RNDr. Přemysl Zelenka, CSc. Distanční opory PALEONTOLOGIE Paleontologie resp. historická biologie - výzkum organismů z minulých geologických dob, zachovaných ve fosilním záznamu jako zkameněliny. Paleobiologie (paleozoologie - zoopaleontologie, paleobotanika fytopaleontologie) procesy fosilizace silicifikace, kalcifikace, pyritizace vs. procesy hnilobné, bitumenizace fosilizační minerály CaCO3 především v podobě kalcitu + další karbonáty SiO2 (křemen,chalcedon, opál) limonit, hematit, pyrit-markazit, apatit, sádrovec, glaukonit fosilie pravé f. v širším slova smyslu (jádra, otisky, výlitky odlitky, ichnofosilie) Systém: nadříše Prokaryonta viry, baktérie, sinice Eukaryonta Plantae buněčné blány celulózové, výživa autotrofní (fotosyntéza), příjem potravy povrchem, trvalý růst, přisedlý způsob života Animalia buněčné blány z bílkovin, výživa heterotrofní, rostlinná nebo masitá potrava, zažívací soustava uvnitř organismu, dospělý jedinec dále neroste, obvykle schopnost volného pohybu Protozoa Rhizopoda- Foraminifera- např. Fusulinida O-Cr (Fusulina, Schwagerina) Rotaliida S-Rec (Nodosaria,Lenticulina, Globigerina, Globotruncana, Nummulites) Actinopoda- Radiolaria Ptz? Cm-Rec Ciliata- Tintinnida- D-Rec (Calpionella) Metazoa Parazoa Porifera- Ptz? Cm-Rec - Silicea Siphonia tulipa Calcarea; jehlice ;opuka Archaeocyatha Cm Eumetazoa Radiata Coelenterata- Cm-Rec Hydrozoa Stromatoporoidea Cm-Cr Scyphozoa Conulata Cm-Tri Anthozoa Zoantharia O-Rec Rugosa O-P Hexacorallia Tri-Rec Tabulata Cm-P
Bilateralia Prostomia, Annelida Ptz-Rec Polychaeta Errantia Sedentaria Arthropoda Cm-Rec Trilobitomorpha Cm-P 3000 druhů Chelicerata Cm-Rec Merostomata Arachnida S-Rec Crustacea Cm-Rec, Phyllopoda Ostracoda Malacostraca Tracheata S? D-Rec Mollusca (45 tis. fosilních, 115 tis. recent) Mono- a Polyplacophora Cm-Rec Gastropoda Cm-Rec Scaphopoda O?, D-Rec Bivalvia (Lamellibranchiata, Pelecypoda) Cm-Rec (výhradně vodní) Cephalopoda Cm-Rec Nautiloidea Ammonoidea D-Cr Ammonitida Ju-Cr Goniatitida D-P Ceratitida P-Ju Endocochlia Belemnitida C-Terc Mollusca incertae sedis Tentaculita O? S-D Hyolitha Cm-P Bryozoa O-Rec Cyclostomata Trepostomata Cryptostomata Cheilostomata Brachiopoda Cm-Rec výhradně mořští; Inarticulata Articulata
D e u t e r o s t o m i a Echinodermata Cm-Rec mořští, symetrie 5 (druhotná) Cystoidea O-D Blastoidea Si-P Crinoidea O-Rec Echinoidea O-Rec Hemichordata Cm-Rec Graptolithina Cm-C Conodonta Cm-Tri Chordata Cm-Rec Tunicata - bez fosilního záznamu Acrania Pikaia gracilens Cm Kanada Vertebrata Dorzální pozice centrální nervové soustavy, ventrální cévní Cyclostomata(Agnatha) Cm-Rec ; mihule Gnathostomata Si-Rec Acanthodii Placodermi Chondrichthyes-Selachii Batoidea Teleostomi (kostnaté ryby) D-Rec Teleostei, Osteichthyes Dipnoi, Crossopterygii Latimeria chalumnae Amphibia D-Rec Labyrinthodontia- Ichtyostegalia Antracosauria - Discosauriscus P Anura Ju-Rec Reptilia C-Rec Chelonia Tri-Rec Crocodylia Tri-Rec Dinosauria Saurischia Tri-Cr Ornitischia
