LEBENSBILD DER MONTANAFAUNA DES MESOPROTEROZOIKUMS - DIE "BUSTLING BILLION"

RECONSTRUCTION OF LIFE: THE MONTANA BIOTA IN THE MESOPROTEROZOIC - THE "BUSTLING BILLION"

Lebensbild der Montana-Fasuna, dargestellt von Sven Littkowski; (1) Stromatolithe (weiteste Verbreitung 1,25 Mrd / LEIS, B. & STINCHCOMB, B. L. 2015); (2) ?Spur Västervik-Struktur länglich (D) (1,88-1,85 Mrd. / TROPPENZ, U.-M. et al. 2016); (3) ?Braunalge Västervik-Struktur rund (D) (siehe 2); (4) Horodyskia sp. (1,4 - 0,42 Mrd. / FEDONKIN, M.A. 2003); (5) “Wellenwurm” (D) (1,35 - 1,2 Mrd / TROPPENZ, U.-M. 2015/2017); (6) „Gotländer Mysterium“ (D) (1,4-1,3 Mrd. / TROPPENZ, U.-M. 2015/2017); (7) „Haarnadel“-Spur Myxomitodes stirlingensis (2,0-1,8 Mrd. / BENGTSON S. et al. 2007/2009); (8) Chorhat-Spuren (1,62-1,59 Mrd. / RASMUSSEN, B. et al. 2002); (9) Alge Grypania spiralis (1,87-0,60 Mrd. / HAN, T. M. & RUNNEGAR, B 1992); (10) Rotalge Ramathallus lobatus (M) (1,6 Mrd. / BENGTSON, S. et al. 2017); (11) Protozoon Orbisiana sp. (M) (siehe 7); (12)  Aspidella/Cyclomedusa (siehe 7); (13) ?Seeanemone Olivooides multisulcatus (M) (siehe 7); (14) ?Alge (1,56 Mrd. / ZHU, S. et al. 2016).

Lebensbild der „lebendigen Milliarde“ (1,88 - 0,78 Mrd.)

Reconstruction of life in the “bustling billion” (1,88 - 0,78 bn)

Uwe-M. Troppenz & Sven Littkowski

Abstract

For a long time, it was assumed that there was no noteworthy biosphere on Earth before the Ediacaran (635-542 m) – aside from bacteria which were responsible for the Stromatolites who had their apex during the Mesoproterozoic (1.6-1.0 bn). In literature, they called this age the “boring billion”. This term is preserved until today despite that scientific research came to another result in the meantime. In the books “Wohin die Spuren führen” (vol. 2, Troppenz 2015) and „The New Precambrian“ (Troppenz 2017) the actual status of knowledge was compiled, the term “boring billion” had been replaced by “bustling billion”, and the term “Montana Biota” (first location of Horodyskia) was created for the definitely existing biosphere. For the first time, the authors make an attempt to reconstruct life in the period between 1.88 and 0.78 bn and to revive the “bustling billion”.

Zusammenfassung

Lange Zeit ging man davon aus, dass es vor dem Ediacarium (635-542 Mill.) keine nennenswerte Biosphäre auf der Erde gegeben habe – abgesehen von Bakterien, die für die Stromatolithen verantwortlich waren und ihren Höhepunkt im Mesoproterozoikum (1,6-1,0 Mrd.) hatten. In der Literatur nannte man diese Zeit die „boring billion“ – die „langweilige Milliarde“. Dieser Begriff hat sich bis heute erhalten, obwohl inzwischen wissenschaftliche Forschungen zu einem anderen Ergebnis kommen. In den Büchern „Wohin die Spuren führen“ (Bd. 2, Troppenz 2015) und „The New Precambrian“ (Troppenz 2017) wurde der aktuelle Stand des Wissens zusammengetragen, der Begriff „boring billion“ durch „bustling billion“ – „die lebendige Milliarde“ – ersetzt und für die durchaus vorhandene Lebenswelt der Begriff „Montana-Fauna“ eingeführt (erster Fundort von Horodyskia). Die Autoren unternehmen nun erstmals den Versuch, die in der Literatur aufgeführten Lebewesen des Zeitbereiches von 1,88 bis 0,78 Milliarden Jahren in einem Lebensbild darzustellen und die „bustling billion“ zu rekonstruieren.

Leben im Mesoproterozoikum

Entgegen der früheren Auffassung, es gebe vor dem Ediacarium keine mehrzelligen Organismen, und der Ablehnung entsprechender Funde als unmöglich (da im „falschen“ Zeitalter), haben Forschungen der letzten Jahre ergeben, dass es durchaus mehrzelliges Leben im Paläo- und Mesoproterozoikum gegeben hat. Die unterschiedlich interpretierte, wohl pilzartige Lebensform Horodyskia (genannt „Perlenkette“) ist nach den Vorkommen in Montana nun auch in Australien bestätigt worden. Die west-australischen Vorkommen wurden von Kathleen Grey und anderen 2010 vom "Geological Survey of Western Australia" in der Zeitschrift "Precambrian Research" publik gemacht. Auch die neue Art Horodyskia williamsii sei ein Makrofossil des mittleren Proterozoikums.

