Výběrovka 17 Biotické krize a globální ekosystémy v historii Země – část IX. Kenozoikum Rostislav Brzobohatý FinverseFanerozoik Uvolnění životních prostor v oceánech i na kontinetech po K/T krizi = explozivní rozvoj nových skupin organizmů především III. moderní fauny během paleogénu a neogénu v mořích a nových skupin na souši: - oceánský plankton (nanoplankton, foraminifera, radiolária, rozsivky, silikoflageláti) - nové hlubinné společenstvo bentické fauny - žraloci a kostnaté ryby (zcela nahradili biologicky hlavonožce) - savci (země, voda, vzduch), diferenciace podle kontinentů (Austrálie - < vačnatci) Jižní Amerika (< vačnatci, chudozubí, starobylí kopytníci), Afrika, Eurasie (< ostatní + rozvoj primátů), v závěru období vynoření hominidů a dominance rodu Homo - ptáci - ve spolupráci s nimi rozvoj krytosemenné flóry (kvetoucí rostlinstvo,) KENOZOIKUM (65-0 Ma) -Globální ekosystém se od mesozoického výrazně liší -Nehledě na výkyvy – postupné ochlazování = > ostrá klimatická pásma, první známky zalednění – tání – vznik psychrosféry (<10 st.C) -Pokračuje rozpínání oceánského dna – pohyb litosf. desek – pásemná pohoří – vrcholí alpinská orogeneze -Nové oceánské proudy (cirkumantarktický) a změny směrů -V závěru období zalednění – kontinentální ledovce a s tím související migrace flóry a fauny 065_K_Tboundary_3globes Paleogeografie z pohledu polokoulí, hranice K/T Tethys Český masív Yucatán Eocene Paleogeografie středního eocénu Turgajská cesta rozevírání Severního moře 050_Eocene_3globes Pohled na polokoule v eocénu (koncem eocénu výrazné snižování teploty, sezónnost, jižní kontinenty volné, severní moře (Grónsko-Norsko) = mísení studených a teplých vod v oceánech Turgajská cesta (žádná migrace faun mezi Evropou a Asií) Africa North America poč. tvorby polárních čepiček přeruš. komunikace Asie-S. Amerika •V eocénu byla Amerika kompletně separována, Austrálie se oddělila od Antarktidy, Indie ležela jako ostrov v Indiku. Jižní Amerika a Antarktida jsou ještě téměř spojeny. Alpinské vrásnění v Eurasii. Kenozoická desková tektonika 2561_1603 020_Miocene_3globes Pohled na polokoule ve spodním miocénu (Antarktida je pod ledem, na jihu Afriky a J. Ameriky vzniká tundra, severní tundra je pozdější- pliocénní) Miocene Paleogeografie ve středním miocénu Paratethys Drakeova úžina otevřena (cirkumantarktický proud) savany savany •Během miocénu: Atlantik se kontinuálně rozšiřoval, Indie i arabská deska kolidovala s Eurasií = vrcholí alpinská orogeneze (dtto záp. J. a S. Ameriky) • • Cirkumantarktická cesta byla plně otevřená (studený proud) => rozšiřování antarktického kontinentálního ledovce 2561_1603 from: http://www.geo.lsa.umich.edu/~crlb/COURSES/270 both from: http://pubs.usgs.gov/publications/text Model kolise indické a eurasijské desky Impact ejecta at the Paleocene-Eocene boundary Morgan F. Schaller,1* Megan K. Fung,1 James D. Wright,2 Miriam E. Katz,1 Dennis V. Kent2,3 Extraterrestrial impacts have left a substantial imprint on the climate and evolutionary history of Earth. A rapid carbon cycle perturbation and global warming event about 56 million years ago at the Paleocene-Eocene (P-E) boundary (the Paleocene-Eocene Thermal Maximum) was accompanied by rapid expansions ofmammals and terrestrial plants and extinctions of deep-sea benthic organisms. Here, we report the discovery of silicate glass spherules in a discrete stratigraphic layer from three marine P-E boundary sections on the Atlantic margin. Distinct characteristics identify the spherules as microtektites and microkrystites, indicating that an extraterrestrial impact occurred during the carbon isotope excursion at the P-E boundary. We hypothesize that the rapid onset of the carbon isotope excursion (CIE) at the Paleocene/Eocene boundary (V55 Ma) may have resulted from the accretion of a significant amount of 12C-enriched carbon from the impact of a V10 km comet, an event that would also trigger greenhouse warming leading to the Paleocene/Eocene thermal maximum and, possibly, thermal dissociation of seafloor methane hydrate. Indirect evidence