Aves Ju-Rec Archaeopterix lithographica Neornithes Cr-Rec Hesperornis, Ichthyornis Mammalia Tri-Rec živorodost; mateřské mléko Prototheria Tri-Olig Theria Ju-Rec Metatheria (Marsupialia) Cr-Rec Eutheria (Placentalia) Ju? Cr-Rec nejdůležitější fosilní i recentní Prototheria Cr-Olig Insectivora Cr-Rec Scandentia Olig-Rec Tana - primát? Chiroptera Eoc-Rec Primates Cr? Paleoc-Rec Purgatorius, Plesiadaspis, Australopithecus, Homo Carnivora Eoc-Rec Rodentia Paleoc-Rec nejúspěšnější skupina savců Condylarthra Cr-Mioc Perissodactyla Eoc-Rec Artiodactyla Eoc-Rec Proboscidea Eoc-Rec Cetacea Eoc-Rec největší živočichové všech dob 33m, 150t
Prokaryonta Bacteria Arch-Rec Cyanophyta Arch-Rec Stromatolity; CaCO3, Sio2 Eukaryonta Incertae sedis Acritarcha Pcm-Rec Chitinozoa O-C Plantae Algobionta Ptz-Rec Rhodophyta Ptz? Cm-Rec Lithotamnion Ju-Rec, vápence Dinophyta Ptz-Rec Dinoflagellateae Ju-Rec Chromophyta Cm, Ju-Rec Coccolithophoridae, Silicophlagellidae Baccilariophyceae (Diatomae) Phaeophyceae Chlorophyta Ptz-Rec Charophyceae Cormobionta S-Rec Bryophyta D-Rec Psilophyta S-C Pteridophyta D-Rec Lycopodiophyta D-Rec Equisetophyta D-Rec Polypodiophyta D-Rec Progymnospermophyta D-C Gymnospermae D-Rec Lyginodendrophyta D-Cr Medullosales C-P, Glossopteridales P-Tri Gongwana umělý systém otisků fosilních listů
Fungi Ptz-Rec Cycadophyta C-Rec Gingkophyta C-Rec Pinophyta C-Rec Cordaitopsida C-P Magnoliophyta Ju-Rec Magnoliopsida Ju-Rec Liliopsida Cr-Rec
Vývoj života na Zemi Historie Země ca 4, 6 mld let. Archaikum (prahory) 4,6-2,5 mld, proterozoikum (starohory) 2,5mld- 600 mil, souborně prekambrium. Dále již fanerozoikum= éra zjevného života: paleozoikum (prvohory) 600-225 mil let, mezozoikum (druhohory) 225-65 mil a kenozoikum sestávající z terciéru (třetihory) 65-2 mil a kvartéru (čtvrtohory) 2 mil až recent Na Zemi původně jeden prakontinent (Pangea) a praoceán (Panthalassa), později rozpad na severní Laurasii a jižní Gondwanu typická faunistická a floristická společenstva zejména na Gongwaně resp. kontinentech které se z ní posléze oddělily Kontinentální drift do současnosti Primární atmosféra a hydrosféra odplyněním zemského nitra při vulkanismu. Atmosféra s nepatrným obsahem kyslíku, vzniklého fotodisociací vodních par V nejstarších sedimentech (3,5 1,8 mld let) nestabilní (snadno oxidovatelné) minerály sirníky, smolinec Červené oxidické vrstvy teprve 1,4 mld let Datování nejstarších sedimentárních formací (příklady) Onverwacht Fm 3,3mld, Fig Tree Fm 3,2mld, Witwatersrand 2,7mld (vše JAR) Sudan 2,7mld (Minesota), Bulawayo 2,8-3 mld (Rhodesie) Gunflint Fm 1,9-2 mld (Ontario), Belcher Fm 1,7mld (Hudson) Bitter Springs Fm 1mld,, Ediacara 700mil (vše Australie) Nejstarší nepřeměněné sedimenty v jižní Africe obsah izotopicky těžkého C (+meteorický); lehký uhlík (+- fotosyntetický) 3,2 mld Jihoafrické (svazijské) sedimenty kulovitá a tyčinkovitá tělíska zbytky baktérií a sinic?? Jižní Rhodesie 2,7mld stromatolity laminované uhličitany i křemité horniny V recentu v mořích a jezerech činností především sinic, zčásti i zelených řas V období 3,2-1,75mld baktérie a sinice hlavními producenty O2 Pasteurův bod přechod organismů od fermentace k dýchání; ca při obsahu 1/100 dnešní koncentrace kyslíku v atmosféře Účinnější fotosyntéza, eukaryota
