seine Form als auch die Temperaturen. Ein riesiger Superkontinent namens Rodinia begann zu brechen und sich in separate Kontinente aufzuspalten. Dies ermöglichte es seichten Meeren, einen erheblichen Teil der Erdoberfläche zu dominieren. Heute sind flache Meere aus gutem Grund Hotspots der Artenvielfalt. Sie sind warm, sie haben viel Sonnenlicht und viel Nahrung. Die überlebende ediacaranische Fauna wäre auf natürliche Weise an einen solchen Ort gewandert. Da viele ökologische Nischen nach dem letzten großen Aussterben leer waren, hätten diese Tiere leicht und schnell strahlen können.

    Wer kam zum Urknall?

    Wie bereits erwähnt, hingen einige Stämme wie Plattwürmer, segmentierte Würmer, Schwämme und Nesseltiere aus dem Proterozoikum herum. Andere, wie Mollusken, Arthropoden und Chordaten, entwickelten sich im Kambrium.

    Mollusken werden durch das repräsentiert, was Wissenschaftler als „kleine Muschelfauna“ bezeichnen. Im Grunde sind sie so, wie sie klingen: kleine (ein paar Millimeter lange), weiche Organismen, die von einer Hülle aus Kalziumkarbonat umgeben sind. Später im Kambrium erscheinen mehr geschälte Fossilien.

    Gliederfüßer werden durch das Lieblingsfossil aller Menschen, Trilobiten, unter anderen Tieren repräsentiert, die ein hartes Chitin-Exoskelett anstelle einer Kalziumkarbonatschale entwickelt haben.

    Die frühesten Chordates, unser eigener illustrer Stamm, tauchten sogar im Kambrium auf! Dieses Tier wurde Pikaia genannt und war eines der frühesten echten Chordates.

    Die Liste umfasst fast alle derzeit existierenden Tierstämme! Der einzige Stamm, der für die Party verspätet war, waren die Bryozoen (Moostiere), die sich in der frühen Ordovizium-Periode direkt nach dem Kambrium entwickelten.

    Dicker Mann und kleiner Junge

    Ob die auftauchenden Stämme das Ergebnis einer langen, allmählichen Evolution oder einer schnellen Strahlung sind, wir können sehen, dass der Fossilienbestand im Kambrium viel dichter wird. Vieles davon ist darauf zurückzuführen, dass Tiere schließlich harte Teile wie Exoskelette und Muscheln entwickeln, die sich sehr gut versteinern.

    Viele Wissenschaftler nennen die Kambrische Explosion ein "evolutionäres Wettrüsten", um eine so schnelle Strahlung zu erklären. Die Anpassungen, die im Kambrium entstanden, dienten hauptsächlich dem Schutz und der Prädation. Wenn ein Tier ein hartes Exoskelett entwickeln würde, müsste ein anderes bessere Raubtierstrategien entwickeln, um zu überleben. Einige evolutionäre Wunderwerke wie Augen, Gehirne und Ohren könnten aus solchen Wettrüsten hervorgegangen sein.


    Inhalt

    Die Basis des Kambriums liegt auf einer komplexen Ansammlung von Spurenfossilien, die als Treptiknus pedum Montage. [15] Die Verwendung von Treptiknus pedum, ein Referenz-Ichnofossil, um die untere Grenze des Kambriums zu markieren, ist schwierig, da das Vorkommen sehr ähnlicher Spurenfossilien der Treptikniden-Gruppe weit unterhalb des T. pedum in Namibia, Spanien und Neufundland und möglicherweise im Westen der USA. Der stratigraphische Bereich von T. pedum überschneidet sich mit dem Verbreitungsgebiet der Ediacara-Fossilien in Namibia und wahrscheinlich in Spanien. [16] [17]

    Unterteilungen Bearbeiten

    Das Kambrium folgte dem Ediacarium und wurde vom Ordovizium gefolgt. Das Kambrium ist in vier Epochen (Reihen) und zehn Zeitalter (Stufen) unterteilt. Derzeit sind nur drei Serien und sechs Stadien benannt und haben einen GSSP (ein international vereinbarter stratigraphischer Referenzpunkt).

