Botryococcus, Miozän

Palynologie und Mikrovertebrata des Paläozoikums


Die Palynologie ist ein Wissenschaftszweig, der sowohl in der Geologie/Paläontologie aber auch in der Botanik beheimatet ist. Der Begriff leitet sich aus dem Griechischen ab und bedeutet im ursprünglich Sinne die „Lehre vom ausgestreuten Staub“.
 

Im Gegensatz zu den rezenten Forschungen (meist an Pollen, Sporen und Dinoflagellaten), beschäftigt sich die Paläo-Palynologie mit den fossilen pflanzlichen und tierischen organisch-wandigen Mikrofossilien (OWM). 

Palynomorphen sind wichtige Instrumente für die Altersbestimmung von Sedimenten und geben Hinweise auf das Lebens- und Ablagerungsmilieu sowie des Paläoklimas. Die folgenden Beispiele von charakteristischen  Vertretern der aquatischen und terrestrischen OWM stammen aus den aktuellen Forschungsaktivitäten.

Für alle fossilen Palynomorphen gilt, dass sie aus äußerst resistenten organischen Substanzen wie dem Sporopollenin bestehen, die sie weitgehend vor thermischer, chemischer und physikalischer Zerstörung, auch in geologischen Zeitdimensionen gerechnet, schützen. Die ältesten OWM sind bereits aus dem Präkambrium bekannt, wir in der Sektion beschäftigen uns in erster Linie mit den paläozoischen Mikrofossilien vom Ordovizium bis Devon, die aus dem Zeitraum von ca. 490 bis 360 Mio. Jahre vor heute stammen.  

Terrestrische Palynomorphen

Zu ihnen gehören die Sporen und Cryptosporen (eine Sondergruppe der vermutlich ersten Landpflanzen-Sporen) aber auch die Reste von Pflanzen selbst, wie z.B. Kutikulen und Leitbündel (Phytoklasten). Aufgrund ihrer hohen Produktionsrate sind die Sporen/Cryptosporen jedoch weitaus häufiger in den Sedimenten zu finden als die Pflanzenreste.

Cryptosporen sind gesichert seit dem Mittleren Ordovizium (Caradoc) bekannt, die eigentlichen Sporen (Miosporen) treten im Silur auf. Forschungen an frühen tierischen Kutikulen, wie beispielsweise von Arthropoden oder Insekten, spielen zurzeit noch eine untergeordnete Rolle.

Aquatische Palynomorphen

Zu den wichtigsten Vertretern des marinen Phytoplanktons zählen die Acritarchen (zum großen Teil marine Algen-Zysten) und die Prasinophyten aus der Grupppe der Grünalgen. Bekannteste Beispiele sind die Gattungen Cymatiosphaera, Dictyotidium, Leiosphaeridia und Tasmanites.

Die ältesten gesicherten Funde von Acritarchen und Prasinophyten stammen bereits aus dem Proterozoikum. Süßwasserformen des Phytoplanktons spielen im Paläozoikum dagegen nur eine untergeordnete Rolle.

Zu den Vertretern des Zooplanktons werden die Chitinozoen und Scolecodonten gerechnet. Chitinozoen sind ausgestorbene Mikrofossilien unsicherer biologischer Zuordnung, sie treten vom Ordovizium bis zum Devon auf. Scolecodonten werden erstmals seit dem Kambrium beschrieben, es handelt sich hierbei um morphologisch sehr unterschiedlich gestaltete Zähne und Zahnelemente aus dem Kauapparat von frühen Würmern, analog dazu sind sie im Rezenten vor allem von Polychaeten (Borstenwürmern) bekannt.

Methodik

Die ca. 5 – 300 µm großen fossilen OWM werden in der Regel aus feinkörnigen Sedimentgesteinen wie Tonsteinen, Silt- oder Mergelsteinen gewonnen. Zunächst wird das zerkleinerte Ausgangsgestein nach der palynologischen Standardmethode mit Salz- und Flusssäure chemisch aufbereitet, wobei in erster Linie die kalkigen und silikatischen Bestandteile weggelöst werden. Als Produkt bleibt ein organisches Konzentrat (Kerogen) mit den darin enthaltenen figurierten OWM übrig. Diese werden anschließend durch mehrfaches Sieben angereichert, um sie schließlich unter dem Licht- bzw. dem Rasterelektronenmikroskop untersuchen zu können. In speziellen Fällen finden auch Infrarot-, Fluoreszens- sowie konfokale Mikroskopie Anwendung.

