Der Burgess-Schiefer
Fossile Beweise
Mineralisierte Skelette
Die frühen Die Aufzeichnung der kambrischen Explosion basiert auf Fossilien – hauptsächlich dem Auftreten mineralisierter Skelette und komplexer Spurenfossilien. Die typisch winzigen Skelettelemente aus dieser Zeit werden „kleine Shelly-Fossilien“ genannt. Diese stellen eine sehr unterschiedliche Auswahl an Skleriten, Spicules, Röhrchen und Muscheln dar, die auf verschiedene Tierarten hinweisen. Leider sind viele der Fossilien nach wie vor wenig bekannt und lassen sich nur schwer in bekannte taxonomische Gruppen einordnen.
© Schwedisches Naturkundemuseum. Fotos: Stefan Bengtson.
Frühe Röhrentiere. 1, Cloudina, eines der frühesten Tiere mit amineralisiertem Skelett, verstärkt mit Calcit (spätes Neoproterozoikum). 2, Aculeochrea, mit einem aragonitverstärkten Rohr (präkambrisch-kambrische Grenzbetten). 3, Hyolithellus, ein Tier, das seine Röhre mit Calciumphosphat (frühes Kambrium) verstärkt. 4, Olivooides, möglicherweise ein thecate Scyphozoan Polyp. 5, Embryo von Olivooides vor dem Schlüpfen. Maßstabsbalken = 0,1 mm.
© Schwedisches Naturkundemuseum. Fotos: Stefan Bengtson.
© Schwedisches Naturkundemuseum. Fotos: Stefan Bengtson.
Vor etwa 521 Millionen Jahren tauchten Trilobiten erstmals im kambrischen Fossilienbestand auf. Diese gepanzerten Tiere hatten drei dorsale Shelly-Teile – ein Cephalon (Kopf), einen segmentierten Thorax (Körper) und ein Pygidium (Schwanzabschnitt). Trilobiten wurden schließlich zu einer der allgegenwärtigsten Gruppen von Wirbellosen im paläozoischen Meer. Sie überlebten fast 300 Millionen Jahre und ihre Fossilien können vom Kambrium bis zum Perm gefunden werden.
Eine frühe (niederkambrische) Trilobitenart, Eoredlichia takooensis aus Emu Bay Shale, Kangaroo Island, Australien. Probenlänge = 6 cm.
© Royal Ontario Museum. Foto: David Rudkin.
Spurenfossilien und die Revolution des Kambriumsubstrats
Spurenfossilien werden auch in frühkambrischen Gesteinen erheblich komplexer und vielfältiger. Während des späten Ediacaran erzeugten Metazoen nur einfache horizontale Spuren auf der Oberfläche des Meeresbodens. Ab dem Kambrium begannen die Tiere, vertikal durch die Sedimente zu tunneln und zeigten ein vielfältigeres Verhalten. Dies lieferte indirekte Beweise dafür, dass sich bereits mobile Bilaterianer mit differenzierten Geweben und Organen entwickelt hatten.
Frühkambrische Spurenfossilien. Treptichnus pedum aus dem niederkambrischen Mickwitzia-Sandstein, Schweden (Swedish Geological Survey, Uppsala). Maßstabsbalken = 1 cm.
© Universität Lyon 1. Foto: Jean Vannier.
Der Aufstieg dieser Bilaterianer veränderte dauerhaft die Natur des Meeresbodens, ein Ereignis, das allgemein als kambrische Substratrevolution bezeichnet wird.
Während des Präkambriums blieben die oberen Schlamm-, Sand- oder Schlickschichten auf dem Meeresboden dank Bakterienmatten, die die Oberfläche bedeckten und stabilisierten, relativ fest. Diese Matten dienten auch als Hauptnahrungsquelle für Ediacaran-Organismen, die am Meeresboden grasen können (siehe Kimberella). Die grabenden Tiere des Kambriums konnten durch die mikrobiellen Matten tunneln, das darunter liegende Sediment aufwirbeln und es suppiger machen. Die Gräber haben möglicherweise mit dem Tunnelbau begonnen, um Zugang zu neuen Nahrungsquellen (wie den versunkenen Kadavern planktonischer Organismen, die auf dem Meeresboden vergraben sind) zu erhalten oder um dem Raub zu entkommen, indem sie tief in das Substrat graben.
Änderungen der Substrattypen während der kambrischen Substratrevolution. Links präkambrische Zeit; Richtig, Kambrium.
Die Höhlen eröffneten neue ökologische Nischen unter dem Meeresboden, da nun Wasser und Sauerstoff in die Sedimentschichten gelangen konnten. Gleichzeitig wurden Bakterienmatten nach und nach zerstört und in engere Lebensräume gezwungen (d. H. In für Tiere ungünstigen Umgebungen). Es wird angenommen, dass diese Veränderung des Substrats teilweise für den Untergang der Ediacaran-Biota verantwortlich ist. Andere Faktoren (wie eine Veränderung der Wasserchemie oder eine Zunahme von Raubtieren) könnten ebenfalls eine wichtige Rolle bei ihrem Aussterben gespielt haben (siehe oben).
Die Revolution verwandelte den einst einheitlichen Meeresboden in ein heterogenes Flickenteppich und eröffnet eine Vielzahl neuer Nischen für Tiere – einschließlich der des Burgess Shale – zur Nutzung.