Der Geologe Professor Birger Rasmussen und der Palaeozoologe Professor Stefan Bengtson berichteten 2002 in „Science“ von Makrofossilien aus einer Schicht, die zwischen 1215 und 2016 Millionen Jahre alt ist. "Die Strukturen, die Spurenfossilien ähneln, haben eindeutig eine biologische Herkunft und weisen auf die Präsenz von wurmartigen, schleimproduzierenden, freibeweglichen Organismen hin." Sie werden wegen ihrer Form „Haarnadeln“ genannt. 2007 machten Bengtson und Rasmussen zusammen mit Bryan Krapez (University of Western Australia) den nächsten, entscheidenden Schritt: Sie benennen die Haarnadel-Fossilien mit einem international gültigen Spurenfossil-Namen: Myxomitodes stirlingensis. Gleichzeitig präzisierten sie ihre früheren Angaben. Die Fossilien seien 1,8 bis 2 Milliarden Jahre alt und aus Sedimenten, die unter dem Einfluss von Stürmen, Brandungsströmungen und Gezeiten entstanden sind. "Der Sandstein enthält ein makroskopisches fossiles Ökosystem, repräsentiert sowohl von scheibenförmigen Fossilien, ähnlich der ediacarischen Aspidella, als auch von paarigen Röhren.“

Professor Birger Rasmussen (Australien), Professor Subir Sarkar (Indien) sowie vier weitere Kollegen stellten in "Geology" 2002 fest, dass sie das Alter des indischen Chorhat-Sandsteins (unteres Vindhyan) mit modernsten Methoden nun mit Sicherheit für die Zeit "zwischen 1628 +/- 8 Millionen und 1599 +/- 8 Millionen Jahre" festlegen können. "Die Schichtflächen-Musterungen werden als Gänge von Wühlwürmern interpretiert.“

Professor Stefan Bengtson, Paläozoologe, Professor Martin Whitehouse, Geologe, Veneta Belivanova, Spezialistin für Mikrofossilien, alle vom Stockholmer "Schwedischen Naturhistorischen Museum" sowie Professor Birger Rasmussen, Sedimentologe aus Australien, veröffentlichen ihre Forschungsergebnisse 2009 in der Zeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS/USA). Zu den Mikrofossilien kommt eine Reihe von Makro-Organismen, die in ihrem Erscheinungsbild "differenzierte Formen im unteren Vindhyan" darstellen. Es werden  die aus dem Ediacarium und dem Kambrium bekannten Organismen Vindhyanitubulus semriensis (röhrenartiges Objekt), Olivooides multisulcatus (korallenähnlich), Orbisiana (kettenartiges Fossil), Konglingiphyton (Alge) und Flabellophyton strigata (Alge) genannt. Solche Fossilien muss es demnach schon vor mehr als anderthalb Milliarden Jahren gegeben haben.

Bengtson und Kollegen erläuterten: "Die Vindhyan-Schichten haben eine lange Geschichte von Makrofossil-Entdeckungen, die wegen der Ungewissheit bezüglich ihres Alters manchmal Schwierigkeiten gehabt haben, in die Mainstream-Literatur zu gelangen. Manchmal war der Grund auch, dass die Berichte nicht überzeugend dokumentiert worden sind." Aber: "Alle diese Formen sind höchst signifikant für unser Verständnis der biologischen Vielfalt im unteren Vindhyan ... und die frühe Evolution vielzelliger Eukaryoten." Das Alter dieser Fauna sei paläoproterozoisch.

Besonders wichtig für die Beweisführung, dass es sich bei den mesoproterozoischen Lebensformen um Mehrzeller gehandelt hat, waren die Entdeckungen von 1,56 Milliarden Jahre alten vermutlichen Großalgen (bis 30 cm) mit Zellenerhaltung durch Shixing Zhu und Maoyan Zhu in China, publiziert 2016, sowie von 1,6 Milliarden Jahre alten mikroskopisch kleinen Rotalgen, ebenfalls mit Zellenerhaltung, durch Prof. Bengtson in Indien, publiziert 2017.

