Τα βενθονικά Τρηματοφόρα ως δείκτες παλαιοβάθους

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟΝ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΝ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τα βενθονικά Τρηματοφόρα ως δείκτες παλαιοβάθους Επίκουρη Καθηγήτρια Χαρ. Ντρίνια

2 Παλαιοοικολογική ανάλυση παλαιοντολογικών θέσεων Θέση απολιθωμάτων Ιζηματολογική ανάλυση Ταφονομική ανάλυση Περιβάλλον απόθεσης Οργανισμοί & απόθεση; ιατήρηση; Βιολογικές ενδείξεις? Χωρική και χρονική ευκρίνεια Μερική αναπαράσταση οργανισμών Επιπλέον βιολογικές πληροφορίες Αναπαράστα ση της πρωτογενού ς οικολογικής πληροφορίας Πραγματικά δεδομένα Σύγκριση με σύγχρονα ανάλογα

3 Βενθονικά Τρηματοφόρα Πολύ χρήσιμοι παλαιοπεριβαλλοντικοί δείκτες Ειδικότερα: Αλμυρότητα, ενεργειακό καθεστώς, βάθος-παλαιοβάθος, οξυγόνωση, παλαιοθερμοκρασία. Εποχιακές παραλλαγές n%20images/microfoss.html

4 Παγωμένο Εύκρατο Θερμό Bolivina, Nonion, Patellina, Pranulina, Quinqueloculina, Textularia, Trochammina Bathysiphon, Cibicidoides, Hoeglundina, Hormosina, Lenticuline, Melonis, Pullenia, Recurvoides, Uvigerina Brizalina, Bulimina, Cassidulina, Eponides, Globobulimina, Saccamina, Globocassidulina, Haplophragmoides, Heteroplepa Reophax, Trifarina Discorbis, Gaudryina, Triloculina Nummulites, Pararotalia

5 Τα σύγχρονα είδη χρησιμοποιούνται στην ερμηνεία του περιβάλλοντος και του κλίματος. Παρόλα αυτά η Αρχή της Ομοιομορφίας (το παρόν είναι το κλειδί για το παρελθόν) έχει περιορισμένη αξία. Η κατανομή της σύγχρονης πανίδας στα διάφορα περιβάλλοντα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λεπτομερή παλαιοπεριβαλλοντική ανάλυση μόνο στα ιζήματα που έχουν αποτεθεί τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια, καθώς ελάχιστα από τα σύγχρονα είδη υπήρχαν πριν από το Ανώτερο Μειόκαινο. Τα απολιθωμένα είδη, καθ αυτό, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν παλαιοπεριβαλλοντικοί δείκτες. Αντ αυτού, οι παλαιοπεριβαλλοντικές ερμηνείες θα πρέπει να στηρίζονται στο βαθμό διατήρησης των απολιθωμάτων, στην ταξινομική σύσταση των απολιθωματοφόρων συγκεντρώσεων, στην λειτουργική μορφολογία των ειδών, στην ποικιλότητα και αφθονία των ειδών, κλπ. Ψευδοπόδια Πρωτόπλασμα

6 Αποτελέσματα: Ταξινόμηση σε επίπεδο γένους και είδους Διάκριση χαρακτηριστικών γένους: Πλανγκτονικά vs. Βενθονικά

7 Αποτελέσματα: Ταξινόμηση σε επίπεδο γένους και είδους Διάκριση χαρακτηριστικών γένους: Πλανγκτονικά vs. Βενθονικά συμφυρματοπαγή Συμφυρματοπαγή vs. ασβεστολιθικά ασβεστολιθικά

8 Αποτελέσματα: Ταξινόμηση σε επίπεδο γένους και είδους Διάκριση χαρακτηριστικών γένους: Πλανγκτονικά vs. Βενθονικά Συμφυρματοπαγή vs. ασβεστολιθικά Πεπαχυσμένη/Με πλευρές δομές Πεπαχυσμένη δομή Με πλευρές δομή

9 Αποτελέσματα: Ταξινόμηση σε επίπεδο γένους και είδους Διάκριση χαρακτηριστικών είδους: Μορφολογία Στοματικού Ανοίγματος

10 Αποτελέσματα: Ταξινόμηση σε επίπεδο γένους και είδους Διάκριση χαρακτηριστικών είδους: Μορφολογία Στοματικού Ανοίγματος Συναρμογή κελύφους: Επιπεδοσπειροειδές Τροχοσπειροειδές Αγαθιστεγές html.html

