Processes of reef diversification during the Ordovician Radiation
Final Report Abstract
Während des Ordoviziums (485-444 Millionen Jahre) kam es zu einer massiven Diversifizierung der Riffökosysteme. Am Beginn des Ordoviziums existierten fast ausschließlich mikrobielle Riffe, innerhalb von wenigen Millionen Jahren breiteten sich im Mittelordovizium weltweit Riffe aus, die von Metazoen, wie Korallen oder Bryozoen gebildet wurden. Metazoen-Riffe sind seitdem, mit Ausnahmen von Episoden extremer Krisen, bis heute dominant. Die Faktoren, welche diese rapide Diversifikation ermöglichten und die Prozesse, welche sie antrieben werden kontrovers diskutiert. Mit meinem Projekt wollte ich die Hypothese testen, die Diversifikation wäre größtenteils von Ökosystem-inhärenten Faktoren angetrieben worden. Ich nahm an, dass sich die Diversität erhöhte, weil durch das Erscheinen neuer Organismentypen im Ordovizium, unabhängig von physikochemischen Veränderungen in den Ozeanen, die Störempfindlichkeit verbesserte und die strukturelle Differentiation der Riffe erhöht wurde. Um diese Hypothese zu testen untersuchte ich repräsentative fossile ordovizische Metazoen-Riffe in Estland, Schweden und Nordamerika. Die baltoskandischen Riffe mussten zunächst stratigraphisch hinreichend genau korreliert werden. Dazu nutzte ich Methoden der Biostratigraphie und δ13C-Radiokarbonanalyse. Die sedimentologische Mikrofaziesanalyse und Taxon-Quantitative Analysen der fossil Assoziationen zeigten, dass in den meisten untersuchten Riffen Konsortien von flach inkrustierenden skelettbildenden Kolonien von Bryozoen, tabulaten Korallen, oder Stromatoporen als Metazoen-Riffbildner vorherrschten (Englisch: bryzoan-stromatoporan-coral associations, BSC). Eine weitere wichtige Komponente aller untersuchter Riffe ist ebenfalls eine feinkörnige karbonatische Sedimentmatrix, die als frühdiagenetisch, unter mikrobieller Aktivität lithifiziert, interpretiert werden muss. Die Riffbildung kann so als ein Verbund von BSC Inkrustierung und mikrobieller (Fäulnis-) Aktivität verstanden werden. Die simultane Diversifikation und Ausbreitung der BSC-Assoziationen im Mittelordovizium war jedoch entgegen meiner Anfangs aufgestellten Hypothese keine direkte Folge des Erscheinens dieser BSC-Taxa, denn die ältesten Vorkommen aller dieser Formen gehen jeweils mehr als 25 Millionen Jahre zurück. In einer Analyse der Fossilvorkommen dieser Organismengruppen konnte ich zeigen, dass die verspätete Ausbreitung der BSC- Assoziationen im Mittelordovizium am besten als simultanes „ecological fitting“ verstanden werden kann; also als eine simultane Kooption oder Exaptation bereits existierender Skelettmerkmale welche sich unter veränderten Umweltbedingungen als Vorteil erwiesen und neue Funktionen erfüllten. Welches waren diese veränderten Umweltbedingungen? In einer Analyse der ordovizischen Latitudinalen Diversitätsgradienten, die im Rahmen des vorliegenden Projektes durchgeführt wurde, konnte ich zeigen, dass sich im späten Mittelordovizium zeitgleich mit einer globalen Abkühlung hin zu rezent-ähnlichen Temperaturen, die globalen Diversitätsmaxima zum Äquator hin verschoben. Gleichzeitig veränderte sich das globale Migrationsregime der Gattungen durch die Breitengrade, hin zu mehr Migrationen aus den Tropen in Richtung der Pole. Dies kann als deutlicher Hinweis gewertet werden, dass die globale Abkühlung im Mittelordovizium zu einer Verbesserung der Lebensbedingungen der Metazoen in den Tropen führte. Entgegen meiner Ausgangshypothese konnte ich also neue Hinweise dafür liefern, dass die globale Abkühlung im Mittelordovizium ein maßgeblicher Faktor für die Diversifikation der Riffe war.
Publications
- 2014. Age, facies, and geometry of the Sandbian/Katian (Upper Ordovician) pelmatozoan-bryozoan-receptaculitid reefs of the Vasalemma Formation, northern Estonia. – Facies, 60: 963-986
Kröger, B, Hints, L. & Lehnert, O.
(See online at https://doi.org/10.1007/s10347-014-0410-8) - 2014. Terminal Ordovician stratigraphy of the Siljan district, Sweden. – GFF, 137: 36–56
Ebbestad, J. O. R., Högström, A. E. S., Frisk, Å. M., Martma, T., Kaljo, D., Kröger, B., Pärnaste, P.
(See online at https://doi.org/10.1080/11035897.2014.945620) - 2014. The early Katian (Late Ordovician) reefs near Saku, northern Estonia and the age of the Saku Member, Vasalemma Formation. – Estonian Journal of Earth Sciences, 63: 271–276
Kröger, B., Linda, H., Lehnert, O., Peep, M. & Joachimski, M.
(See online at https://doi.org/10.3176/earth.2014.30) - 2016, Ordovician reef and mound evolution: the Baltoscandian picture. – Geological Magazine
Kröger, B., Hints, L., and Lehnert, O.
(See online at https://doi.org/10.1017/S0016756816000303) - 2016. Accretionary mechanisms and temporal sequence of formation of the Boda Limestone mud-mounds (Upper Ordovician), Siljan District, Sweden. – Journal of Sedimentary Research, 86: 363-379
Kröger, B., Ebbestad, J. O. R., Lehnert, O.
(See online at https://doi.org/10.2110/jsr.2016.12)