    Da die internationale stratigraphische Unterteilung noch nicht vollständig ist, werden viele lokale Unterteilungen immer noch häufig verwendet. In einigen dieser Unterteilungen wird das Kambrium in drei Reihen (Epochen) mit lokal unterschiedlichen Namen unterteilt – das Frühkambrium (Caerfai oder Waucoban, 541 ± 1,0 bis 509 ± 1,7 Mio.), das Mittlere Kambrium (St. Davids oder Albertan, 509 ± 1,0 bis 497 ± 1,7 Mio.) und Furongium (497 ± 1,0 bis 485,4 ± 1,7 Mio. auch bekannt als Spätkambrium, Merioneth oder Croixan). Trilobitenzonen ermöglichen eine biostratigraphische Korrelation im Kambrium. Gesteine ​​dieser Epochen werden als dem Unteren, Mittleren oder Oberen Kambrium zugehörig bezeichnet.

    Jede der lokalen Serien ist in mehrere Phasen unterteilt. Das Kambrium ist in mehrere regionale Faunenstadien unterteilt, von denen das russisch-kasachische System im internationalen Sprachgebrauch am häufigsten verwendet wird:

    Internationale Serie Chinesisch nordamerikanisch Russisch-Kasachisch australisch Regional
    C
    ein
    m
    B
    R
    ich
    ein
    n
    Furongian Steinbock (Teil) Ayusokkanian Datsonian Dolgellian (Trempealeauan, Fengshanian)
    Payntonian
    Sunwaptan Sakian Iverian Ffestiniogian (Fränkisch, Changshanisch)
    Steptoan Aksayan Idamean Mäntwrogian (Dresbachian)
    Marjuman Batyrbayan Mindyallan
    Miaolinger Maozhangian Maya- Bumerangianer
    Zuzhuangian Delamaran Amgan Undillian
    Zhungxian Florian
    Templetonianer
    Dyeran Ordian
    Kambrische Serie 2 Longwangmioan Toyonian Lenian
    Changlangpuan Montezuman Botomian
    Qungzusian Atdabanian
    Terreneuvianisch
    Meischuan
    Jinningian
    Plazentianer Tommotian
    Nemakit-Daldynian*
    Cordoba
    Präkambrium Sinian Hadrynian Nemakit-Daldynian*
    Sachara
    Adelaide

    *Die meisten russischen Paläontologen definieren die untere Grenze des Kambriums an der Basis des Tommotian-Stadiums, gekennzeichnet durch Diversifizierung und globale Verbreitung von Organismen mit Mineralskeletten und das Auftreten der ersten Archaeocyath-Biohermen. [18] [19] [20]

    Dating the Cambrian Bearbeiten

    Die Internationale Kommission für Stratigraphie listet das Kambrium als vor 541 Millionen Jahren beginnend und vor 485,4 Millionen Jahren endend auf.

    Die untere Grenze des Kambriums wurde ursprünglich als das erste Auftreten von komplexem Leben angesehen, das durch Trilobiten repräsentiert wird. Die Entdeckung kleiner Muschelfossilien vor den ersten Trilobiten und der Ediacara-Biota wesentlich früher führte zu Forderungen nach einer genauer definierten Basis für das Kambrium. [21]

    Trotz der langen Anerkennung seiner Unterscheidung von jüngeren Ordovizium-Gesteinen und älteren Präkambrium-Gesteinen wurde das Kambrium-System/-Zeitraum erst 1994 international ratifiziert. Nach jahrzehntelanger sorgfältiger Überlegung wurde eine kontinuierliche Sedimentabfolge bei Fortune Head, Neufundland, als formale Basis des Kambriums besiedelt, das durch das früheste Auftreten von . weltweit korreliert werden sollte Treptiknus pedum. [21] Die Entdeckung dieses Fossils wenige Meter unterhalb der GSSP führte zur Verfeinerung dieser Aussage, und es ist die T. pedum Ichnofossil-Ansammlung, die heute offiziell verwendet wird, um die Basis des Kambriums zu korrelieren. [21] [22]

