Proponowane tematy doktoratów 2009

Proponowane tematy doktoratów 2009
===================================================================
Opiekun prof. dr hab. Magdalena Borsuk-Białynicka
Temat: Budowa i funkcja aparatu szczękowego pterozaurów
Celem pracy jest rekonstrukcja budowy aparatu szczękowego pterozaurów o różnej pozycji
systematycznej i morfologii dzioba oraz określenie, na zasadzie analogii do współczesnych
kręgowców latających, możliwych strategii zdobywania pożywienia przez te gady.
O ile budowa i funkcje szkieletu pozaczaszkowego pterozaurów i działanie ich aparatu
lotnego, także w kontekście zmienności rozmiarów, są przedmiotem licznych opracowań, to
ogromne zróżnicowanie aparatu szczękowego i ewolucja, jakiej podlegała czaszka w tej
grupie gadów (m.in. związek morfologii dzioba z dietą i sposobem polowania) przedstawiają
szerokie pole do badań.
Założeniem projektu jest dostęp do materiałów jurajskich z dwóch niemieckich
stanowisk lagerstatten:-Solnhofen (park narodowy Altmuhtaal) kimeryd-tyton - wapienie i
łupki litograficzne i Holzmaden (toark) - posidoniowe łupki bitumiczne. Rozmowy ze stroną
niemiecka są w toku.
Studia nad pterozaurami muszą być poprzedzone gruntownymi badaniami umięśnienia
dzisiejszych kręgowców, w szczególności anatomii i biomechaniki głowy i aparatu
szczękowego u ptaków. Niezbędna do tego jest aparatura optyczna i rysunkowa oraz
programy graficzne. Badania materiałów kopalnych w muzeach będą wymagały dodatkowego
finansowania w ramach projektów grantowych.
===================================================================
Opiekun doc. dr hab. Marcin Machalski
Temat: Łodziki kampanu i mastrychtu Polski na tle zmian środowiskowych u schyłku
kredy
Utwory kampanu i mastrychtu Polski pozakarpackiej obfitują w skamieniałości łodzików.
Zadaniem doktoranta będzie: 1. analiza taksonomiczna lodzików (w oparciu o metody
populacyjne z uwzględnieniem zjawiska pośmiertnego dryfu muszli); 2. odtworzenie
czasowego i przestrzennego rozmieszczenia gatunków na tle obrazu facjalnego badanych
utworów; 3. próba uchwycenie zależności miedzy wielkością i morfologia muszli (proporcje,
kształt linii przegrodowej, ornamentacja i pozycja syfonu) a środowiskiem życia łodzików;
4. ustalenie wartości stratygraficznej poszczególnych gatunków. Praca będzie oparta na
istniejących kolekcjach, m.in. w Instytucie Paleobiologii PAN, a także na materiałach
zebranych przez doktoranta w kluczowych odsłonięciach kampanu i mastrychtu.
==================================================================
Opiekun doc. dr hab. Andrzej Pisera
Tematy:
1. Liliowce jurajskie Polski: taksonomia, ewolucja, paleoekologia, diageneza.
Zadaniem doktoranta byłoby opracowanie taksonomiczne (w tym ocena wewnątrz
gatunkowej zmienności morfologicznej metodami statystycznymi) i rozpoznanie przebiegu
ewolucji późnojurajskich liliowców z Polski (głównie pozakarpackiej). Materiał to głównie
luźne elementy, w tym kielichy. Badania taksonomiczne uzupełnione powinny być
interpretacją paleoekologiczną oraz badaniami mikrostruktur w kontekście biokalcyfikacji
oraz diagenezy. Znaczna część materiałów znajduje się w posiadaniu opiekuna.
2. Zespoły krasnorostów (Corallinaceae) z miocenu południowej Polski: interpretacja
środowiskowa.
Miocen południowej Polski charakteryzuje się występowaniem licznych krasnorostów
Corallinacae, które pełnią rolę skałotwórczą, są jednak słabo rozpoznane paleontologicznie.
Zadaniem doktoranta byłaby interpretacja środowiska zespołów krasnorostów badenu i
sarmatu (głównie w rodolitach) w oparciu o ich skład taksonomiczny i formy wzrostowe.