of an impact is the unusual abundance of magnetic nanoparticles in kaolinite-rich shelf sediments that closely coincide with the onset and nadir of the CIE at three drill sites on the Atlantic Coastal Plain. After considering various alternative mechanisms that could have produced the magnetic nanoparticle assemblage and by analogy with the reported detection of iron-rich nanophase material at the Cretaceous/Tertiary boundary, we suggest that the CIE occurrence was derived from an impact plume condensate. nordingenGeoMap 250px-Popigai_crater_russia Popigaj – Sibiř, Rusko, impakt 35.7 +- 0.2 Ma, svrchní eocén, prům. impaktu cca 8 km, prům. kráteru = 100 km images Russia geography geology MapPar5 Paleogeografie mediteránní oblasti a Paratethys ve středním miocénu J. Morava Městečko Ries (Bavorsko) v kráteru po impaktu před 14,9 miliony let, vltavíny Orogény v neogénu Messinská krize (kombinace klima/tektonika): •Během posledních 20 Ma: •- Arabská deska naráží na eurasijskou, blokuje spojení Středozemní oblasti s Indikem •- Mediterrán se stává epikontinentálním mořem spojeným úzkým průlivem jen s Atlantikem -I toto spojení se periodicky uzavírá vlivem • posunu africké desky k severu • ~ 6.0 - 5,5 Ma = úplné uzavření Gibraltaru vede • k vysušování mediterránní oblasti, • popř. opakované vysoušení a • zaplavování -4,8 Ma návrat mořského režimu • prostřednictvím Gibraltaru • • cartoon copy 100 x větší než Viktoriiny vodopády Pleist Paleogeografie v pleistocénu kontinentální ledovec kontinentální ledovec tundra tajga prérie pampy stepy Recent Dnešní obraz planety 18F050v4 Pokud by se zachovaly (nezachovají se) současné trendy tektoniky desek, pak: 16_35 Křivka globálních klimatických změn během kenozoika ovidweb 65 Ma 34 Ma recent Událost na hranici eocén/oligocén – „grand copoure“ saalianglaciation Rozšíření kontinentálního ledovce v Evropě – střední pleistocén Život v kenozoiku str Bažinaté lesy severní polokoule v eocénu tisovce Nyssa palmy Fynbos Fynbos – dnešní porost Jižní Afriky – analog převládající vegetace v oligocénu ? Fynbos2 Fynbos3 Fynbos4 Fynbos5 Fynbos thumbMaxFull Taxodium dubium, neogén, vídeňská pánev sequoialeaf Sequoia affinis, neogén, Kalifornie Gllyptostrobuseuropeus Glyptostrobus europaeus neogén, Podkrušnohoří Typičtí zástupci jehličnanů neogénu str str str str str Platanus cuneiformis, sv. křída, Kunštát Alnus julianiformis, miocén, Březno u Chomutova Acer tricuspidatum, miocén, Bílina Comptonia acutiloba, miocén, Bílina Juglans acuminata miocén, Mor. N. Ves Ukázky flóry kenofytika Mořský plankton a bezobratlí nKokolitky, rosivky, dinoflageláti obnovují po K/T krizi diverzitu – rozvoj fytoplanktonu nForaminifera jak planktonní (Globigerinida) tak bentická opět rozrůzňují a hrají i horninotvornou roli (např. numuliti v tethydní oblasti) nKoráli (Hexacoralla) se stávají dominantní útesotvornou skupinou nBivalvia a gastropoda nabírají na četnosti nEchinoidea evolvují do nových forem, zvyšují svoji diverzitu Coccolithuspelagicus CocclithusDetail Coccolithus pelagicus, miocén Obnovený rozvoj fytoplanktonu: -Coccolithophyceae – kokolitky -Sillicoflagellata – silikoflageláti -Bacillariophyceae - rozsivky kokosféra kokolit Kokolitky, fytoplankton, jednobuněční bičíkovci, kalcifikované šupinky ne dravec Archicebus achilleus Xijun Ni et al. (2013) Čína, eocén, ~ 55 Ma, Tarsiida nature12200-f3_2 nature12200-f2_2 nature12200-f1_2 Lebka + čelisti Lebka, části páteře, pánev Levá (a, b) a pravá (c, d) končetina tomografie Zatím nejbazálnější známý člen tarsiiformního kládu. Podporuje hypotézu, že časní primáti byli pravděpodobně diurnální, arboreální a primárně insektivorní savci velikosti současných lemurů. Haplorhini Eosimias1 Eosimias2 Eosimias3 Eosimias – Jv. Asie, 45 Ma, většina autorů považuje tyto fosilní primáty za nejstarší anthropoidy čelisti tarzální kůstky rekonstrukce darwinius_masillae ida_earliest_ancestor_fossil Darwinius masillae, eocén , Messel, ~ 47 Ma, (čeleď Notharctidae) samička, obsah žaludku = ovoce, anatomie zachována perfektně (i ochlupení). Nemá osteologické znaky