Erläuterungen zur Grafik

Lebensbilder der Ediacara-Fauna (ab 635 Mill.) sind vielfach vorhanden. Seit zwei Jahren  gibt es auch eine Darstellung der Organismen der Franceville-Fauna (2,1 Mrd.) von Marcel Laverdet in: „Aux Origines de la Vie“ (El Albani et al. 2016). Für die dazwischen liegende Zeit fehlt bisher eine solche Rekonstruktion. Die hier dargestellte Montana-Fauna bezieht sich aber nicht allein auf das Mesoproterozoikum (1,6-1,0 Mrd), sondern beginnt bereits im Paläoproterozoikum bei 1,88 Mrd. (Västervik-Strukturen, Grypania u.a.) und endet im Neoproterozoikum am Beginn der teilweise totalen Eiszeiten („Schneeball“ bzw. „Eisball Erde“) vor 0,78 Mrd. Jahren – also etwa vom Statherium bis zum Tonium.

Das heißt: Es wurden die meisten der bisher bekannten mehrzelligen Organismen dieses Zeitraums in die Darstellung aufgenommen – was nicht bedeutet, dass sie gleichzeitig existiert haben. Bei fortschreitender Forschung mit modernster Technik wird es sicherlich noch weitere Einteilungen auf Grund neuer paläontologischer Befunde geben. Aufgenommen wurden nicht nur gesicherte Fossilien, sondern auch Dubiofossilien, im Text gekennzeichnet mit „D“.

Aufmerksam gemacht werden muss auch auf ein Dilemma: Einerseits soll der Eindruck einer natürlichen Unterwasserwelt entstehen, andererseits geht es um die Erkennbarkeit der Lebensformen für den Betrachter. Dadurch entstanden Probleme mit der Farbgebung, aber ebenso mit dem Größenverhältnis der Organismen untereinander. Lebewesen im Mikro- oder mm-Bereich („M“) mussten demzufolge größer dargestellt werden, um sichtbar zu werden. Da sich die anderen Organismen (außer den Stromatolithen und einer Algenart) lediglich im kleinen cm-Bereich bewegen, ist die notwendige Verzerrung hinnehmbar, zumal es sich nur um drei Fossilien handelt.

Gestaltungsmethode

Gestaltet wurde die Rekonstruktion mit der
Software POV-Ray 3,7. POV-Ray ist nicht nur eine
reguläre Render-Engine wie all die anderen, die
Szenenbeschreibungssprache ist genaugenommen
eine Programmiersprache. Daher kann POV-Ray
benutzt werden, um eine weite Bandbreite an
wissenschaftlichen Prozessen zu berechnen. Und
tatsächlich benutzen viele Wissenschaftler POVRay
- sogar auf der ISS, der Internationalen
Raumstation. Neben der wissenschaftlichen
Nutzung für die Forschungsgemeinschaft öffnet
POV-Ray eine große Auswahl an Möglichkeiten für
den kommerziellen und den privaten Benutzer.
POV-Ray in seiner jetzigen Version 3.7 ist
erhältlich ohne irgendwelche Kosten:
www.povray.org. Eine Gruppe von Personen
entwickelt und verbessert diese Render-Engine seit
Jahrzehnten. In den angeschlossenen Newsgroups,
zu denen der Co-Autor gehört, werden neue
Möglichkeiten umrissen und mit den anderen
Mitgliedern diskutiert.

Literatur

BENGTSON, S., RASMUSSEN, B. & KRAPEZ, B., 2007: „The Paleoproterozoic megascopic Sterling biota“ - Paleobiology 33 (3): 351-381, Boulder.

BENGTSON, S., BELIVANOVA, V., RASMUSSEN, B. & WHITEHOUSE, M., 2009: „The controversial ‘Cambrian’ fossils of the Vindhyan are real but more than a billion years older“ - PNAS 106 (19): 7729-7734, 5 Abb.,  Washington.

BENGTSON, S., SALLSTEDT, T., BELIVANOVA, V. & WHITEHOUSE, M., 2017: "Three-dimensional preservation of cellular and subcellular structures suggests 1.6 billion-year-old crown-group red algae" - PLOS biology, 20 Abb., http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.2000735.

EL ALBANI, A., MACCHIARELLI, R. & MEUNIER, A., 2016: “Aux origines de la vie – une nouvelle histoire de l’évolution  - 224 S., viele s/w-Bilder im Text, 8 Farbtafeln, Paris.

FEDONKIN, M. A. & YOCHELSON, E. L., 2002: „Middle Proterozoic (1.5 Ga) Horodyskia moniliformis Yochelson and Fedonkin, the Oldest Known Tissue-Grade Colonial Eucaryote“ - Smithsonian Institution Press 94: 1-33, viele Abb., Washington.

FEDONKIN, M. A., 2003: „The origin of the Metazoa in the light of the Proterozoic fossil record" - Paleontological Research 7 (1): 9–41, Washington.

GREY, K., YOCHELSON, E. L., FEDONKIN, M. A. & MARTIN, D. M., 2010: „Horodyskia williamsii new species, a Mesoproterozoic macrofossil from Western Australia“ - Precambrian Res. 180: 1-17, Amsterdam.

