Paläontologie
Die Paläontologie ermittelt die Geschichte des Lebens auf unserem Planeten. Die wichtigsten Forschungsobjekte sind Fossilien, die als Elemente einer erdgeschichtlichen Biosphäre sehr vielfältige Hinweise auf die Biodiversität und Evolution des irdischen Lebens und seiner Interaktion mit dem Klima und der Umwelt liefern:
- sie dokumentieren die Entwicklung von einfachen zu komplizierten Bauplänen (Evolution),
- geben Hinweise auf Radiationen und ökologische Krisen (Paläodiversität),
- erlauben auf Grund ihrer evolutiven Entwicklung eine zeitliche Einordnung (Biostratigraphie),
- können durch ihre Anpassungen an die Umgebung Aussagen über ihr Habitat geben (Paläoökologie),
- weisen durch ihr Verbreitungsmuster auf räumliche Zusammenhänge (Paläogeographie) bzw. auf ehemalige Landbrücken oder Meerespassagen hin (Biogeographie),
- können Beiträge zur Entschlüsselung vergangener Klimate (Paläoklimatologie) liefern
Die Paläontologie ist im Schnittfeld der Biologie und Geologie angesiedelt und umspannt somit das Forschungsfeld der Geobiologie. Erkenntnisse aus den biologischen Wissenschaften werden nach dem Aktualitätsprinzip (Leitsatz: „In den gegenwärtigen Prozessabläufen liegt der Schlüssel zum Verständnis der Vergangenheit“) mit den paläontologischen Daten synthetisiert. Mit den geologischen Wissenschaften verbindet die Paläontologie der Umstand, dass durch Fossilisationsprozesse die (Paläo)Biosphäre ein Teil der Lithosphäre wird und in dieser als Dokument der Erdgeschichte mit sehr langer Verweilzeit gespeichert ist.
Stratigraphie
Die Stratigraphie erforscht die (relative) zeitliche Abfolge von Gesteinskörpern bzw. deren räumliche Beziehung (Korrelation) anhand ihrer organischen und anorganischen Merkmale. Je nach Einsatz unterschiedlicher Zeitmarker unterscheidet man eine Reihe von Teildisziplinen (z.B.: Lithostratigraphie, Biostratigraphie, Sequenzstratigraphie, Magnetostratigraphie, Chemostratigraphie, Zyklostratigrphie), die vor allem in kombinierter Anwendung eine detailreiche Auflösung der Erdgeschichte ermöglichen. Mit Hilfe stratigraphischer Daten werden kausal-analytische Geodaten in einen erdhistorischen Kontext gestellt (Historische Geologie). Stratigraphie bildet somit die Grundlage um Raten der Veränderung in einen zeitlichen Kontext zu setzen. Mit ihrer Hilfe können so beispielsweise Auswirkungen von Klimaveränderungen und Evolutionsraten von Organismen in einen zeitlichen und räumlichen Kontext gesetzt werden.
Geobiologie und Paläoklimatologie
Die Geobiologie ist eine interdisziplinäre Forschungsrichtung, die die methodischen Forschungsansätze der Geo- mit denen der Biowissenschaften verknüpft, um Kreisläufe und Stoff- und Energieflüsse zwischen der Biosphäre und der Litho-, Hydro- und Atmosphäre zu erkunden. Ziel ist ein ganzheitliches Bild des Systems Erde und dessen räumlich-zeitliche Entwicklung zu zeichnen.
Die Paläoklimatologie erkundet die Dynamik des Klimas und ihre Auswirkungen auf das System Erde im Verlauf der Erdgeschichte. Erdgeschichtliche Szenarien können als Fallstudien der Auswirkungen von Klimawandel auf das System Erde herangezogen werden und den anthropogenen Klimawandel kontextualisieren, sowie Modelle für zukünftige Klimaprognosen verbessern.
Die eng verbundenen Forschungsfelder der Geobiologie und Paläoklimatologie liefern Grundkenntnisse für das Verständnis der Veränderung von Klima und Umwelt im Kontext der Prozesse der Dynamischen Festen Erde. Sie erklären zudem auch die Muster der Biodiversität und Evolution über die Erdgeschichte hinweg und liefern Basisdaten Zukunftsprognosen.
Die eng verbundenen Forschungsfelder der Geobiologie und Paläoklimatologie liefern Grundkenntnisse für das Verständnis der Veränderung von Klima und Umwelt im Kontext der Prozesse der Dynamischen Festen Erde. Sie erklären zudem auch die Muster der Biodiversität und Evolution über die Erdgeschichte hinweg und liefern Basisdaten Zukunftsprognosen.
Ausgewählte Projekte
Miocene Indian Ocean: Transport and Recycling of Antarctic Nutrients (MIO:TRANS).