    Diese formale Bezeichnung ermöglichte es, radiometrische Daten von Proben auf der ganzen Welt zu erhalten, die der Basis des Kambriums entsprachen. Frühe Daten vor 570 Millionen Jahren gewannen schnell an Popularität [21] obwohl die Methoden zur Ermittlung dieser Zahl heute als ungeeignet und ungenau angesehen werden. Ein genaueres Datum mit moderner radiometrischer Datierung ergibt ein Datum von 541 ± 0,3 Millionen Jahren. [23] Der Aschehorizont im Oman, aus dem dieses Datum gefunden wurde, entspricht einem deutlichen Rückgang des Kohlenstoff-13-Vorkommens, der mit gleichwertigen Exkursionen anderswo auf der Welt korreliert, und dem Verschwinden charakteristischer ediacarischer Fossilien (Namacalathus, Cloudina). Dennoch gibt es Argumente, dass der datierte Horizont im Oman nicht der Grenze zwischen Ediacara und Kambrium entspricht, sondern einen Fazieswechsel von marinen zu evaporitdominierten Schichten darstellt – was bedeuten würde, dass Daten aus anderen Abschnitten von 544 oder 542 Ma, sind besser geeignet. [21]

    Plattenrekonstruktionen deuten darauf hin, dass ein globaler Superkontinent, Pannotia, zu Beginn der Periode im Begriff war, sich aufzulösen, [24] [25] wobei Laurentia (Nordamerika), Baltica und Sibirien sich vom Hauptsuperkontinent Gondwana getrennt hatten, um isoliertes Land zu bilden Massen. [26] Das meiste kontinentale Land war zu dieser Zeit auf der südlichen Hemisphäre gruppiert, driftete jedoch nach Norden. [26] Eine große Rotationsbewegung mit hoher Geschwindigkeit von Gondwana scheint im frühen Kambrium stattgefunden zu haben. [27]

    Mangels Meereis – die großen Gletscher der marinoischen Schneeballerde waren lange geschmolzen [28] – war der Meeresspiegel hoch, was dazu führte, dass weite Teile der Kontinente in warmen, seichten Meeren, ideal für das Meeresleben, überflutet wurden. Der Meeresspiegel schwankte etwas, was darauf hindeutet, dass es "Eiszeiten" gab, die mit Expansions- und Kontraktionsimpulsen einer südpolaren Eiskappe verbunden waren. [29]

    In Baltoskandien verwandelte eine Überschreitung des Unterkambriums große Teile der subkambrischen Tiefebene in ein epikontinentales Meer. [30]

    Die Erde war während des frühen Kambriums im Allgemeinen kalt, wahrscheinlich aufgrund des alten Kontinents Gondwana, der den Südpol bedeckte und die polaren Meeresströmungen absperrte. Allerdings waren die Durchschnittstemperaturen 7 Grad Celsius höher als heute. Es gab wahrscheinlich polare Eiskappen und eine Reihe von Vergletscherungen, da sich der Planet noch von einer früheren Schneeballerde erholte. Gegen Ende der Periode wurde es wärmer, die Gletscher gingen zurück und verschwanden schließlich, und der Meeresspiegel stieg dramatisch an. Dieser Trend würde sich bis in das Ordovizium fortsetzen.

    Die kambrische Flora unterschied sich kaum von der Ediacara. Die wichtigsten Taxa waren die marinen Makroalgen Fuxianospira, Sinocylindra, und Marpolia. Aus dieser Zeit sind keine kalkhaltigen Makroalgen bekannt. [31]

    Aus dem Kambrium sind keine Fossilien von Landpflanzen (Embryophyten) bekannt. Biofilme und mikrobielle Matten waren jedoch auf kambrischen Wattflächen und Stränden von 500 Millionen Jahren gut entwickelt [13] und Mikroben bildeten mikrobielle Erdökosysteme, vergleichbar mit der modernen Bodenkruste von Wüstenregionen, und trugen zur Bodenbildung bei. [32] [33]

