Biotické krize a globální ekosystémy v historii Země - část III.
Kambrium
Rostislav Brzobohatý
Hen-výběrovka 09
FANEROZOIKUM
kambrium
-----------HanamsKa sne (
ai messinská krize (-6 Ma)
s &
c Beringia x ^
~j Maj impakt Ries (Bavorsko)
4Řs
cP
homínidi
O   g   <" x
m o — c
LU -
impakt Chixulub (jz. Mex. záliv)
rozvoj kostnatých ryb, ptáků, savců
65-
12 15
25% živoč. čeledí
ra i
if
o
jí
ä
■flS > O
rozevíraní ATLANTIKU
51 č
■I O f
CE ai
1™
v
rozvoj mořské i suchozemské fauny
_ >
3   3     ■ :
O o o
2 « GONDWANA/LAURUSIE
kontinenty ve sv. jufe
250
Oceán TETHYS Rozpad PANGEI
1
IV. -20% živoč. čeledí
o
N
O
<x tu
PANGEA
Ml, -50% živoč. čeledí -90% všech druhů
Sibiřské platóbazalty
c o
-q
3 >
S5 -a
O
N '—< O
W
0- in
u c >. o
s«
(D-C C OJ O
o
ZALEDNĚNl Ott. kont.)
impakty (?2)
	
—	
	MC
ra	3
(0	ra
O	iň
	O
B	B
q-	
v)	
-ra c o ,N
OOOJíO
E-* E E 'E v Q-íj
V vř
kontinenty ve sv permu
II. -25% živoč. čeledi ;>
Viljuj platóbazalty
»ra Laurusie
I
■ ZAlEDNÉNl
|s
"O "O
* Gondwana
CD
I. -20% živoč. čeledí
č rozvoj rybovitých 15 obratlovců E >
S
TJ ■
E
£ čelistnatci
o
LU
■to
I>
O ÍO
LU
O
3
z
o —i
o
v
c
E fl) ■ o
& planeta c 2 a>  r m CL
— 3 <0
* zelená
	>>
	c
	h wa
o	2T
>	ä i
	ra
	c
»u	cé\
o # o
rozvoj bezčelistnatých rozvoj bezobratlých
.535
ra
■St °
j3
E ta
kontinenty v ordoviku
jftos(Kanada) issttss ,Äse'
to
I
i (Cína) fosfogenní událost
SKELETONIZACE
Chordata, Vertebrata všechny kmeny bezobratlých
« (0
li
^ Q.
to '—■
domi-| nujici flóra
Bkrize
V.vymírání
IV.vymírání
III.vymírání
II.vymírání
I.vymírání
100-
T
K
Pliocene M.. Miocene
U. Eocene
Maastrichtian
Cenomanian Aptian
Tithonian
V.
Vztah masových vymírání (tučné šipky) a drobnějších decimací globální diverzity
CO
CD
£
co o
"o> o
o
CD
CD
200-
300-
400-
500
Tr
D
O
Cm
Pliensbachiart
IV.
3 III.
Stephanian L Šerpu khovian
II.
U. Silurian Ashgillian
I.
----M. Caradocian
---U. Arenigian
g, — Trempealeauan Ě--L. Dresbachian
U. Botomian
O
d t/i -Q O
18H 16 141210864 2-
-40
\ Oxid uhličitý
\ kyslík
O2 dnes
■
1 1 t
30
i f t i ti*/
-20
CO2 dnes
Camb. Ord.
Ma
500
Dev
Carb.
Pe,
Tri.
Jur.
Cret. Cen.
-10
0
300
100
o
Kolísání obsahu O2 a CO2 v atmosféře během fanerozoika (poslední půl miliardy let a vztah k současnému stavu)
Fanerozoikum: intenzita vulkanizmu a kolísání teplot,
mořské hladiny, O2 a CO2
Solarstrahlung
co2
0.36
0.036
kontinentaler Vglkanismus
warm kalt
PräKambrium
Kam br íl.-m Ordov
Mio. J. 600
500
Meeresspiegel
Silur
Devon
400
Karbon Perm
300
submarií
Land
mittlere globale Temperatur
Meer
Jura
Kreide
■
200
100
ismus
Tertiäi lund Quafiäi
Hromadné vymírání I.        II.      III. IV. V.
