Okrzemki w ekosystemach kenozoiku Antarktyki

1
PROPONOWANE TEMATY DOKTORATÓW (2010)
Środowiskowe Studium Doktoranckie GEOBIOS
przy Instytucie Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk
Okrzemki w ekosystemach kenozoiku Antarktyki..................................................................... 1
Muszle wybranych mięczaków słodkowodnych jako archiwum zapisu zmian fizjologicznych i
środowiskowych......................................................................................................................... 2
Historia zmian ekologicznych dotyczących populacji ludzkich ze środkowej doliny Eufratu
(Syria) na podstawie analizy stosunków izotopowych zapisanych w materiale
odontologicznym........................................................................................................................ 2
Fauna bezszczękowców z utworów paleozoicznych Polski ...................................................... 3
Ryby dwudyszne z Polskiego triasu........................................................................................... 3
Biostratygrafia i paleoekologia górnej kredy Niecki-Miechowskiej ......................................... 3
Zmiany w zespołach nanoplanktonu wapiennego w cenomanie i turonie SE Polski i
zachodniej Ukrainy: implikacje dla produkcji pierwotnej ......................................................... 4
Izotopy wegla i tlenu w skorupkach mioceńskich ramienionogów Paratetydy jako wskaźniki
zróżnicowania środowiska ......................................................................................................... 4
Krasnorosty z miocenu Polski jako wskaźniki zmian środowiska............................................. 5
Okrzemki w ekosystemach kenozoiku Antarktyki
Opiekunowie: prof. dr hab. Andrzej Gaździcki i dr Wojciech Majewski
Wzrost zainteresowania współczesnymi zmianami klimatycznymi, przejawia się coraz
wyraźniej w szczegółowych studiach zapisu kenozoicznych zmian klimatycznych. W tego
typu badaniach, Antarktyka zajmuje znaczącą pozycję jako obszar stosunkowo słabo
poznany, a jednocześnie stanowiący główny obszar występowania lądolodów, którego
deglacjacja postrzegana jest jako potencjalna przyczyna podnoszenia się poziomu światowego
oceanu. Intensywnym badaniom podlega więc cała kenozoiczna historia klimatyczna tego
obszaru, począwszy od stosunkowo ciepłego eocenu, poprzez kolejne etapy rozwoju
lądolodów w oligocenie i miocenie, stosunkowo ciepły epizod plioceński, a skończywszy na
rozwoju i fluktuacjach współczesnych lodowców Antarktyki Wschodniej i Zachodniej.
Badania te ze swojej natury są interdyscyplinarne. Obok metod geologicznych, w tym
geochemicznych, szerokie zastosowanie znajdują metody mikropaleontologiczne. Wraz z
otwornicami, okrzemki są najczęściej wykorzystywaną grupą mikroskamieniałości do badań
paleośrodowiskowych i klimatycznych Antarktyki.
Trzeba zaznaczyć, że Antarktyka jako teren podlegający ustaleniom Traktatu Antarktycznego,
jest obszarem naturalnej i pożądanej współpracy międzynarodowej. Polska ma solidną markę
w badaniach Antarktyki, co ma istotne znaczenie przy nawiązywaniu współpracy naukowej,
gwarantującej dostęp do atrakcyjnych materiałów i laboratoriów zagranicznych. Opiekunowie
projektu mają ugruntowane kontakty zagraniczne, gwarantujące dostęp do takich materiałów
z szeroko pojętego kenozoiku. W ostatecznym wyborze kierunku badań, pozostawiona
zostanie swoboda doktorantowi, przy pełnym wsparciu ze strony opiekunów. Głównym celem
projektu doktorskiego, jest wykształcenie wysokiej klasy specjalisty od tej grupy
mikroskamieniałości, który przy odpowiednim zaangażowaniu będzie miał dobre
perspektywy do udziału w przyszłych projektach krajowych i zagranicznych.
Kandydat powinien mieć dobre przygotowanie paleontologiczne lub/i biologiczne. Wskazane
jest również przygotowanie geologiczne. Powinien przejawiać dużą samodzielność, otwartość
naukową, jak również wytrwałość niezbędną przy systematycznych badaniach
2
mikropaleontologicznych. W trakcie realizacji prac doktorant opanuje metodykę analizy
zespołów okrzemek w kontekście paleośrodowiskowym.
