Earth´s earliest mappable ecosystem

• Applicant: Professor Dr. Christoph Heubeck
• Subject Area: Palaeontology
• Term: from 2012 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 208417365

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Photosynthese ist der wichtigste biochemische Prozess des Planeten; die Nutzung seines „Abfallgases“ Sauerstoff durch Mehrzeller bildet Grundlage für alles hochentwickeltes Leben und dominiert die planetare Oberflächenchemie. Die Umweltbedingungen, unter denen die erstmalige Aufnahme von oxygener Photosynthese stattfand, sind deswegen von hohem Interesse für Planetologen, Astrobiologen, und Evolutionswissenschaftler. Wir untersuchten die ältesten mikrobiellen Matten, deren Form und Umgebung einen fotosynthetischen „lifestyle“ nahelegen, die Biomatten der Moodies-Gruppe im Barberton Grünsteingürtel Südafrikas. Unsere Untersuchungen ergaben, dass diese in vielerlei Aspekten rezenten cyanobakteriellen Matten ähneln, wie sie z.B. heute noch in Lagunen weitverbreitet sind. Dies stärkt die Vermutung, dass sauerstoffproduzierende Organismen bereits früh in der Erdgeschichte aktiv waren und dass Sauerstoff über Hunderte von Millionen Jahren zunächst die reduzierenden Oberflächenbedingungen absättigen musste, bevor er sich in der Atmosphäre ansammeln konnte. Wir waren überrascht von der Erkenntnis, dass die weltweit einzigartige Erhaltung der Biomatten, die unsere Einsichten ermöglichte, möglicherweise nur aufgrund einer lokal begrenzten, sehr frühen Wärmeeinwirkung durch die Intrusion magmatischer Gänge in etwa 1 km Entfernung und daraus folgender Verkieselung erfolgte. Sami Nabhan stellte im September 2017 seine Arbeit in einem Science Slam Talk vor, der von BR Alpha (ARD) übertragen wurde. - Martin Homann und seine Arbeiten wurden in einem „Behind the paper“ Artikel in Nature Geoscience vom 23.7.2018 profiliert. („… A story of a great discovery and successful teamwork but also of perseverance and persistence. …”). -Ein ausführliches Interview von Christoph Heubeck durch den Publizisten Alexander Kluge („Die Erde vor Milliarden Jahren“) wurde am 20.1.2016 ausgestrahlt; siehe youtube. - Unsere Geländearbeiten in Südafrika werden regelmäßig in Zeitungsartikeln beschrieben; wir werden gelegentlich von Fernsehteams begleitet.

Publications

• 2015, Microbial mat, Moodies Group (BGB, South Africa); In: M. Gargaud, R. Amils, J.C. Quintanilla, H.J. Cleaves, W.M. Irvine, D. Pinti and M. Viso (Ed.), Encyclopedia of Astrobiology, Springer-Verlag Berlin Heidelberg
  Homann M.
  (See online at https://doi.org/10.1007/978-3-642-27833-4_5194-2)
• 2015, Morphological adaptations of 3.22 Ga-old tufted microbial mats to Archean coastal habitats (Moodies Group, Barberton Greenstone Belt, South Africa). Precambrian Research 266, 47-64
  Homann M., Heubeck C., Airo A., Tice M.
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.precamres.2015.04.018)
• 2016, Biogenic overgrowth on detrital pyrite in 3.2 Ga Archean paleosols. Geology 44, 763-766
  Nabhan, S., M. Wiedenbeck, R. Milke, C. Heubeck
  (See online at https://doi.org/10.1130/G38090.1)
• 2016, Evidence for cavity-dwelling microbial life in 3.22 Ga tidal deposits. Geology 44, 51-54
  Homann M., Heubeck C., Bontognali T. R.R., Bouvier A.-S., Baumgartner L.P., Airo A.
  (See online at https://doi.org/10.1130/G37272.1)
• 2016, Geological constraints on Archean (3.22 Ga) costal-zone processes from the Dycedale Syncline, BGB. South African Journal of Geology 119, 495-518
  Heubeck C., Bläsing S., Drabon N., Grund M., Homann M., Nabhan S.
  (See online at https://doi.org/10.2113/gssajg.119.3.495)
• 2018, Geologic evolution of the Barberton Greenstone Belt – a unique record of crustal development, surface processes, and early life 3.55 to 3.20 Ga; in: Van Kranendonk, M.J., Bennett, V.C., and Hoffmann, J.E., Earth’s Oldest Rocks – Second Edition. Elsevier (Amsterdam), 569-613
  Byerly, G.R., D.R. Lowe, C. Heubeck
  (See online at https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63901-1.00024-1)
• 2018, Microbial life and biogeochemical cycling on land 3,220 million years ago. Nature Geoscience 11, 665–671
  Homann, M., Sansjofre, P., Van Zuilen, M., Heubeck, C., Gong, J., Killingsworth, B., Foster, I.S., Airo, A., Van Kranendonk, M.J., Ader, M., and Lalonde, S. V.
  (See online at https://doi.org/10.1038/s41561-018-0190-9)
• 2019, The Moodies Group - A high-resolution archive of Archaean surface and basin-forming processes; in: A. Kröner and A. Hofmann (eds.), The Archaean Geology of the Kaapvaal Craton, Southern Africa. Springer (Regional Geology Reviews), p. 203-241
  Heubeck, C.
  (See online at https://doi.org/10.1007/978-3-319-78652-0_7)