11 Αποτελέσματα: Ταξινόμηση σε επίπεδο γένους και είδους Διάκριση χαρακτηριστικών είδους: Μορφολογία στοματικού ανοίγματος Συναρμογή κελύφους: Ανειλιγμένο Τροχοσπειροειδές Αγαθιστεγές Αλλοι μορφολογικοί χαρακτήρες

12 Πίνακας 1: Αφθονα γένη 1,2,3. Elphidium sp.a, 1000x 4,8. Buccella sp. A, 1000x 5,6. Epistominella sp. A, dextral, 1000x 7. Epistominella sp. A, sinistral, 1000x 9,10. Cassidulina minuta, 1000x 11, 12. Neogloboquadrina pachyderma, 1200x, 1100x 13, 14. Nonionella stella, 400x 15, 16. Nonionella labridorica, 400x

13 Πίνακας 2: Περιορισμένα γένη 1,2. Cribrostomoides sp. A, 1000x 3. Spiroplectammina sp. A, 1300x 4. Lagena sp. A, 500x 5. Triloculina sp. A, 700x 6. Triloculina sp. B, 400x 7. Bulimina sp. A, 400x 8. Bulimina sp. A, 200x 9. Fissurina sp. A, 1000x 10. Fissurina sp. A, 700x 11. Uvigerina sp. A, 250x 12. Fissurina sp. B, 1000x

14 ΠΑΛΑΙΟΒΑΘΟΣ Ελλειψη γνώσης της παλαιοβαθυμετρικής εξέλιξης μιας λεκάνης. Το μέγεθος της αβεβαιότητας στις παλαιοβαθυμετρικές εκτιμήσεις οδηγεί σε χωρίς νόημα αναλύσεις αποθέσεων βαθέων υδάτων (ιστορία υποβύθισης, τεκτονική εξέλιξη). Η πανίδα των Τρηματοφόρων συνολικά αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αναδημιουργία της παλαιοβαθυμετρικής εξέλιξης μιας λεκάνης.

15 Το βάθος ως περιοριστικός παράγοντας Μεταβολή του βάθους - μεταβολή της υδροστατικής πιέσεως. Επηρεάζει τη διαλυτότητα του ανθρακικού ασβεστίου. Τα βενθονικά τρηματοφόρα παρουσιάζουν μια ζώνωση βάθους. Η βαθυμετρική κατανομή ενός είδους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το τοπικό καθεστώς και τις συγκεκριμένες φυσικοχημικές συνθήκες μιας συγκεκριμένης περιοχής μ. Η ζώνη πάνω από αυτό το όριο (νηριτική και υπονηριτική/ζώνη θολερότητας) κατοικείται από πολύ ανεκτικά είδη. Μεταβολές στα ρεύματα θολερότητας, στην μεταφορά ιζήματος, στη δράση των κυμάτων και των άλλων θαλασσίων ρευμάτων, στην αλμυρότητα και την θερμοκρασία. Συμπίπτει με το κατώτερο όριο της ευφωτικής ζώνης. Με την αύξηση του βάθους ο ρυθμός μεταβολής των παραπάνω παραμέτρων ελαττώνεται μ. Συμπίπτει με το τέλος των κατάλληλων συνθηκών (σταθερό περιβάλλον, αφθονία τροφής) της κρηπίδας και της ανώτερης βαθύαλης ζώνης. Πολύ μικρές μεταβολές στο περιβάλλον και χαμηλό ποσό διαθέσιμης τροφής. Μόνον είδη προσαρμοσμένα σε τέτοια περιβάλλοντα μπορούν να αντέξουν τέτοιου είδους περιορισμούς.

16 Παλαιοβαθυμετρική ανάλυση Παλαιοντολογικά κριτήρια Ορισμένα είδη είναι περιορισμένα σε ρηχά νερά εξαιτίας της εξάρτησής τους από το φως, θερμοκρασία κλπ. Σύγχρονα είδη βενθονικών οργανισμών δείχνουν προτίμηση σε στενά όρια βάθους κι έτσι μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τις ίδιες προτιμήσεις είχαν και οι απολιθωμένοι συγγενείς τους. Αναπαράσταση των αλλαγών της στάθμης της θάλασσας κατά το Πλειστόκαινο Η παλαιοβαθυμετρική ανάλυση με βάση τα βενθονικά τρηματοφόρα έχει επεκταθεί προς τα πίσω μέχρι το Κρητιδικό, με τη βοήθεια συσχετίσεων της κατανομής των ειδών και ιζηματογενών παραμέτρων, και στην περίπτωση του Κρητιδικού με συγκεντρώσεις μακροαπολιθωμάτων. Σύγχρονοι τύποι σε διαφορετικές ομάδες οργανισμών παρουσιάζουν ομοιότητες στην μορφολογία ή στην συμπεριφορά οι οποίες μπορούν να συσχετιστούν με το βάθος. Ποικιλότητα, αναλογία πλαγκτονικών προς βενθονικές μορφές και άλλες στατιστικές ιδιότητες συσχετίζονται με το βάθος.