Muszle wybranych mięczaków słodkowodnych jako archiwum zapisu
zmian fizjologicznych i środowiskowych
Opiekunowie: doc. dr hab. Jarosław Stolarski i dr Krzysztof Małkowski
W ramach tematu przeprowadzono by badania muszli wybranych grup słodkowodnych
mięczaków z terenu Polski z zakresu ekologii geochemicznej: analizowanie zapisu
chemicznego procesów biomineralizacji w różnych warunkach środowiskowych, w
kontekście kierunków adaptacji elementów współczesnych biocenoz do globalnych zmian
klimatu i monitoringu przekształceń środowiska (przede wszystkim podwyższonej
temperatury i zmian koncentracji dwutlenku węgla w środowisku). Proponowane badania
obejmowały by wstępny etap ekologiczny: (1) opróbowanie biotopów o różnym stopniu
zanieczyszczenia i eutrofizacji na makrofaunę mięczakową, zarówno żyjąca, jak i subfosylną;
(2) opracowanie systematyczne tych zespołów (w współpracy ze specjalistami z IPAL oraz
MiIZ), m.in. w celu identyfikacji gatunków (grup) wskaźnikowych dla określenia
ewentualnych zmian antropogenicznych. Drugi etap to badania zmian składu izotopowego
węgla i tlenu oraz wybranych pierwiastków śladowych w próbkach biogenicznych, w celu
poznania specyfiki procesów biomineralizacyjnych w warunkach podwyższonego stresu
środowiskowego. W szczególności, zrozumienie znaczenia zmian serii pomiarów (profili)
izotopowych w ontogenezy muszli mięczaków. Dane pomiarowe powinny stanowić podstawę
do ich wykorzystania jako biomonitorów zapisu zmian warunków ekologicznych, w tym
zmian sezonalnej temperatury wód i pojawiania się zmian zróżnicowania źródeł
(zanieczyszczeń) pokarmowych. Kandydat powinien mieć dobre przygotowanie z biologii
(ekologii) i ewentualnie geochemii oraz przejawiać wszechstronne zainteresowanie tematyką
środowiskową. W trakcie realizacji prac związanych z podjęta problematyką doktorant
opanuje metodykę i metodologię analizy izotopowej w materiałach biogenicznych.
Historia zmian ekologicznych dotyczących populacji ludzkich ze
środkowej doliny Eufratu (Syria) na podstawie analizy stosunków
izotopowych zapisanych w materiale odontologicznym
Opiekunowie: prof. dr hab. Grzegorz Racki i dr Krzysztof Małkowski
Dysponujemy obecnie zaawansowaną metodyką pomiaru stosunków izotopowych węgla i
tlenu w mikropróbkach pochodzących ze szkieletowych tkanek (przede wszystkim zębów,
najbardziej trwałych w zapisie pierwotnych cech fizycznych i chemicznych), która stopniowo
staje się jednym z podstawowych narzędzi badawczych w śledzeniu zmian środowiskowych,
którym poddany był osobnik w trakcie powstawania badanych elementów szkieletowych. W
zapisie izotopowym zmian środowiska istnieją podstawy do budowania hipotez dotyczących
zarówno globalnych zmian klimatu jak i lokalnych zmian sezonalnych i zmian dotyczących
doboru pokarmu związanych z osobniczym rozwojem jak i wynikającym z migracji lub zmian
kulturowych. Badania skoncentrowane będą na emalii zębów pochodzących ze stanowisk
archeologicznych. Materiał do badań pochodzi ze środkowej doliny Eufratu, z wykopalisk w
okolicach Tell Aszara (Syria). W tym regionie możliwe jest zrekonstruowanie interakcji
między człowiekiem a środowiskiem w co najmniej pięciu okresach: wczesnego brązu (2800–
3
2350BC), środkowego brązu (2200–1700BC), okresu nowoasyryjskiego (900–600BC),
wczesnego średniowiecza (600–1200AD) oraz epoki nowożytnej (XIX–XX wiek).
Doktorant uzyska dostęp do technik izotopowych i wyszkoli się w stawianiu i rozwiązywaniu
problemów dotyczących zmian naturalnego i kulturowego środowiska człowieka, istotnych w
dobie silnej antropopresji środowiskowej – często obecnie związanej ze skutkami globalnymi.