    Die kambrische Explosion war eine Zeit des schnellen multizellulären Wachstums. Das meiste Tierleben während des Kambriums war im Wasser. Trilobiten galten damals als die vorherrschende Lebensform, [34] was sich jedoch als falsch herausgestellt hat. Arthropoden waren bei weitem die dominantesten Tiere im Ozean, aber Trilobiten waren nur ein kleiner Teil der gesamten Arthropodenvielfalt. Was sie anscheinend so reichlich machte, war ihre schwere Panzerung, die durch Kalziumkarbonat (CaCO3), die viel leichter versteinerten als die zerbrechlichen Chitin-Exoskelette anderer Arthropoden und zahlreiche erhaltene Überreste hinterließen. [35]

    Dieser Zeitraum markierte einen steilen Wandel in der Vielfalt und Zusammensetzung der Biosphäre der Erde. Die Ediacara-Biota erlitt zu Beginn des Kambriums ein Massensterben, das mit einer Zunahme der Häufigkeit und Komplexität des Grabungsverhaltens einherging. Dieses Verhalten hatte eine tiefgreifende und irreversible Wirkung auf das Substrat, die die Ökosysteme des Meeresbodens veränderte. Vor dem Kambrium war der Meeresboden mit mikrobiellen Matten bedeckt. Bis zum Ende des Kambriums hatten grabende Tiere die Matten in vielen Gebieten durch Bioturbation zerstört. In der Folge starben viele der von den Matten abhängigen Organismen aus, während sich die anderen Arten an die veränderte Umwelt anpassten, die nun neue ökologische Nischen bot. [36] Ungefähr zur gleichen Zeit traten anscheinend schnell Vertreter aller mineralisierten Stämme mit Ausnahme der Bryozoa auf, die im unteren Ordovizium auftraten. [37] Viele dieser Stämme wurden jedoch nur durch Stammgruppenformen repräsentiert, und da mineralisierte Stämme im Allgemeinen einen benthischen Ursprung haben, sind sie möglicherweise kein guter Ersatz für (häufigere) nicht mineralisierte Stämme. [38]

    Während das frühe Kambrium eine solche Diversifizierung zeigte, dass es als kambrische Explosion bezeichnet wurde, änderte sich dies später in der Zeit, als es zu einem starken Rückgang der Artenvielfalt kam. Vor etwa 515 Millionen Jahren überstieg die Zahl der ausgestorbenen Arten die Zahl der neu auftauchenden Arten. Fünf Millionen Jahre später war die Zahl der Gattungen von einem früheren Höchststand von etwa 600 auf nur noch 450 gesunken. Auch die Artbildungsrate in vielen Gruppen sank auf ein Fünftel bis ein Drittel des früheren Niveaus. Vor 500 Millionen Jahren sank der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen dramatisch, was zu Hypoxie führte, während gleichzeitig der Gehalt an giftigem Schwefelwasserstoff stieg und ein weiteres Aussterben verursachte. Die spätere Hälfte des Kambriums war überraschend karg und zeigte mehrere schnelle Aussterbeereignisse. Die Stromatolithen, die durch riffbildende Schwämme namens Archaeocyatha ersetzt worden waren, kehrten erneut zurück, als die Archaeocyathiden ausstarben. Dieser rückläufige Trend änderte sich bis zum Großen Ordovizischen Biodiversifizierungsereignis nicht. [40] [41]

    Einige kambrische Organismen wagten sich an Land und produzierten die Spurenfossilien Protichniten und Klimaktichniten. Fossile Beweise deuten darauf hin, dass Euthykarzinoide, eine ausgestorbene Gruppe von Arthropoden, zumindest einige der Protichniten. [42] Fossilien des Gleisbauers von Klimaktichniten wurden jedoch nicht gefunden, fossile Spuren und Ruhespuren deuten auf eine große, schneckenartige Weichtier hin. [43]

    In contrast to later periods, the Cambrian fauna was somewhat restricted free-floating organisms were rare, with the majority living on or close to the sea floor [44] and mineralizing animals were rarer than in future periods, in part due to the unfavourable ocean chemistry. [44]

    Many modes of preservation are unique to the Cambrian, and some preserve soft body parts, resulting in an abundance of Lagerstätten.