17 Ποσοστό πλαγκτονικών τρηματοφόρων Στις σύγχρονες θάλασσες, το ποσοστό των ατόμων των πλαγκτονικών τρηματοφόρων τείνει να αυξηθεί από < 10% στο περιορισμένο παράκτιο περιβάλλον σε > 95% στον ανοικτό ωκεανό σε βάθη > 1000 μ. Ποικιλότητα Ειδών (δείκτης Fisher- α) συναθροίσεις με χαμηλό α (<10) περιέχουν πανίδες κρηπίδας, και συναθροίσεις με υψηλό α (>10) περιλαμβάνουν βαθύαλες πανίδες. Εκτίμηση Παλαιοβάθους Depth (m)) = e ( * %P% ) (Van der Zwaan et al. 1990) [Όπου %P = 100 * P/(P+B-S), και Ρ είναι το ποσό των πλαγκτονικών τρηματοφόρων, το Β είναι το ποσό των βενθονικών τρηματοφόρων και το S είναι το ποσό δεικτών περιβαλλοντικής πίεσης, που είναι είδη βενθονικών τρηματοφόρων που αντέχουν στα χαμηλά επίπεδα οξυγόνου (Bulimina, Bolivina, Globobulimina, Uvigerina και Fursenkoina)]. Depth=e ((%P+81,9)/24) (de Rijk et al. 1999). Είδη συσχετιζόμενα με το βάθος

18 Ιζηματολογικά κριτήρια Γεωμετρικά κριτήρια (π.χ. συνιζηματογενείς πτυχώσεις) Κριτήρια που βασίζονται στη σύσταση Υπερπαλιρροιακή-Ενδοπαλιρροιακή ζώνη: φύκη, στρωματολιθικοί ασβεστόλιθοι, δολομίτες, εβαπορίτες. Ρηχή νηριτική ζώνη: ωολιθικοί ασβεστόλιθοι με φύκη με μικρίτη, χαμοσίτη και φωσφορίτη. Αμμοι με επίπεδη και διασταυρούμενη στρώση, βενθονικοί οργανισμοί με χαμηλό δείκτη ποικιλότητας, ερματυπικά κοράλλια, ανθρακικά φύκη. Βαθιά νηριτική, ρηχή βαθύαλη ζώνη: Γλαυκονίτης και φωσφορίτης σε μεγάλη αφθονία, σιδηρομαγνησιούχα συγκρίματα πλούσια σε σίδηρο, άργιλοι. Βαθιά βαθύαλη, αβυσσική ζώνη: λεπτόκοκκα ιζήματα, χαμηλής περιεκτικότητας σε οργανικό υλικό και ανθρακικό υλικό, σιδηρομαγνησιούχα συγκρίματα πλούσια σε μαγνήσιο και ιχνοστοιχεία.

19 Μέθοδοι παλαιοβαθυμετρικής ανάλυσης Η παρουσία κάθε απολιθώματος βενθονικού τρηματοφόρου υποδεικνύει ένα πιθανό εύρος βάθους μέσα στο οποίο το απολίθωμα αυτό ζούσε. Το κοινό διάστημα εύρους βάθους για όλα τα απολιθώματα ενός δείγματος προσδιορίζει το παλαιοβαθυμετρικό εύρος του δείγματος αυτού. Προσέγγιση του παλαιοβάθους από δεδομένα απολιθωμάτων στην ουσία είναι πολύ δύσκολη. Παρόλο που η κατανομή ορισμένων ειδών φαίνεται να συσχετίζεται με την υδροστατική πίεση, η προσέγγιση σε άμεσους δείκτες βάθους είναι περιορισμένη με αποτέλεσμα τα παλαιοβαθυμετρικά δεδομένα να είναι έμμεσα.

20 Ποιοτική μέθοδος Σύγκριση με τις σύγχρονες παρουσίες ορισμένων ειδών ή συναθροίσεων. Sp.1 Sp.2 Sp.3 Sp.4 Sp.5 Sp.6 Sp.7 Sp.8 Sp.9 Sp.10 Sp.11 Sp.12 Εσω νηριτική Μέση νηριτική Εξω νηριτική Βαθύαλη Προσδιορισμός περιβάλλοντος με τη χρήση γνωστών παλαιοβαθυμετρικών κατανομών.