sdílené lemury a tarsiidy (např. čistící dráp na druhém prstu), zatímco dlátovité přední zuby s vloženými špičáky a hlezenní kost v kotníku odhaluje vztahy k vyšším primátům. Jde podle většiny autorů o přímého předka anthropoidů. Chybí však kostní přepážka v oční jamce, kterou většina antropoidů má. 624px-Darwinius_radiographs rentgen Catopithecus Catopithecus brownii, antropoid, sv. eocén, Egypt (Fajum), ~37 Ma, má už postorbitální septum jako všichni primáti se žlutou skvrnou na sítnici (septum drží očnici, ž. skvrna = koncentrace fotorecepčních buněk) => výrazné zlepšení zraku, ostrý (nerozmazaný) asi dichromatický. Simiiformes (Anthropoidea) Catopithecus brownii Vazby (?) na čel. Eosimiidae (stř. eocén jv. Asie – Čína , Thajsko) => antropoidi pocházejí z Asie (?) Oligocene primates from China reveal divergence between African and Asian primate evolution Xijun Ni,1,2* Qiang Li,1,2 Lüzhou Li,1 K. Christopher Beard3,4 Profound environmental and faunal changes are associated with climatic deterioration during the Eocene-Oligocene transition (EOT) roughly 34 million years ago. Reconstructing how Asian primates responded to the EOT has been hindered by a sparse record of Oligocene primates on that continent. Here, we report the discovery of a diverse primate fauna from the early Oligocene of southern China. In marked contrast to Afro-Arabian Oligocene primate faunas, this Asian fauna is dominated by strepsirhines. There appears to be a strong break between Paleogene and Neogene Asian anthropoid assemblages. Asian and Afro-Arabian primate faunas responded differently to EOT climatic deterioration, indicating that the EOT functioned as a critical evolutionary filter constraining the subsequent course of primate evolution across the Old World. Science06 May 2016 : 673-677 Proconsul Proconsul2 Proconsul, hominoid, 18 Ma – stadium vedoucí k hominidům SCIENCE VOL 306 19 NOVEMBER 2004 Pierolapithecus catalaunicus, nedávno objevený hominid, 13 Ma, pozice blízko štěpení lidoopů 12-08_PierolapithecusCatalaunicus skullA F6_large Pierolapithecus Sahelanthropus Sahelanthropus2 Sahelanthropus, hominidní znaky: řezáky a dolní tvář, záp. břeh jezera Čad, 6.5 Ma mozek ~ 380 cm2 „Toumai“ Orrorin Orrorin2 Orrorin tugenensis, 6 Ma, první bipédní (?) hominid – viz femur (= úsvit podčeledi Homininae) femur I10-36-familytree Klimatická hypotéza – východoafrický rift, vznik S-J pohoří, rozdělení populací hominidů na východní a západní, na V ústup deštných pralesů a vznik savan = bipedie a vývoj k Homo, na Z pralesy a šimpanzi zůstávají na stromech (ovšem Ardipithecus je nalézán i v lesních společenstvech) Sahelanthropus Orrorin2 Ardi paranthropus-aethiopicus-300-238-8 images 640px-Homo_habilis images 2 různé strategie pro život v savaně Monkeys 3 Monkeys 4 Human 4 Australopithecus afarensis Paranthropus - robustní australopitekus hledání nekvalitní potravy, velké tělo, masivní lebka a čelisti Homo - hledání kvalitní potravy, maso, hlízy, velký mozek, rozsáhlé používání nástrojů Tertiary period Australopithecus afarensis australopithecus-sediba-site-289-374-19 australopithecus-sediba-285-188-8 location-of-kenya-299-149-6 black-skull-discovery-map-299-354-28 Kenyanthropus platyops Kenya (potrava: traviny, jejich semena i oddenky a podobně), Australopithecus sediba paranthropus-aethiopicus-300-238-8 „Paranthropus“ aethiopicus Home Habilis map of the likely Homo habilis geographic range Homoerectus Homo erectus Australopithecus Australopithecus (Paranthropus) robustus 1,95-1,78 Ma Stable carbon isotope, and dental microwear texture data for two individuals of Au. sediba, 2-million-year-old hominins from South Africa, show that they consumed a mostly C3 diet that probably included harder foods, and both dicotyledons (for example, tree leaves, fruits, and wood or bark) and monocotyledons (for example, grasses and sedges); this diet contrasts with previously described diets of other early hominin species. Další z možných interpretací vývoje hominidů (Samadhi 2014) Viz nové nálezy u Ledi Geraru, 2.8 Ma HomFlores HomFlores5 HomFlores2 Homo floresiensis – vymírá před 12. 