3 faunistické skupiny ve fanerozoiku podle Sepkoskiho a jejich vrcholy: 1. - kambrická (modrá), 2. - paleozoická (červená) a 3. - moderní (zelená)
Diverzita (rozrůzněnost) mořských živočichů v historii Země a episody masového vymírání I. - V.
FIGURE 10-84 Diversity of marine animals compiled from a database recording first and last occurrences of more than 34,000 genera. The graph depicts five major episodes of mass extinction (global extinctions over a short span of geologic time).    (Adapted from
Sepkoski, J. J., jr. 1994. Geotimes
Geologic time in millions of years 39(3):15-17.)
___: i:____. i^.
KAMBRIUM
(542 - 488 Ma)
Kambrium - rozpad Rodinie, největší kontinent Gondwana
m,y. 500
510
Q
LT
O
520 -530 -540 -
55U 5C0 570 -500 -590 -600 -
E <
o o
M O CC LD
n
LU
C
.2
-Q C
Pozice faun a lokalit okolo hranice proterozoikum/fanerozoikum
Burgess Shale fauna
Cliengjiang fauna
>oungest Ediaicaran fossil, 533 m.y. old
Small shelly fauna
Eúiacaran Fauna
□
□
□
Život v kambriu
• Báze kambria je většinou geologicky lehce zjistitelná podle nástupu pevných částí fosílií (schránky, kostřičky). Biomineralizace -skeletonizace, její příčiny (viz dále).
• Mluvíme o „kambrické explozi" (ano nebo ne - srv. např. Tanganika, sarmat)
• V kambriu nastupují všechny kmeny s tvrdými elementy (? s výjimkou mechovek) a i četné bez pevných částí (problém zjištění?).
Evoluční výhoda schránek a koster:
1. Podpírají svaly, etc.
2. Ochrana vůči prostředí, predátorům
3. Pomoc (opora) při pohybu
Možné vysvětlení nástupu skeletonizace:
- Vysoký obsah solí ve vodách + obrana = detoxikace
- Zvyšující se obsah kyslíku v prostředí a možnost jeho využití pro energeticky náročnou biochemii (srovnání: v dnešních prostředích s nízkým obsahem kyslíku žijí jen malé měkotělé organizmy).
- Stavba těla (12 - buněk)
Okolo hranice Prz/Cm se objevuje tzv. „tomotská fauna": S
- drobné (1 - 5 mm) fosfatické schránky, většinou neznámého systematického zařazení a příbuznosti.
- tvar: většinou trubičky, ostny, kuželovité nebo destičkovité fosílie
- zástupci tomotské fauny mizí během kambria.
ABC
D E F
FIGURE 10-13    Late Precambrian and Early Cambrian shell-bearing fossils from Siberia. (A)
Anabarella, x20, a gastropod; (B) Camenella, X18, affinity uncertain; (C) Aldanella, X20, a gastropod; (D) sponge spicule, X30; (E) Fomitcbella, X45, affinity uncertain; and (F) Lapworthella, X20.   (After Matthews, S.J. and Missarzhevsky, V. V.J. 1975. Geol. Soc. London 131:289-304.)
Další ukázky tomotských zkamenělin, Sibiř
Protohertzina
Anabarites sp., proterozoikum/kambrium, Sibiř, v hornině a rekonstrukce
Iv^lllV^l    VlllltV IHUL1JVI
i   v. t w A    * f « vr vr *
v--J
bezopornatí ramenonožci
starobylí plži
hyoliti
trilobiti
Y 400
c g)
I
Y 200 s
•u
S
N C
<ŕ
Jura
Kreide i—
Tertiär
0
Erdgeschichtliche Zeiten
Kambrická (1. fauna)
Diverzita rodu mnohobunecnych v kambriu (Sepkoski 1992)
a* c
o
<D
600-
Geologic Time
Archeocyáti (příbuzní živočišných hub) - stavitelé spodnokambrických útesů
Parieties
FIGURE 10-
Longitudinally cm in height. (B archaeocyathan vesicular inner via
The archaeocyathan skeleton. (A)
uted cup of an archaeocyathan, about 6 Transverse section of a nonfluted
laving closely spaced parieties and   x^i*i i 'j_o r ■ .        ■     ■   .     •■       ■ o
n. (Maximum diameter is 4 an.) Řez biohermou archeocyátů s mezerní hmotou kalcimikrobů,
spodní kambrium, lemdadské souvrství, Vys. Atlas, Maroko
Stavba schránky archeocyátů je podobná poriferám nebo láčkovcům (korálům)
Hyolitha, mořští, dnes k měkkýšům, rozvoj v kambriu, vymírají ve stř. permu
Hyolithes sp., kambrium, Utah
Haplopherensis reesei, kambrium, Utah
Fosílie, burgesské břidlice, stř. Cm Britská Kolumbie, Kanada
Odontogriphus omalus, kmenová skupina pro měkkýše nebo pro všechna lofotrochozoa(?)