21 Αναγνώριση οικοφαινοτυπικών τάσεων (βένθος και πλαγκτόν). Προσοχή στη χρήση σύγχρονων βαθυμετρικών κατανομών γενώνήειδώνγιατονπροσδιορισμόπαλαιοβαθυμετρικών κατανομών συγγενικών απολιθωμένων μορφών. Οι βαθυμετρικές προτιμήσεις μπορεί να αλλάξουν με τον χρόνο. Γενικά όμως είδη όπως Epistomina, Hoeglundina, Reinholdella ήταν και είναι πάντοτε συνδεδεμένα με ιζήματα αβαθών υδάτων. Η ποικιλότητα των ειδών αποτελεί έναν άλλο γενικό δείκτη που απεικονίζει την ευκολία με την οποία τα Τρηματοφόρα αποικούν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Μικρός αριθμός ειδών αντιπροσωπεύει περιβαλλοντικό stress με μόνον συγκεκριμένα είδη ικανά να επιβιώσουν.

22 Ποσοτική μέθοδος Με τον προσδιορισμό της σχετικής αφθονίας (π.χ. πλαγκτονικά προς βενθονικά, συμφυρματοπαγή προς βενθονικά τρηματοφόρα, ποσοστό περιελιγμένων πλαγκτονικών, ποσοστό ραδιολάρια ή οστρακωδών), αριθμός ειδών, επικράτηση ειδών, οντογενετική ηλικία. Παράδειγμα η χρήση της αναλογίας πλαγκτονικών προς βενθονικά τρηματοφόρα για τον υπολογισμό του παλαιοβάθους, με τη χρήση μιας πρότυπης καμπύλης θαλάσσιο βάθος (μέτρα) ποσοστό πλαγκτονικών ειδών (% p) % p = 100. [p/(p+b)]

23 Η μέθοδος αυτή δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε πολύ βαθιά περιβάλλοντα κοντά ή κάτω από το CCD και σε πολύ ρηχά περιβάλλοντα (0% πλαγκτονικά δίνουν περίπου βάθος 32 μ.). Και στα δύο αυτά περιβάλλοντα συμφυρματοπαγή τρηματοφόρα αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό της συνολικής πανίδας τρηματοφόρων. Σε αποθέσεις βαθέων υδάτων, φάσεις διαλυτοποίησης προσδιορίζονται από την ανάλυση των πλαγκτονικών Τρηματοφόρων και τη διατήρηση των ναννοαπολιθωμάτων. Οι μέθοδοι αυτοί υποδεικνύουν έναν ή περισσότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες που μπορεί να είναι χημικοί (αλμυρότητα, ph, περιεκτικότητα σε οξυγόνο, τροφικά στοιχεία, διοξείδιο του άνθρακα), φυσικοί (θερμοκρασία, ενεργειακό επίπεδο υποστρώματος, διείσδυση φωτός, ρεύματα θολερότητας, κυκλοφορία) ή βιολογικοί (σχέσεις μέσα στη κοινότητα, μεταξύ των κοινοτήτων, βλάστηση). Οι περισσότεροι από αυτούς τους παράγοντες είναι και δείκτες βάθους (όχι μόνον όμως). Προβλήματα προκύπτουν από τα επαναεπεξεργασμένα και μεταφερμένα απολιθώματα. Παλαιοβαθυμετρικές εκτιμήσεις είναι πιο αξιόπιστες σε περιοχές όπου η κατανομή της σύγχρονης πανίδας, τοαπολιθωμένοαρχείοκαιητοπικήγεωλογικήιστορία είναι γνωστά.

24 Ανακεφαλαίωση-Εκτίμηση παλαιοβάθους Ποσοτική προσέγγιση P/(P+B) ratios (αναλογία πλαγκτονικών προς το σύνολο των τρηματοφόρων) Depth=e { (0,03534*%P)}, where %Ρ=(Ρ/Ρ+Β-S)*100 (productivity) Shannon-Wiener index (εκτίμηση ποικιλότητας Συνολικός αριθμός πλαγκτονικών τρηματοφόρων/γραμμάριο δείγματος (PFN). Συνολικός αριθμός βενθονικών τρηματοφόρων/γραμμάριο δείγματος(bfn). Ποιοτική προσέγγιση: με τη χρήση σύγχρονων αναλόγων (αναγνώριση ειδών- δεικτών παλαιοβάθους)

25 Παλαιοβαθυμετρική καμπύλη (m) Depth=e { (0,03534*%P)}, m

26 Παλαιοβαθυμετρική σημασία των επικρατέστερων ειδών Depth Ammonia spp m epiphytes Elphidium spp. C. refulgens G. subglobosa Uvigerina spp. Melonis spp. C. kullenbergi S. reticulata C. italicus

27 Depth m

28 Uplift Transtensionrelated subsidence