Ablagerungen vom Typ Burgess Shale und Burgess Shale Biota
Außergewöhnlich gut erhaltenes Weich Körperfossilien aus dem Kambrium wurden erstmals vor über 100 Jahren aus dem Burgess Shale beschrieben. Heute wurden weltweit Dutzende von Lagerstätten vom Typ Burgess Shale mit vergleichbaren Ansammlungen von Fossilien gefunden. Diese Ablagerungen befinden sich normalerweise in Gesteinsschichten des unteren und mittleren Kambriums, können sich jedoch bis zum frühen Ordovizier erstrecken.Diese Ablagerungen zeichnen sich durch eine ähnliche Konservierungsweise aus, die als „Burgess Shale-Typ-Konservierung“ bezeichnet wird.
Die bemerkenswertesten Sehenswürdigkeiten befinden sich in der Umgebung des ursprünglichen Ortes Burgess Shale in Kanada (Walcott Quarry im Yoho National Park, Britisch-Kolumbien) sowie der Maotianshan Shales in China (davon Chengjiang in der Provinz Yunnan) ist das berühmteste).
Weitere bedeutende Vorkommen sind die Kaili-Lagerstätte in China und Standorte im Westen der Vereinigten Staaten von Amerika (Spence Shale- und Marjum- und Wheeler-Formationen in Utah, Pioche-Formation in Nevada), Grönland (Sirius Passet) und Australien (Emu Bay Shale).
Ablagerungen in Utah
Allgemeiner Aufschluss der mittelkambrischen Marjum- und Wheeler-Formationen , Utah, USA.
© Pomona College. Foto: Robert Gaines.
Acinocricus cricus, Teil eines Lobopods aus dem Spence Shale.
© Royal Ontario Museum. Foto: Jean-Bernard Caron.
Bilder von Landschaften und Fossilien aus verschiedenen Lagerstätten vom Typ Burgess Shale in Utah.
© Pomona College. Fotos: Robert Gaines (Landschaften) und Royal Ontario Museum. Fotos: Jean-Bernard Caron (fossile Exemplare).
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Sirius Passet
Luftaufnahme von Sirius Passet, Grönland.
© Natural Geschichtsmuseum von Dänemark (Geologisches Museum). Foto: David Harper.
Ein typischer naraoidartiger Arthropode aus dem unteren Kambrium (Buch = 20 x 12 cm).
© Natural History Museum von Dänemark (Geologisches Museum). Foto: David Harper.
Fossilien aus dem niederkambrischen Sirius-Passett in Grönland.
© John Peel
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Chengjiang
Maotianshan Hill, China, wo die ersten Fossilien des unteren kambrischen Chengjiang entdeckt wurden, darunter Naraoia spinosa ( siehe unten). Der Name Chengjiang stammt aus einem nahe gelegenen Dorf in der Provinz Yunnan.
© Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie Chinesische Akademie der Wissenschaften. Foto: Fangchen Zhao
© Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie Chinesische Akademie der Wissenschaften. Fotos: Maoyan Zhu
Fossilien aus der Lokalität Chengjiang im unteren Kambrium in China.
© Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie Chinesische Akademie der Wissenschaften. Fotos: Maoyan Zhu
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Kaili
Ansicht entlang des Pfades, der zum mittelkambrischen Ort Kaili in der Provinz Guizhou, China, führt.
© Royal Ontario Museum. Foto: Jean-Bernard Caron.
Mehrere Exemplare des primitiven Stachelhäuters Sinoeocrinus (links) (Größe = 12 cm) und ein einzelnes Exemplar des Arthropoden Marrella (rechts) (Größe = 6,4) cm). Dies ist das einzige Vorkommen von Marrella außerhalb der Burgess Shale-Gebiete im Yoho-Nationalpark.
© Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften. Fotos: Jih-Pai Lin.
Emu Bay
Links: Gesamtansicht der Ausgrabung des Emu Bay Shale im unteren Kambrium auf Kangaroo Island, Australien (Oktober 2010); rechts Palaeoscolex, ein häufiger fossiler Wurm aus der Gegend (Größe = 9 cm).
© Universität von New England. Fotos: John Paterson.
Der nektonische Arthropod Isoxys (Größe = 7 cm).
© University of New England. Foto: John Paterson.
Im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Ablagerungen, in denen normalerweise nur die Überreste haltbarerer Körperteile erhalten bleiben, bieten Ablagerungen vom Typ Burgess Shale ein viel vollständigeres Bild einer normalen kambrischen Meeresgemeinschaft. In modernen Meeresumgebungen machen Tiere mit mineralisierten Körperteilen (Muscheln, Panzer usw.) nur einen geringen Teil der Gesamtvielfalt aus. Dies ist auch bei den meisten Lagerstätten vom Typ Burgess Shale der Fall, bei denen die Shelly-Assemblage normalerweise einen kleinen Prozentsatz der gesammelten Proben darstellt. Ohne die versteinerten Überreste von Organismen mit weichem Körper, insbesondere aus dem Burgess Shale, wäre unser Wissen über die Ökosysteme des Kambriums äußerst begrenzt.
Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen Lagerstätten vom Typ Burgess Shale auf der ganzen Welt lassen darauf schließen, dass das Ökosystem der Tiefsee vom unteren bis zum mittleren Kambrium geografisch einheitlich und evolutionär konservativ war (dh ähnliche Arten tierischer Fossilien werden dadurch gewonnen ganzes Intervall, das mindestens 15 Millionen Jahre umfasst). Die charakteristische Ansammlung von Organismen wird oft als Biota vom Burgess Shale-Typ bezeichnet.
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