výběrovka 2019 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 (1-2) kompletně separována, Austrálie (3) se oddělila od Antarktidy, Indie (4) ležela jako ostrov v Indiku. Jižní Amerika a Antarktida jsou ještě téměř spojeny. Alpinské vrásnění (5) v Eurasii. Kenozoická desková tektonika 2561_1603 1 2 3 4 5 turgaj. c. 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 (1) se kontinuálně rozšiřoval, Indie i arabská deska (2) kolidovala s Eurasií = vrcholí alpinská orogeneze (dtto záp. J. a S. Ameriky) (3) • • Cirkumantarktická cesta (4) byla plně otevřená (studený proud) => rozšiřování antarktického kontinentálního ledovce 2561_1603 1 2 3 4 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 - Science 354 (2016) 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 of mammals 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. Impakty 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 Městečko Nördlingen v kráteru Ries (Bavorsko),impakt před 14,9 miliony let, vltavíny Naturraum_Ries g_1017965_191742_2721752711 ----- a bližší pohled Map-of-all-confirmed-impact-structures-impact-ejecta-layers-and-impactite-erratics Ries Steinheim Suevite-grey-in-contact-with-the-underlying-mainly-sediment-derived-Bunte-Breccia D-7-79-194-267_Nördlingen,_Turm_der_St_Georgskirche_von_Nordwesten Suevit – roztavený a utuhlý horninový materiál po impaktu Nördlingen – kostel ze suevitu Ries MapPar5 Paleogeografie mediteránní oblasti a Paratethys ve středním miocénu J. Morava 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 Messin (Medit. oblast) Doklady propojení S. aj. Ameriky se začínají objevovat již před 10 Ma. Pleist Paleogeografie v pleistocénu kontinentální ledovec kontinentální ledovec tundra tajga prérie pampy stepy Recent Dnešní obraz planety 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 Hranice eocén/oligocén 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 (viz dále) 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 LD 350-1 is a fossil hominin mandible fragment discovered in 2013 at the Ledi-Geraru site. It was stratigraphically dated to 2.80 to 2.75 million years old Homo 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 Figure 1 | Skull-shape differences. Structural differences in ancient skulls can illuminate evolutionary steps. Replica casts of the original skulls are shown. a, A skull found in Sima de los Huesos, Spain, that is around 430,000 years old12 is thought to represent an early form of Neanderthal. The Sima cranium exhibits some traits observed in more-recent Neanderthals, such as the characteristic Neanderthal brow-ridge shape, but also retains some more ancestral features not seen in later Neanderthals, such as a broader face and smaller average brain size. b, An approximately 60,000–40,000-year-old skull16 from La Ferrassie, France, is an example of a late Neanderthal. c, Hublin et al.1 and Richter et al.2 report approximately 350,000–280,000-year-old fossils from Jebel Irhoud in Morocco that could represent an early stage in Homo sapiens evolution. The facial shape of a Jebel Irhoud fossil previously discovered at the site5 shows similarities to the structure of more-modern humans, such as the presence of delicate cheekbones. However, the shape of the braincase (the section of the skull enclosing the brain) is archaic in form, and has an elongated shape that is less globular than the structure of more-modern H. sapiens. d, An approximately 20,000-year-old H. sapiens fossil16 from Abri Pataud, France, has a globular braincase. Scale bar, 5 cm. a b c d Hn Hs The News & Views article ‘Palaeoanthropology: On the origin of our species’ by Chris Stringer and Julia Galway-Witham (Nature 546, 212–214; 2017) Jebel Irhoud (Maroko) Společná cesta Hn a Hs (~ 400, 000 let) Homo-luzonensis-818x490 d41586-019-01152-3_16646704 Homo luzonensis (Filipiny, 3 jedinci, 50 000 let, velikost – hobit) lokalizace zuby (stol., třen.) článek prstu (noha) We identified a mosaic of features including facial, mandibular and dental morphology that aligns the Jebel Irhoud material with early or recent anatomically modern humans and more primitive neurocranial and endocranial morphology. In combination with an age of 315 ± 34 thousand years (as determined by thermoluminescence dating)3, this evidence makes Jebel Irhoud the oldest and richest African Middle Stone Age hominin site that documents early stages of the H. sapiens clade in which key features of modern morphology were established. Furthermore, it shows that the evolutionary processes behind the emergence of H. sapiens involved the whole African continent. New fossils from Jebel Irhoud, Morocco and the pan-African origin of Homo sapiens Nature 546, 289–292 (08 June 2017) bez názvu Mislia Cave (Israel) – Homo sapiens, 177-194.000 let (nejstarší nález mimo Afriku!!!!) HSapIzrael Nature (2018) F1_large 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) Plutonium from atomic weapons testing, found in soil beginning in 1951, could mark the Anthropocene. Fig. 4. Representative ossa coxae, in lateral view, from left to right, of Au. afarensis (AL 288-1), Au. africanus (Sts 14), Au. sediba (MH1), and H. erectus (KNM-WT 15000). The specimens are oriented so that the iliac blades all lie in the plane of the photograph (which thus leads to differences between specimens in the orientation of the acetabula and ischial tuberosities). MH1 possesses derived, Homo-like morphology compared to other australopithecines, including a relative reduction in the weight transfer distance from the sacroiliac (yellow) to hip (circle) joints; expansion of the retroauricular surface of the ilium (blue arrows) (determined by striking a line from the center of the sphere representing the femoral head to the most distant point on the posterior ilium; the superior arrow marks the terminus of this line, and the inferior arrow marks the intersection of this line with the most anterior point on the auricular face); narrowing of the tuberoacetabular sulcus (delimited by yellow arrows); and pronouncement of the acetabulocristal (green arrows) and acetabulosacral buttresses. www.sciencemag.org SCIENCE VOL 328 9 APRIL 2010 203 RESEARCH ARTICLES Downloaded from www.sciencemag A. afarensis A. africanus A. sediba H. erectus 487274c-i1_0 Femur A. afarensis Evidence for symbolic behaviour, such as shell beads, appeared at least 80,000 years ago in southern Africa. This behaviour then seemingly disappeared and did not return until roughly 20,000 years ago — when humans with cultural links to modern San hunter-gatherers began to produce engraved bones and other complex artefacts. Nature, 488, 7410, 2012 488133a-i1_0 Korálky (náhrdelník z mušlí) staré 44 000 let, Jižní Afrika. Picture of the The Misliya-1 left maxilla jawbone. Their team discovered the jaw fragment in 2002, in Misliya Cave, the highest of Mt Carmel’s caves. It is just a few kilometres away from the Skhul cave, one of the sites where the 80,000–120,000-year-old remains were found in the 1920s and 1930s. Using several different methods, the team estimates the jaw and teeth to be 177,000–194,000 years old. (Nature 7684, 2018) Homo sapiens, Mislia Cave (Israel), 177-194 Ka, nejstarší nález mimo Afriku Stř. Čína – Čínské sprašové plató, Quin-Ling Mts., nástroje homininů, 2.1 Ma – nejstarší doklady mimo Afriku Compared with brain organoids grown from ordinary human cells (top), those with a Neanderthal gene variant (bottom) differ in appearance and behavior F1_large Science 2018, 360/6395