    The United States Federal Geographic Data Committee uses a "barred capital C" ⟨Ꞓ⟩ character to represent the Cambrian Period. [45] The Unicode character is U+A792 Ꞓ LATIN CAPITAL LETTER C WITH BAR . [46] [47]


    Das Institut für Schöpfungsforschung

    Trilobites (a type of arthropod) appear in sedimentary rocks as part of the Cambrian Explosion. 1 In this episode, all the major animal groups first appear as fossils. They appear suddenly, fully-formed, and functional, and the older rock layers below them contain no ancestors. 2,3

    Creation scientists explain the sudden appearance of these Cambrian-system fossils as evidence of the first major advance of water across the continents at the onset of the Flood. Imagine huge tsunami-like waves overtaking millions of creatures. It seems likely that shallow marine organisms were the first types of animals buried by these raging floodwaters. 1

    A recent report, published in the Proceedings of the National Academy of Sciences, details a comprehensive new study of the global Ediacaran sediments&mdashthose found just below the Cambrian. 4 The goals of the research included searching for arthropod fossils in Ediacaran sediments and explaining why there are few, if any, arthropods below the Precambrian/Cambrian boundary. 4

    Allison Daley from the University of Lausanne, Switzerland, and her colleagues from the University of Oxford even considered the trace fossil (tracks and burrows) record of the arthropods and biases that may have been caused by various modes of preservation. 4 They said that &ldquoTo search for euarthropod fossils [trilobites, insects, crustaceans] earlier in the rock record requires comparable fossil preservation modes in the Precambrian, where exceptional preservation of soft-tissue abounds.&rdquo 4

    It has been argued that the absence of euarthropods from the Precambrian Period, earlier than around 540 million years ago [the secular age assigned to the base of the Cambrian], is the result of a lack of fossil preservation. But the new comprehensive study suggests this isn&rsquot the case. 5

    The scientists found there were similar opportunities for preservation in both the Cambrian and Precambrian rocks, and yet arthropod fossils and trace fossils are found only in the Cambrian sediments. &ldquoThe lack of euarthropod body fossils in the Ediacaran biota is mirrored in all other preservational regimes in the Precambrian, including BSTs [Burgess Shale Type deposits], phosphatised microfossils, and chert deposits.&rdquo 4

    They also found that euarthropod trace fossils are &ldquostrikingly absent&rdquo during the Ediacaran period. 4

    Daley and her co-authors concluded by saying,

    This constrains the appearance of the euarthropod stem lineage to no older than 550 Ma [about the time of the onset of the Cambrian system by secular estimates]. While each of the major types of fossil evidence (BSTs, trace fossils, and biomineralized preservation) have their limitations and are incomplete in different ways, when taken together they allow a coherent picture to emerge of the origin and subsequent radiation of total group Euarthropoda during the Cambrian. 4

    This study clearly demonstrates that the arthropods, like the trilobites, have no earlier ancestors in the rock record. They show up suddenly as part of the Cambrian Explosion just like all other major animal groups. As Daley and her colleagues have shown, the preservation opportunities in the Cambrian and the Ediacaran were exactly the same, but no arthropods appear in the rock record until the Cambrian. This study deepens the Cambrian Explosion enigma for secular scientists.

    The global Flood remains the best explanation for the fossil record and the Cambrian Explosion. Animal fossils merely appear in rocks in their order of burial. Evolutionary scientists can continue to search for ancestors in the rock record, but they will always come up empty-handed.

    1. Clarey, T. 2014. Trilobites: Sudden Appearance and Rapid Burial. Taten und Fakten. 43 (2): 13.
    2. Thomas, B. Is the Cambrian Explosion Problem Solved?Creation Science Update. Posted on ICR.org December 12, 2011, accessed May 23, 2018.
    3. Thomas, B. Cambrian Fossil Intensifies Evolutionary Conundrum. Creation Science Update. Posted on ICR.org September 26, 2014, accessed May 23, 2018.
    4. Daley, A. et al. 2018. Early fossil record of Euarthropoda and the Cambrian Explosion. PNAS. 115 (21): 5323-5331.
    5. University of Oxford. 2018. Major fossil study sheds new light on emergence of early animal life 540 million years ago. Posted on eurekalert.org on May 21, 2018, accessed on May 23, 2018.

