The slides are part of the "Palaeoecology: methods and applications" course taught by Andrea Baucon at the University of Genoa.
OVERVIEW
The activities are aimed at providing practical and theoretical tools to reconstruct the depositional environment based on the paleontological aspects (fossils, ichnofossils) of sedimentary successions. The teaching program follows a paleoecological transect from continental environments to abyssal plains, passing through deserts and coral reefs. For each depositional environment, the characteristic paleoecological properties are discussed, illustrating how to recognize, describe and interpret them.
LEARNING OUTCOMES
The student will acquire the ability to reconstruct the depositional environment based on the paleontological aspects (fossils, icnofossils) of a sedimentary succession.
SYLLABUS / CONTENT
1. PALEOENVIRONMENTAL TOOLS: the paleoecological investigation; taphonomy applied to environmental reconstruction; ichnofacies; ichnofabric; facies analysis; technical-scientific reports;
2. CONTINENTAL ENVIRONMENTS: paleoecology and paleoenvironments of desert, lake, river, alluvial plain, glacial and volcanoclastic settings;
3. SHALLOW MARINE ENVIRONMENTS: paleoecology and palaeoenvironments of beach, tidal plain, lagoon, strandplain, chenier plain, rocky coast, shelf, and carbonatic settings;
4. TRANSITIONAL ENVIRONMENTS: paleoecology and paleoenvironments of estuarine and deltaic settings;
5. DEEP MARINE ENVIRONMENTS: paleoecology and paleoenvironments of slope and abyssal plain settings;
Fieldwork activity: paleoecological analysis of fossil-bearing sedimentary successions
AIMS AND LEARNING OUTCOMES
The student will be able to:
• Define the ecological characteristics of a fossil association and their paleoenvironmental implications;
• Recognize, classify and interpret the main ichnofossils present in marine, transitional and continental sedimentary successions;
• Integrate paleontological and sedimentological information;
• Interpret the depositional environment of a sedimentary succession, based on both outcrop and core data;
• Compile summary documents such as technical-scientific reports and graphic representations of paleoenvironments
3. 1. Cos’è la paleoecologia?
Paleoecologia = la paleoecologia è lo studio dell’ecologia del passato
La paleoecologia studia le relazioni tra gli organismi del passato ed il loro ambiente
– fisico e biologico
4. L’autoecologia studia le relazioni
tra i singoli organismi ed il loro
ambiente di vita
La sinecologia studia le
interazioni tra i diversi organismi
nel loro contesto ambientale
Autecologia e sinecologia
16. Comprendere l’evoluzione dei paleoambienti aiuta ad
anticipare (e mitigare) gli effetti dei cambiamenti ecologici
futuri
Ragione 3: Anticipare il futuro
18. Ecologia = letteralmente, ‘scienza della casa’, ossia studio delle relazioni
tra organismi ed ambiente
Paleoecologia = la paleoecologia è lo studio dell’ecologia del passato
ὁ οἶκος = La casa
3. Ecologia vs paleoecologia
19. 3. Ecologia vs paleoecologia
L’ecologo studia gli organismi
nella loro ‘casa’ e può accedere ai
parametri ambientali
(temperatura, salinità, nutrienti…)
20. 3. Ecologia vs paleoecologia
Il paleoecologo studia i fossili e la
roccia inglobante; non può accedere
ai parametri ambientali (con la sola
eccezione del substrato)
21. capitolo II
GLI STRUMENTI DELLA
PALEOECOLOGIA
SOMMARIO
1. Uniformitarianismo tassonomico
2. Morfologia funzionale
3. Icnologia
4. Tafonomia
5. Analisi di facies
22. 1. Uniformitarianismo tassonomico
L’uniformitarianismo tassonomico assume che le preferenze ambientali degli organismi estinti
siano le stesse dei loro rappresentanti attuali (più vicini filogeneticamente)
Bassina yatei
Pliocene
Bassina yatei
Attuale
23. 1. Uniformitarianismo tassonomico: limiti
L’uniformitarianismo tassonomico assume che le preferenze ambientali degli organismi estinti
siano le stesse dei loro rappresentanti attuali (più vicini filogeneticamente)
Panenka bohemica
Carbonifero
Bassina yatei
Attuale
?
24. Non sempre è facile applicare l’uniformitarianismo tassonomico…
25.
26. 2. Morfologia funzionale
La morfologia funzionale studia le relazioni tra forma e funzione
Il seno palleale serve a ritrarre i sifoni, e
dunque indica un modo di vita infaunale
Geoduck (Panopea) fossile
30. Due tipi di fossili
Resti fossili
Body fossils
Tracce fossili
Trace fossils
31. Ogni ambiente tende ad avere la sua specifica associazione di icniti, quindi si possono usare
gli icnofossili per ricostruire il paleoambiente
- Metodo delle icnofacies: si basa
sull’osservazione di tracce distinte
- Metodo degli ichnofabric: si basa
sull’osservazione delle caratteristiche della
tessitura derivate dall’attività degli
organismi
I due principali approcci per ricostruire il paleoambiente a partire dalle tracce sono:
Icnofacies ed icnofabric
32. Molte icnoassociazioni
Icnofacies
Ogni ichnofacies deriva dalla ‘distillazione’ delle caratteristiche chiave (etologie dominanti, strategie trofiche, icnodiversità) di un gruppo
rappresentativo di icnocenosi
il nome del distillato viene attribuito
convenzionalmente dal distillatore
Le icnofacies sono modelli, non l’equivalente icnologico delle litofacies!
35. Informazioni paleoecologiche ricavate dalla tafonomia:
associazione residuale, mescolata o trasportata?