Kandydat powinien mieć przygotowanie z zakresu nauk o środowisku (w tym geochemii)
oraz przejawiać zainteresowanie archeologią i historią.
Fauna bezszczękowców z utworów paleozoicznych Polski
Opiekun prof. dr hab. Magdalena Borsuk-Białynicka
Celem rozprawy jest kompleksowe opracowanie materiałów ostrakodermów z terenu Polski
Ma ono obejmować rewizję psammosteidów z dolnego dewonu Daleszyc (Tarlo 1964, 65)
oraz opracowanie psammosteidów ze środkowego dewonu profilu Świetomarz Śniadka z
kolekcji Instytutu Paleobiologii PAN, a także ewentualnych nowych materiałów, m.in. z
rdzeni wiertniczych. Zróżnicowanie, powiązania filogenetyczne i paleozoogeograficzne tej
fauny będą spodziewanym przedmiotem rozprawy.
Ryby dwudyszne z Polskiego triasu
Opiekun prof. dr hab. Magdalena Borsuk-Białynicka
Przedmiotem rozprawy doktorskiej ma być opis, taksonomia oraz przebieg ewolucji ryb
dwudysznych Polski. Badania mają być oparte na materiałach z wczesnego triasu z
Czatkowic, oraz z późnego triasu z Krasiejowa, Lisowic oraz Poręby. Materiał stanowią
przede wszystkim płyty zębowe. Wśród okazów z Krasiejowa do opracowania są także
niezwykle rzadkie w materiale kopalnym łuski, a w materiale z Lisowic także kości czaszki.
Dość liczny materiał daje szansę na badanie przebiegu ontogenezy oraz histologii ryb
dwudysznych.
Biostratygrafia i paleoekologia górnej kredy Niecki-Miechowskiej
Opiekunowie: doc. dr hab. Danuta Peryt, dr Elena Jagt-Yazykova
Praca będzie polegała na systematycznym zbieraniu i oznaczeniu makrofauny i mikrofauny z
utworów górnej kredy regionu Niecki Miechowskiej, ze szczególnym naciskiem na zespoły
amonitowe. Na podstawie znalezionych skamieniałości zostanie poddana rewizji bio- i
chronostratygrafia oraz przeprowadzona po raz pierwszy wszechstronna paleoekologiczna
rekonstrukcja warunków środowiskowych, w nawiązaniu do globalnych zmian
ekosystemowych w interwale kampan - ?mastrycht. Wykorzystane też będą materiały
zgromadzone w ramach prac magisterskich, realizowanych w latach 2003-2005 na
Uniwersytecie Śląskim pod kierunkiem opiekunek.
Kandydat powinien mieć dobre przygotowanie paleontologiczne i geologiczne oraz
wykazywać dużą samodzielność w pracach terenowych.
4
Zmiany w zespołach nanoplanktonu wapiennego w cenomanie i turonie
SE Polski i zachodniej Ukrainy: implikacje dla produkcji pierwotnej
Opiekun: doc. dr hab. Danuta Peryt
Nanoplankton wapienny – znany od późnego triasu - stanowi główny składnik morskiego
fitoplanktonu i jest doskonałym narzędziem do badań stratygraficznych, paleoekologicznych i
paleoceanograficznych.
Chociaż globalne cenomańsko-turońskie zdarzenie beztlenowe (OAE2) było w ostatnich
trzech dekadach tematem wielu prac naukowych, to stosunkowo niewiele opracowań
poświęconych było zmianom w zespołach nanoplanktonu wapiennego, a z Polski nie ma
dotychczas żadnych publikacji związanych z tą tematyką.
Materiał do badań pochodzić będzie z osadów cenomanu i turonu z odsłonięć i wierceń z
Lubelszczyzny oraz z odsłonięć okolic Halicza (zachodnia Ukraina). W oparciu o jakościową
i ilościową analizę nanoplanktonu wapiennego zostanie wykonana stratygrafia tych osadów,
scharakteryzowane zmiany jakim podlegały zespoły nanoplanktonu wapiennego w badanym
interwale oraz, w oparciu o nie, zinterpretowane zmiany w morskiej produkcji pierwotnej na
badanym obszarze.