Zielsetzung

In aller Regel wird eine qualitiative und quantitative Bewertung der einzelnen Palynomorphengruppen durchgeführt. Die taxonomische Bestimmung der einzelnen Formen erlaubt dem Palynologen eine zeitliche (stratigraphische) Einordnung der untersuchten Sedimente. Die marinen Acritarchen und Chitinozoen sowie die terrestrischen Sporen stellen im Paläozoikum hervorragende Leitfossilien dar. Durch die Analyse der Gesamt-Zusammensetzung der in den Sedimenten überlieferten organischen Komponenten (Palynofaziesanalyse) kann eine Interpretation der zur Ablagerungszeit herrschenden Umweltbedingungen und teilweise auch des Klimas abgeleitet werden. Palynomorphe sind deshalb auch ideale Paläo-Umweltindikatoren und leisten in Kombination mit der Sedimentologie und der organischen Geochemie einen wichtigen Beitrag zur Paläoökologie, Paläoenvironments und des Paläoklimas. In unseren Forschungen sind sie vor allem ein wichtiges Instrument, um terrestrische und marine Sedimente zu charakterisieren und damit die entsprechenden Ablagerungsräume zu vergleichen und ggf. miteinander zu korrelieren.

Jutta Oelkers-Schaefer
Ehemalige Mitarbeiterin Jutta Oelkers-Schaefer

Geschichte

Im Rahmen der Paläozoikumsforschung am Senckenberg Forschungsinstitut hat sich im Laufe der letzten Jahre gezeigt, dass die Forschungsrichtung Palynologie innerhalb der verschiedenen Projekte einen zunehmend größeren Stellenwert einnimmt. So wurde im Zuge der Wiederbesetzung der Stelle des in Ruhestand gegangenen Leiters der Sektion Paläozoologie I, Dr. G. Plodowski, eine wissenschaftliche Neuorientierung vollzogen.

Mit der Einstellung von Dr. R. Brocke zum 1. 10. 2005 wurde die Sektion Palynologie und Mikrovertebrata des Paläozoikums neu gegründet. 

Die bisherigen Sammlungen: Agnathen und Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel, Säugetiere (ohne Kleinsäuger und Messel), Koprolithen, Spuren, Gesteine, Marken, Problematika verbleiben weiterhin in der Verantwortung des jetzigen Sektionsleiters und sind durch die neue Sammlung Paläozoische Palynologie erweitert.

Die ehemalige Sektion Paläozoologie I entstand in den Jahren 1966/67 infolge der Untergliederung der Geologischen Abteilung, damals unter dem Namen Paläozoologie II. Die neue Bezeichnung Paläozoologie I erhielt sie erst im Strukturplan des neuen Direktors, Prof. Dr. F.F. STEININGER. In ihr wurden die Sammlungen fossiler Wirbeltiere, fossiler Schwämme und Kalkalgen, allgemeine Geologie, Altpaläozoikum, Mineralogie und Petrographie betreut.

1969, mit Errichtung der Sektion Mammalogie II in der Zoologischen Abteilung, wurde die wissenschaftliche Bearbeitung der fossilen Kleinsäuger durch diese Sektion vereinbart und als Konsequenz auch die Ausgliederung der fossilen Kleinsäuger aus der Sammlung fossiler Wirbeltiere.

Im Jahre 1974 wurde die Sektion vorübergehend aus der Geologischen Abteilung aus- und unter der Bezeichnung Paläobiologie in die neugegründete Abteilung Paläobiologie und Phylogenie eingegliedert. In ihr wurden weiterhin die fossilen Schwämme und Kalkalgen sowie die fossilen Wirbeltiere betreut, während die anderen Sammlungen in der Geologischen Abteilung verblieben.

Mit dem Ende der Ära W. Schäfer im Jahre 1978 zerfiel die Abteilung Paläobiologie und Phylogenie wieder. Am 1. 4. 1979 wurde mit der Einstellung des Sektionsleiters G. Plodowski die Sektion Paläozoologie II innerhalb der Geologischen Abteilung neu belebt.