È un’associazione residuale, mescolata o
trasportata?
Le associazioni fossili residuali sono costituite
da fossili di organismi provenienti da una sola
biocenosi rimasta nel suo habitat naturale
Le associazioni fossili possono essere costituite
da fossili di organismi provenienti da biocenosi
diverse (associazione mescolata=parte degli
organismi non sono stati spostati dal biotopo
originale; associazione trasportata=tutti gli
organismi sono stati trasportati)
36. Informazioni paleoecologiche ricavate dalla tafonomia:
associazione residuale, mescolata o trasportata?
La tafonomia può aiutare a capire se un’associazione fossile sia residuale, mescolata o
trasportata
Ad esempio, taxa con gradi di frammentazione diversa potrebbero indicare che si tratti
di un’associazione mescolata o trasportata
37. Informazioni paleoecologiche ricavate dalla tafonomia:
associazione residuale, mescolata o trasportata?
Ad esempio, taxa con gradi di frammentazione/disarticolazione sono compatibili con
un’associazione mescolata o trasportata
Brandolese et al. (2019)
38. 5. Analisi di facies
(ripples)
Dal punto di vista pratico, una facies è l’insieme delle caratteristiche di un’unità sedimentaria
Queste caratteristiche (strutture sedimentarie, tipo e dimensioni dei grani, colore, fossili)
differenziano l’unità dalle altre e tipicamente ne riflettono l’origine
39. 5. Analisi di facies
Le facies sono un metodo pratico per suddividere una successione rocciosa
A loro volta le facies possono essere raggruppate in associazioni di facies
41. 1. Prodotti, parametri, processi (3P)
Processi Parametri Prodotti
L’interpretazione paleoambientale si basa sul derivare processi e parametri ambientali
(interpretazione) dai prodotti (dati)
Processo corrente
Prodotto: laminazione
Parametro: salinità costante al 35‰
Prodotto: organismi marini stenoalini
42. Processi Parametri Prodotti
1. 3P nell‘attuale
Negli ambienti attuali, si possono
osservare processi, misurare i parametri
ambientali e registrare i prodotti
46. e. Ripples simmetrici
i. Biocenosi gabbiani-telline
f. Tane verticali (da sospensivori)
c. Idrodinamismo moderato
Processi Parametri Prodotti
g. Sabbia
d. Tavola d’acqua fluttuante
a. Onde
b. Maree
h. Bassa diversità
l. Associazione Skolithos-impronte
a
b
c
d
e
f
g
h
i
l
47. Quando si lavora nel registro fossile,
i dati sono negli strati!
49. Processi Parametri Prodotti
Nel fossile, si osservano i prodotti e da questi si
ricostruiscono parametri ambientali e processi
2. 3P nel fossile
50. Processi Parametri Prodotti
Onde
maree
Idrodinamismo moderato
Tavola d’acqua fluttuante
a. Ripples da onda
b. Impronte di dinosauro
c. Arenaria
Nel fossile, i prodotti
rappresentano i dati;
l’interpretazione comprende
parametri ambientali e processi
2. 3P nel fossile
INTERPRETAZIONE DATI
51. Processi Parametri Prodotti
Onde
maree
Idrodinamismo moderato
Tavola d’acqua fluttuante
a. Ripples da onda
b. Impronte di dinosauro
c. Arenaria
Il paleoambiente viene dedotto considerando in che ambiente deposizionale si trovano
prodotti e parametri
2. 3P nel fossile
52. 3. Appendice: Parametri ambientali
La distribuzione degli organismi è controllata dai fattori ambientali
E’ quindi possibile utilizzare i fossili per ricostruire i fattori ambientali del passato
53. Substrato: granulometria
• C’è una stretta correlazione tra tipo di substrato e organismi bentonici
• La granulometria del substrato è l’unico parametro paleoambientale che possiamo
osservare direttamente
• I substrati mobili sono classificati sulla base della granulometria
54. Substrato: come distinguere substrati duri e mobili nel fossile
Substrati duri (hardgrounds): rocce e resti scheletrici
Substrati mobili (softgrounds): sedimenti sciolti (gli elementi costitutivi sono spostabili
gli uni rispetto agli altri)
Gli icnofossili «tagliano» i clasti se sono
stati prodotti in substrati duri
56. Idrodinamismo: correnti e turbolenza
L’idrodinamismo controlla la distribuzione degli organismi sia perché è una fonte di
stress meccanico sia perché controlla la distribuzione di nutrienti
60. Quale strategia trofica è più efficace
in ambienti ad alta energia?
Alta energia > il particellato nutriente tende a rimanere in sospensone > sospensivori
61. Idrodinamismo: relazione con la granulometria del substrato
Substrato ed idrodinamismo spesso covariano (maggiore idrodinamismo, maggiore grana
dei sedimenti)
62. Temperatura
Euritermi: organismi che tollerano
ampie escursioni termiche
Stenotermi: organismi che
sopportano variazioni di temperatura
limitate
69. Tenore di ossigeno
Il potenziale di ossido-riduzione (Eh) misura la capacità ossidante dell’ambiente
70. Nutrienti
I nutrienti sono gli elementi indispensabili per la vita dei produttori primari e la
formazione dei pigmenti fotosintetici: nitrati, fosfati, silicati
71. Fattori limitanti
Fattore limitante: condizioni ambientali che limitano la crescita, abbondanza o
distribuzione di un organismo (o una popolazione di organismi)
Legge di Liebig o legge del minimo: la crescita di un organismo non è regolata dalle
risorse disponibili, ma da quella più scarsa (fattore limitante)