Izotopy wegla i tlenu w skorupkach mioceńskich ramienionogów
Paratetydy jako wskaźniki zróżnicowania środowiska
Opiekunowie: dr Maria Aleksandra Bitner i doc. dr hab. Andrzej Pisera
Muszle ramienionogów zawiasowych zbudowane są z biogenicznego niskomagnezowego
kalcytu, co czyni je odpornymi na diagenezę. To z kolei powoduje, że ramienionogi są
dobrym materiał do wykorzystania jako „proxy” chemizmu wody morskiej w stanie
kopalnym. Muszla ramienionogów wytrącana jest w równowadze z otaczającą wodą, tak więc
stosunki izotopów tlenu i węgla u ramienionogów stanowią dobry wskaźnik warunków
środowiska, w jakim żyły i z tego powodu są bardzo często używane w takich analizach.
Paratetyda Centralna (obejmująca obszar od Austrii i Polski, poprzez Czechy, Słowację,
Węgry do Bułgarii) była epikontynentalnym morzem, o silnie zróżnicowanych warunkach
środowiska, występującym w środkowym miocenie. W Paratetydzie Centralnej, choć słabo
zróżnicowane taksonomicznie, ramienionogi są częste a lokalnie nawet bardzo częste,
stanowić więc mogą dobry materiał badawczy, dotychczas praktycznie nie wykorzystany w
tego rodzaju analizach.
Zadaniem doktoranta będzie zbadanie stosunków izotopów tlenu i węgla (w niektórych
wypadkach także badania geochemiczne pierwiastków) w skorupkach ramienionogów z
Paratetydy Centralnej, pochodzących z różnych obszarów, facji i horyzontów
stratygraficznych w celu scharakteryzowania środowiska i jego zmian w czasie i przestrzeni.
Materiał do badań jest praktycznie w dyspozycji opiekunów prac, choć może być konieczność
jego uzupełnienia w terenie. Doktorant będzie musiał opanować technikę badań izotopów
węgla i tlenu.
5
Krasnorosty z miocenu Polski jako wskaźniki zmian środowiska
Opiekun: doc. dr hab. Andrzej Pisera
Krasnorosty (glony wapienne) z rodziny Corallinaceae stanowią element skałotwórczy w
miocenie Zapadliska Przedkarpackiego i występują zarówno w badenie jak i w sarmacie.
Skład taksonomiczny zespołów został rozpoznany jedynie w kilku wypadkach (Korytnica,
Pińczów, czy rafy badeńskie Roztocza), lecz daleko nie ze wszystkich horyzontów
stratygraficznych czy facji. Jednocześnie wiadomo, że dziś krasnorosty są dobrym
wskaźnikiem warunków środowiska (pełnomorskie, brakiczne czy o podwyższonym
zasoleniu, tropikalne), a także różnych czynników związanych z batymetrią jak np. energia
wody czy naświetlenie. Ponieważ krasnorosty mioceńskie na poziomie rodzajowym nie
różnią się od współczesnych, mogą one posłużyć do odtworzenia warunków środowiska i
zmian klimatycznych, jakie występowały w miocenie Zapadliska Przedkarpackiego.
Zadaniem doktoranta będzie rozpoznanie (na poziomie minimum rodzajowym) krasnorostów
i ich zespołów z osadów badenu i sarmatu Zapadliska Przedkarpackiego, a następnie
porównanie ich ze współczesnymi rodzajami/zespołami charakterystycznymi dla różnych
warunków środowiskowych. Porównanie to posłuży (w połączeniu z danymi geologicznymi,
w tym fauną kopalną ze stanowisk, z których pochodzą krasnorosty) do wyróżnienia
zespołów charakteryzujących różne warunki oraz interpretacji zmian kopalnego środowiska.
Od strony technicznej badania takie wymagać będą badań krasnorostów w szlifach (w
mikroskopie). Znaczna część materiału krasnorostów, w tym szlify, są już w dyspozycji
opiekuna. W niektórych wypadkach konieczne będzie jednak uzupełnienie materiału w
terenie. W dyspozycji opiekuna znajduje się prawie cała literatura przedmiotu, jak również
bogate materiały porównawcze krasnorostów współczesnych i kopalnych.