000 lety ! Názory: -? trpasličí forma větve Homo erectus - ? trpasličí forma H. sapiens - nebo kreténská forma H. sapiens – (hypothyreoidismus, nannocephalie)) - samostatný druh (viz kosti chodidla vpravo) H. floresiensis H. sapiens H H. floresiensis H. sapiens Redating_graphic Údaje genetiků a paleoantropologů se sbližují Nature 489, 7416, 2012 220px-Kibish_formation_area_of_archaeology_dig imagesCA1ZH2HZ Omo Kibish, Etiopie lokalita Lebka H. sapiens Evolution et migrations de l'homme depuis 2 millions d'années Figure 1. Homo floresiensis in the context of the evolution and dispersal of the genus Homo. a, The new species as part of the Asian dispersals of the descendants of H. ergaster and H. erectus, with an outline of the descent of other Homo species provided for context. b, The evolutionary history of Homo is becoming increasingly complex as new species are discovered. Homo floresiensis (left) is believed1 to be a long-term, isolated descendant of Javanese H. erectus, but it could be a recent divergence. 1, H. ergaster/African erectus; 2, georgicus; 3, Javanese and Chinese erectus; 4, antecessor; 5, cepranensis; 6, heidelbergensis; 7, helmei; 8, neanderthalensis; 9, sapiens; 10, floresiensis. Solid lines show probable evolutionary relationships; dashed lines, possible alternatives. vel. mozek, emoce, řeč + „denisovan“ (spolu s neadertálci společná větev, ~ 40. 000 let]) Fig. 2. Key sites and first appearances in the dispersal of early Homo from Africa. 4 JULY 2014 • VOL 345 ISSUE 6192 sciencemag.org SCIENCE Age, (Ma) Morphology/Variation Behavior/Ecology 1 2 3 4 Earliest Homo erectus Relatively elongated hind limb Strong terrestrial bipedality Prolongated life history Increasing tool-kit innovation/diversity Cooperation around hearth and shelters Cooperative foraging and dietary expansion (large animals; underground plants) Stone flaking and transport Initial dietary expansion Reduced face and teeth Larger brain and body Highly encephalised brain Increased intraspecific body size Earliest Homo Fig. 3. Evolutionary timeline of important anatomical, behavioral, and life history characteristics that were once thought to be associated with the origin of the genus Homo or earliest H. erectus. Substantially reduced face and teeth 4 JULY 2014 • VOL 345 ISSUE 6192 sciencemag.org SCIENCE F2 The oldest known fossil of our genus comes from en evolutionary hotspot in Ethiopia, a place already known as home of Australopithecus (Lucy), the oldest stone tools and younger Homo species. Ledi-Geraru, 2.8 Ma (samozřejmě s velkou debatou) Science, March 2015 Homo naledi, 45 kg, 150 cm, bipedální, pánev a ramena cca Australop., nohy spíše Homo, stáří - asi mladší než 3 Ma, ?? Nejstarší Homo, slepá vývojová větev ??, (Lee Berger 2013), V oblasti lokalit Swartkrans a Sterkfontain Hn Plutonium from atomic weapons testing, found in soil beginning in 1951, could mark the Anthropocene. Použité prameny: Benton, M.J., 1997: Vertebrate Palaeontology. – Chapman & Hall, pp.452. London. Courtillot, V., 1999: Evolutionary Catastrophes, The Science of Mass Extinction. – Cambridge University Presss, pp.173, Cambridge (UK). Gould J.S. (ed.), 1998: Dějiny planety Země. – Knižní klub, Columbus, pp. 256, Praha. Hallam, A., Wignall, P.B., 1997: Mass Exctinctions and their Aftermath. – Oxford Univ. Press, pp. 320. Oxford. Kalvoda, J., Bábek, O., Brzobohatý, R., 1998: Historická geologie. – UP Olomouc, pp. 199. Olomouc. Lovelock, J., 1994: Gaia, živoucí planeta. – MF, MŽP ČR, Kolumbus 129, pp. 221. Praha. Margulisová, L., 2004: Symbiotická planeta, nový pohled na evoluci. – Academia, pp. 150. Praha. Paturi, F. X., 1995: Kronika Země. - Fortuna Print, pp. 576. Praha Pálfy, J., 2005: Katastrophen der Erdgeschichte – globales Aussterben ? – Schweizerbart. Ver. (Nägele u. Obermiller), pp. 245, Stuttgart. Pokorný, V. a kol., 1992: Všeobecná paleontologie. – UK Praha, pp. 296. Praha. Raup, D.M.,1995: O zániku druhů. – Nakl. LN, pp.187. Praha. Internet – různé databáze (především obrazová dokumentace)