HAN, T. M. & RUNNEGAR, B., 1992: “Megascopic eukaryotic algae from the 2.1-billion-year-old negaunee iron-formation, Michigan” –Science, 257(5067):232-235, Washington. (Zeitangabe revidiert.)

LEIS, B. & STINCHCOMB, B. L., 2015: „Stromatolites“ – 176 S., durchgängig illustriert, Atglen.

MARTIN, D. M., 2004: „Depositional environment and taphonomy of the 'strings of beads': Mesoproterozoic multicellular fossils in the Bangemall Supergroup, Western Australia" - Australian Journal of Earth Sciences 51 (4): 555–561, Sydney.

RASMUSSEN, B., BOSE, P. K., SARKAR, S., BANERJEE, S., FLETCHER, I. R. & McNAUGHTON, N. J., 2002: „1.6 Ga UPb zircon age for the Chorhat Sandstone, lower Vindhyan, India: Possible implications for early evolution of animals“ - Geology 30 (2): 103-106, Washington.

RASMUSSEN, B., BENGTSON, S., FLETCHER, I. R. & McNAUGHTON, N. J., 2002: „Discoidal Impressions and Trace-Like Fossils More Than 1200 Million Years Old“ - Science 296 (5570): 1112-1115, 4 Abb., Washington.

RASMUSSEN, B., 2009: „The Sterling Range trace fossils: an update“ - West Australian Geologist (WAG) 475: 8-9, 1 Abb., Sydney.

RETALLACK, G. J., DUNN, K. L. & SAXBY, J., 2013: „Problematic Mesoproterozoic fossil Horodyskia from Glacier National Park, Montana, USA“ - Precambrian Research 226: 125–142, Amsterdam.

SRIVASTAVA, P. & BALI, R., 2006: „Proterozoic carbonaceous remains from the Chorhat Sandstone: oldest fossils of the Vindhyan Supergroup, Central India" - Geobios 39 (6): 873–878, Oxford.

TROPPENZ, U.-M., 2014: „Wohin die Spuren führen“ (Bd. 1) - 172 S., 136 Abb. und 1 Zeittafel, Parchim.

TROPPENZ, U.-M., 2015: „Wohin die Spuren führen“ (Bd. 2) - 192 S., 162 Abb. und 2 Zeittafeln, Parchim.

TROPPENZ, U.-M., VINX, R. & SCHMÄLZLE, D., 2016: „Bemerkenswerte Sedimentstrukturen in der 1,88-1,85 Milliarden Jahre alten Västervik-Formation, Schweden“ - Mitteilungen der Naturforschenden Gesellschaft Mecklenburg (NGM) 16 (1): 3-9, 9 Abb., Ludwigslust.

TROPPENZ, U.-M., 2017: „The New Precambrian” – 140 S., 115 Abb. und 2 Zeittafeln, Parchim.

ZHU, S., ZHU, M., KNOLL, A. H., YIN, Z., ZHAO, F., SUN, S., QU, Y., SHI, M. & LIU, H., 2016: „Decimetre-scale multicellular eukaryotes from the 1.56-billion-year-old Gaoyuzhuang Formation in North China“ - Nature Commun. 7:11500 doi: 10.1038/ncomms11500, 7 Abb., London.

 

Anschriften der Verfasser:              

Uwe-M. Troppenz, Buchholzallee 32, 19370 Parchim, mtroppenz@web.de

Sven Littkowski, Kingston, Jamaica, i@SvenLittkowski.name

 

(Aus: Mitteilungen der Naturforschenden Gesellschaft Mecklenburg, 18. Jg. (2018), H. 1: TROPPENZ, U.-M. & S. LITTKOWSKI: Lebensbild der „lebendigen Milliarde“ (1,88 - 0,78 Mrd.): 3-7, 7 Abb., Ludwigslust.)
 

Abb. 2: Ein Eiszeit-Geschiebe aus dem hier beschriebenen Zeitraum ist dieser 1,88 Milliarden Jahre alte vulkanische Fleckengranofels, von den Gletschern hergeschoben aus Västervik/Schweden (Lokalität der „Västervik-Strukturen“). Gefunden wurde er in Parchim/Mecklenburg. Zeitalter: Paläoproterozoikum, Orosirium. Größe: 9x6x2 cm. Foto und Sammlung: Troppenz.

 

Links:

Fossil der „Perlenkette“ Horodyskia williamsii, Mesoproterozoikum, ca. 1,4 Milliarden Jahre, Backdoor Formation, West-Australien. Foto und Sammlung: Troppenz.

Rechts:

Rafatazmia chitrakootensis nennt Stefan Bengtson diese mehrzelligen mikroskopischen Rotalgen aus Indien, deren Alter mit 1,6 Milliarden Jahren angegeben wird. Die Zellen sind erhalten. Foto: Bengtson 2017