Život ve spodním a středním prekambriu v místech chráněných před smrtonosným krátkovlnným zářením při koncentraci kyslíku v atmosféře na úrovni 1/1000 dnešního stavu, Tedy níže než 5-10m pod vodní hladinou, v klidných zálivech, sopečných jezírcích, v pórech pobřežních sedimentů Fotochemický vznik organických (uhlíkatých) sloučenin Polyfyletický původ živé hmoty První eukaryota nepohlavní rozmnožování Sexuální rozmnožování tetrahedrální spory 900 mil Svrchní prekambrium- vyšší energetická báze více O2 dýchání mnohobuněční Po nejmladším prekambrickém zalednění (ca 650mil) měkkotělí živočichové, planktoničtí, radiální či kulovitá souměrnost Osídlení dna řasami živiny pro živočichy více O2 kyslíkové oázy Aktivní hledání potravy bilaterální souměrnost Primitivní láčkovci, červi, členovci, ostnokožci Fanerozoikum éra zjevného života Spodnokambrická exploze fosilního záznamu; schránky, kostry energeticky náročné Kyslík v atmosféře ca 1/10 dnešního obsahu, tedy významnější odstínění smrtících paprsků Život ve vodním prostředí se posunul blíže k hladině, zároveň i výraznější prokysličení do hloubky Vznik metazoí Expanze života do biologicky prázdných prostor, příznivé klimatické změny Nikdy později už nebyl tak příznivý souběh okolností Všechny hlavní kmeny bezobratlých Hemichordata (graptoliti, konodonti)
Fauna moří ne tak pestrá jako později Trilobiti ve výrazné převaze nad brachiopody; další primitivní formy; malí jedinci; nerovnoměrné rozrůznění společenstev. Kromě trilobitů, brachioppodů a graptolitů i houby, koráli, mechovky Ordovik primitivní obratlovci (Agnatha). Tělní kryt těžký, drobná potrava Silur čelistnatí, větší potrava, masožraví. Pevný krunýř jako ochrana před štírovitými eurypteridy a velkými loděnkovitými hlavonožci. Výstup mnohobuněčných na souš. První rostliny koncem siluru (ca 400mil let). Kolonizace obrovských biologicky prázdných prostor. Suchozemské rostliny v bažinách, morfologicky jednoduché. Za nimi invaze roztočů, pavoukovitých štírů, bezkřídlého hmyzu. V devonu (středním, 370-360mil) ve vlhkých nížinných oblastech již první pralesy (kapradiny, přesličky plavuně), ale většina souše pustá. Během devonu se již objevují první zástupci dodnes žijících ryb (žralokovité, paprskoploutvé, dvojdyšné, lalokoploutvé Latimerie obojživelníci obratlovci na souš První čtvernožci z lalokoploutvých; preadaptace žábry, vzdušný měchýř, Pevný šupinovitý kryt X vyschnutí Karbon černé uhlí. Flóra pralesů obdobná devonu, ale i nahosemenné (cordaity) a později jehličnany Fauna vážka Meganeura 70cm!! Obojživelníci, krytolebci (Stegocephalus), ze stegocefalů první plazi Amniotní vejce konec závislosti na vodním prostředí. Expanze čtvernožců na souš Konec prvohor vymírání mnoha skupin, v dalších redukce Důvod ke stanovení hranice k druhohorám. Velké klimatické a paleogeografické změny. Vlhký a teplý karbon vs. horký aridní perm. Klimatická zonálnost Země. Rozsáhlé zmenšení plochy moří. Specifika Gondwany zalednění i v mladších prvohorách. V permu a triasu jednotná rostlinná společenstva, stejné typy plazů Druhohory éra plazů V mladších prvohorách masivní výstup některých živočichů z vodního prostředí na souš V triasu se některé skupiny vracejí zpět do vodního prostředí Plesiosauři, Ichtyosauři velkých rozměrů Na souši dinosauři, v řekách a jezerech krokodýli V juře a křídě ptakoještěři;vznik savců z drobných plazů Teprve od křídy vačnatí a placentálové Ptáci jurský Archaeopterix Od jury první kostnaté ryby dodnes druhově i individuálně nejpočetnější skupina obratlovců V juře první krytosemenné, od křídy vysoce převládly Mořští bezobratlí hlavně amoniti a belemniti Koncem křídy rozsáhlé regrese, pokles teplot, zdrsnění klimatu Vymřeli dinosauři, amoniti, belemniti, někteří mlži, velká část planktonu