•Brachiopoda:
•Dvouchlopňová schránka, filtrátoři
Trilobita
Sao hirsuta, střední kambrium, Skryje
Conocoryphe sulzeri, střední kambrium, Jince, barrandien
Olenellus fowleri, Spodní kambrium, Lincoln County, Nevada
Ptychoparia striata střední kambrium Jince, barrandien
•Echinodermata (ostnokožci):
•Druhoústí s 5-ti četnou symerií, vápnitými schránkami, specielní rozvod vody (ambulakrální soustava)
•Většina kambrických ostnokožců měla stonek (přísedlí)
Gogia sp., stř. kambrium, House Range,Utah.
Eocrinoidea (kambrium-silur) patří k časným zástupcům ostnokožců.
Živočichové burgesských břidlic (rekonstr.)
Úsvit arthropodů - kladogram, vztahy
Živočichové burgesských břidlic
Neznámá příbuznost
Živočichové burgesských břidlic
Rekonstrukce života během sedimentace burgesských břidlic (střední kambrium, Britská Kolumbie)
Vetulicolia - spodní kambrium, Cína, nový kmen živočichů blízký předkům strunatců (žaberní štěrbiny etc.), detritofágní nekton,
Three vetulicolians. Front to hack: Vetulicola, Xidaioon, DuLazoon
OUR FAMILY AND OTHER ANIMALS
Cathaymyrus diadectus, sp. Cm, Jünan, Čína
Vertebrata
nastupují rovněž už ve sp. Cm.
Myllokunmingia jeví podobnosti s recentními sliznatkami
Haikouichthys pak spolu s eukonodonty je řazena na počátek nástupu bezčelistnatců (Agnatha)
Myllokunmingia fengjiana, Haikou, Čína, sp. Cm
rekonstrukce
otisk
Haikouichthys ercaicuensis, Haikou, Čína, sp. Cm
Průběh života v kambriu
Kambrický ekosystém
Dominant animals: Trilobites, Worms, Inarticulate brachiopods Dominant life modes:
Slow, surface-dwelling detritus feeding Few filter feeders, herbivores or carnivores Few burrowers or swimmers
Local Diversity:
~ 7 species in stressed zones ~13 species in near shore regions -20 species in open marine
Kambrium - souhrn
Explosívní vývoj (Gould: nestálost genetických kontrolních mechanismů + volné niky, poté upevnění genetické paměti - variace na dané téma)
Fosfogenní událost, vzrůst O2, biomineralizace, skeletonizace
Nový ekosystém moří: vznik úplné potravní pyramidy (diverz.
fytoplankton + radiace zooplanktonu = rozvoj heterotrofie a velkých konzumentů
Specializace způsobů života:
potrava: dravci, filtrátoři, spásající organizmy, detritofágové etc. pohyb: plankton, bentos (sesilní, vagilní), nekton (nedokonalý)
Systematika: převládají skupiny, jejichž rozkvět je vázán na kambrium, a které poté výrazně ustupují a hrají již malou roli =1. kambrická fauna V závěru kambria je 1. fauna ve vlnách redukována
Vymírání:
Ve svrchním kambriu - nejméně 2 vlny redukce fauny Mizí:
- tomotská fauna, řada čeledí trilobitů a loděnkovitých,
- již dříve archeocyáti,
- ovlivněny jsou však všechny skupiny především 1. fauny
Redukce fauny je spojena s
- transgresí a následující regresí (stres v šelfových prostředích)
- vyšší tvorba černých břidlic (anoxie u dna)
- delta C13 poklesl = odraz poklesu produktivity fytoplanktonu
O krizi koncem kambria víme poměrně málo.
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. 2S6, 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., 199S: Kronika Země. - Fortuna Print, pp. 576. Praha.
Pálfy, J., 200S: 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., 199S: O zániku druhů. - Nakl. LN, pp.187. Praha.
Internet - různé databáze (především obrazová dokumentace)