Gerald Auer
Projektteam: Tamara Hechemer (Doktorandin), Xabier Puentes Jorge (Doktorand), Patricia Schilcher (Projektassistentin) & Simon Schretter (Projektassistent, MSc Student)
Der indische Monsun ist eines der einflussreichsten Wettersysteme der Erde. Seine saisonalen Winde bringen Regen in eine der bevölkerungsreichsten Regionen der Welt. Neben saisonalen Niederschlägen haben die Monsunwinde noch eine weitere Wirkung auf den Indischen Ozean: Vor der Küste der Arabischen Halbinsel verdrängen sie Wasser an der Meeresoberfläche. Dadurch steigen Wassermassen aus den Tiefen des Ozeans auf. Dieser Auftrieb nährstoffreicher Tiefenwässer entlang der Küste des Oman macht dieses Gebiet zu einer der produktivsten Regionen der Weltmeere.
Anhand von Mikrofossilien und geochemischer Daten, die in Fossilien und Sedimenten eingeschlossen sind, wird MIO:TRANS windgetriebenen Auftrieb nährstoffreicher Wassermassen mit den Nährstoff- und Energieflüssen im Indischen Ozean während des Miozäns vor 7 bis 15 Millionen Jahren erforschen. Diese Ziele werden durch die Analyse eines Transsekts von wissenschaftlichen Tiefseebohrungen des Ocean Drilling Projects (ODP) durch den Indischen Ozean erreicht. Das Transect erstreckt sich sich von 30° südlicher bis 20° nördlicher Breite um die gesamt ozeanische und atmosphärische Zirkulation im Indischen Ozean erfassen zu können.
Weiters beleuchtet MIO-TRANS einen, in der geologischen Vergangenheit kaum erforschten, Transportweg für marine Nährstoffe durch die tieferen Wassermassen des Indischen Ozean die sich bis 1500 m Wassertiefe erstrecken. Ziel ist es mögliche Änderungen im Nährstofftransport durch diese Tiefenwässer zu erfassen, die mit den Klimaänderungen in den höheren Breiten der Südhemisphäre in Verbindung stehen.
Publikationen
Bialik, O.M., Auer, G., Ogawa, N.O., Kroon, D., Waldmann, N.D., Ohkouchi, N., 2020. Monsoons, Upwelling, and the Deoxygenation of the Northwestern Indian Ocean in Response to Middle to Late Miocene Global Climatic Shifts. Paleoceanogr. Paleoclimatol. 35, e2019PA003762. https://doi.org/10.1029/2019pa003762
Auer, G., Bialik, O.M., Antoulas, M.-E., Vogt-Vincent, N., Piller, W.E., 2023. Biotic response of plankton communities to Middle to Late Miocene monsoon wind and nutrient flux changes in the Oman margin upwelling zone. Clim. Past 19, 2313–2340. https://doi.org/10.5194/cp-19-2313-2023
The Middle Pleistocene Transition on the Westcoast of Australia - Foraminifer Assemblages as tracers of past sea level and productivity changes.
Gerald Auer
Projektteam: Anna Arrigoni (Doktorandin)
Die Mittelpleistozäne Revolution vor etwa einer Million Jahren ist eine, bis heute kaum verstandene, Reorganisation des globaln Klimas, welche zum Auftreten der großen Eiszeiten des Pleistozäns geführt hat. Diese veränderung fand ohne externe Veränderungen statt und ist somit ein exzellentes Beispiel für einen Kipppunkt im Klimasystem der Erde.
Unser Projekt erforscht die Auswirkungen die das überrschreiten dieses klimatischen Kipppunktes auf die Ökosysteme der Meeresschelfe hatte. Ziel ist es Auswirkungen von starkten Meeresspiegelschwankungen auf sensible Ökosysteme im Ozean besser zu verstehen und ihre Interkation mit dem Kohlenstoffkreislauf zu ergünden. Fossile Foraminiferen, die Überreste von einzelligen marinen Organismen, erlauben uns diese klimagesteuerten Veränderungen im Ökosystem zu erfassen, und auch lokale Meeresspiegelschwankungen entlang der Westküste von Australien zu Rekonstruieren. Die Forschungsergebnise dieses Projekts werden somit Rückschlüsse auf klimagesteuerte Veränderungen der globan Ozeanzirkulation und des Kohlenstoffkreislaufs liefern.
Publikationen
Auer, G., Petrick, B., Yoshimura, T., Mamo, B.L., Reuning, L., Takayanagi, H., De Vleeschouwer, D., Martinez-Garcia, A., 2021. Intensified organic carbon burial on the Australian shelf after the Middle Pleistocene transition. Quaternary Sci Rev 262, 106965. doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.106965
Arrigoni, A., Piller, W.E., Auer, G., 2023. A new methodology for foraminifera extraction from cemented calcareous shelf sediments. Mar. Micropaleontol. 187, 102324. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2023.102324