    *DR. Timothy Clarey is Research Associate at ICR and earned his doctorate in geology from Western Michigan University.


    Informationen zum Autor

    Mitgliedschaften

    Ludwig-Maximilians-Universität München, Department of Earth & Environmental Sciences, Palaeontology & Geobiology, Richard-Wagner-Str. 10, 80333, Munich, Germany

    Martin Dohrmann & Gert Wörheide

    GeoBio-CenterLMU, Ludwig-Maximilians-Universität München, Richard-Wagner Str. 10, 80333, Munich, Germany

    SNSB – Bavarian State Collections of Palaeontology and Geology, Richard-Wagner Str. 10, 80333, Munich, Germany


    Das Institut für Schöpfungsforschung

    A fossil creature from the phylum Entoprocta (invertebrate animals that have tentacles and lacking a mineralized skeleton) was found in marked abundance (over 400 individuals) in Burgess Shale. The Burgess is a sedimentary layer that's purportedly part of the Cambrian period about a half-billion years ago, according to evolutionists. 1 The problem for paleontologists is that the supposedly 520 million year old creature looks exactly like its living counterparts, only up to 8 eight times larger.

    The Cambrian geologic system is an enigma for the evolutionary paradigm. If evolution is true, life would have started out simple and then evolved in complexity over time. The Cambrian system is one of the oldest geological layers containing billions of sophisticated fossils, supposedly formed after the Precambrian system. The Precambrian layers contain "simple" single-celled life, but also have jellyfish and annelids (worms).

    In the Cambrian system, the fossils represent an explosion of complex multicellular life forms&mdashhence the term "Cambrian Explosion." The problem for evolution is that the Cambrian explosion occurs suddenly with no transitional forms preceding it. Furthermore, many of the types of fossils found in the Cambrian layer are represented by modern organisms, such as entoprocts, that are alive and well today. For a summary of the Cambrian geological system and Burgess Shale, see the excellent review by Dr. John Morris in Acts & Fakten. 2

    This species of entoproct, Cotyledion tylodes, was identified previously, but the specimens were not well preserved and difficult to characterize. The discovery of hundreds of new extremely well preserved fossils in much older strata was a huge surprise. Another shock was the extremely well defined detail of the fossil's mouth, anus, and digestive tract, proving that the previous classification of C. tylodes as a cnidarian (a jellyfish-like creature) was wrong. In fact, not only was the creature postulated to be much older than previously estimated, it was incredibly more complex.

    Interestingly, the fossils of C. tylodes also appear to have somewhat more complex features than modern entoprocts. Unlike living entoprocts, the stem and flowerlike feeding cup of the "ancient" version was covered by tiny hardened protuberances (sclerites), and the creatures were much larger.

    Clearly, a majority of the fossil record was formed as a result of the year-long global Flood recorded in Genesis, making it one of evolution's greatest enemies. 3 The original diversity of organisms were created by God to reproduce "after their kind," which is why fossils like the entoproct are complex, fully formed, and similar to their modern living counterparts.

    1. Pappas, S. 2013. 500-Million-Year-Old Animal Looked Like a Tulip. LiveScience. Posted on livescience.com, January 17, 2013, accessed January 23, 2013.
    2. Morris, J. 2008. The Burgess Shale and Complex Life. Acts & Fakten. 37 (10): 13.
    3. Morris, J. and F. Sherwin. 2010. The Fossil Record: Unearthing the History of Life. Dallas, TX: Institute for Creation Research.

    Image credit: Copyright © 2013 LiveScience. Adapted for use in accordance with federal copyright (fair use doctrine) law. Usage by ICR does not imply endorsement of copyright holders.


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