Kenozoikum terciér a kvartér Terciér éra savců Starší třetihory velmi teplé. V mořích moderní hlavonožci sépie, krakatice, chobotnice. Kostnaté ryby. Rychlé vývojové rozrůznění savců. Někteří zpět do vody ochechule, kytovci, ploutvonožci, další do vzduchu (netopýři řádu Chiroptera) Rozsáhlé travnaté plochy býložravci šelmy Hlavní vývojový trend do vzduchu. Adaptivní radiace ptáků. Ale i zde návrat do vody (plování, potápění) nebo na souš (pštrosovití) V mladších třetihorách ochlazení, ve čtvrtohorách zalednění Čtvrtohory Antropozoikum; éra člověka Ochuzení společenstev, přizpůsobení chladnému klimatu Střídání dob ledových a meziledových přežila řada velkých savců, vymřeli až na přechodu do doby poledové holocénu Velké vymírání, 200 rodů velkých savců Prvotní příčinou nebyla činnost člověka, ale změna klimatu Hlavní vrásnění zaznamenaná na území Českého masívu kadomské před prvohorami, kaledonské ve starších prvohorách, variské (hercynské) v mladších prvohorách pro naše území nejdůležitější, a alpinské ve druhohorách a třetihorách, doznívá dodnes Z paleontologického hlediska zajímavé sedimentární formace na území ČM: svrchní proterozoikum (algonkium) v šáreckých buližnících nejstarší nanofosilie kambrium skryjsko-týřovická a příbramsko-jinecká oblast hojné nálezy trilobitů ordovik, silur, devon především Barrandien; enormní množství nejrůznějších fosilií monografické zpracování v Barrandově Systeme silurien du centre de la Boheme karbon černouhelné pánve, především floristické nálezy perm mladší paleozoikum brázd, v boskovické nálezy krytolebců
křída česká křídová pánev hojné mořské fosilie, stratigraficky významný rod Inoceramus a amoniti, z mikrofosilií foraminifery, ostrakodi ze sladkovodních sedimentů cenomanská flóra, pyly a spory miocén bohaté nálezy flóry a fauny především v severočeské pánvi kostry žab a ryb v diatomitech Českého středohoří pleistocén v jeskynních výplních nálezy koster, zubů holocén ve sprašových profilech měkkýší fauna Literatura paleontologie Carroll, R. C. (1988): Vertebrate Paleontology and Evolution. W. H. Freeman and Co. New York. Chlupáč, I. (2002): Geologická minulost České republiky. Avademia. Praha. Lehmann, U. Hillmer, G. (1980): Wirbellose Tiere der Vorzeit. Ferdinand Enke Verlag. Stuttgart. Pek, I. Vašíček, Z. Roček, Z. Hajn, V. Mikuláš, R. (1996): Základy zoopaleontologie. Vydavatelství Univerzity Palackého. Olomouc. Pokorný, V. et al. (1992): Všeobecná paleontologie. UK. Praha. Roček, Z. (2002): Historie obratlovců. Academia. Praha. Špinar, Z. (1960) : Základy paleontologie bezobratlých. NČSAV. Praha. Špinar, Z. (1984): Paleontologie obratlovců. Academia. Praha.
Taylor, T. N. Taylor, E. L. (1993): The biology and evolution of fossil plants. Prentice Hall. New Jersey. Ziegler, V. (2001): Základy paleontologie. Karolinum. Praha.