Pomocne będą w tym porównania z krasnorostami współczesnymi z różnych środowisk (w
dyspozycji opiekuna). Duża część materiału w dyspozycji opiekuna, konieczne są jednak
prace terenowe w celu zebrania rodolitów. Praca wymaga dużej ilości szlifów i fotografii oraz
pomiarów pod mikroskopem.
3. Wąsonogi (Cirripedia) kredy Polski: taksonomia i paleoekologia.
Zadanie doktoranta polegałoby na taksonomicznym opracowaniu zespołów górnokredowych
Cirripedia z Polski w oparciu o materiał luźnych płytek oraz ich interpretacji
paleoekologicznej. Jako element dodatkowy należy przeprowadzić badania mikrostruktury w
celu wyjaśnienia procesów ich tworzenia oraz określenia znaczenia mikrostruktury dla
pozycji systematycznej. Duża cześć materiału w dyspozycji opiekuna, potrzebna jednak
dodatkowe pobranie prób terenie w celu uzupełnienia materiału.
4. Oktokorale późnej kredy Polski: zależność mikrosktruktury i pozycji systematycznej
oraz wybrane aspekty biomineralizacji.
Niektóre oktokorale wytwarzają masywne, silnie skalcyfikowane struktury osiowe, które
dobrze zachowują się w stanie kopalnym. Ich morfologia nie wystarcza do oznaczeń
taksonomicznych. Porównanie cech mikrostruktury materiałów kopalnych oraz
współczesnych pozwolić powinno na rozwiązanie tego problemu, a także na zrozumienie
procesów biokalcyfikacji w tej grupie korali, procesów charakteryzujących się niezwykle
dużą rolą substancji organicznej (często szkielet ten ma charakter kompozytu
organiczno¬mineralnego). Praca oparta byłaby głównie na materiałach z kredy piszącej Polski
oraz współczesnych pochodzących z różnych muzeów (większość w dyspozycji opiekuna).
Konieczność badań w SEM oraz badań chemicznych substancji organicznej.
===================================================================
Opiekunowie: prof. dr hab. Grzegorz Racki i dr Krzysztof Małkowski
Tematy:
1. Geochemia tkanek kostnych triasowych kręgowców lądowych z Górnego Śląska
Odkrycie kolejnych nagromadzeń kości dużych kręgowców w utworach kontynentalnych
śląskiego triasu stwarza okazję do podjęcia badań geochemicznych materiału kostnego z
bogatych kolekcji Instytutu Paleobiologii PAN. W ramach tematu rozpoznano by w pierwszej
kolejności zakres zmian diagenetycznych tkanek kostnych w ujęciu chemicznym,
mikrostrukturalnym i histologicznym, co umożliwi oszacowanie prawdopodobieństwo
zachowania pierwotnych sygnałów biogenicznych i środowiskowych. Badania geochemiczne
skoncentrowane na pierwiastkach ziem rzadkich (REE) pozwalają na interpretację
tafonomiczną materiału kostnego – pośmiertnych warunków pogrzebania oraz mechanizmów
i tempa procesów fosylizacji. Nagromadzenia (brekcje) kostne będą zatem analizowane w
kategoriach stopnia redepozycji i amalgamacji czasowej. Dopiero w drugim etapie na
wyselekcjonowanym, dobrze zachowanym materiale będą przeprowadzone badania
warunków rozwoju i fizjologii grup kręgowców. W szczególności, mikroopróbowanie
posłuży do analizowania zmienności izotopów tlenu i węgla w obrębie próby bioapatytu (np.
zębów) w celu rekonstrukcji diety, dróg migracji oraz tła klimatycznego i hydrologicznego.
Ma to podstawowe znaczeniu dla poznania strategii życiowych gatunków i różnorodności nisz
ekologicznych w obrębie ekosystemów lądowych sprzed 200 milionów lat. Kandydat
powinien mieć dobre przygotowanie z geochemii i paleontologii (paleoekologii) i przejawiać
zainteresowanie geologią historyczną i sedymentologią. W trakcie realizacji prac doktorant
opanuje metodykę i metodologię analizy izotopowej – badania stosunków izotopów stałych w
materiałach pochodzących z kopalnego zapisu geologicznego.
2. Historia zmian ekologicznych dotyczących populacji ludzkich wybranych obszarów
na podstawie analizy stosunków izotopowych zapisanych w tkankach kostnych
Dysponujemy obecnie zaawansowaną metodyką pomiaru stosunków izotopowych węgla i
tlenu w mikropróbkach pochodzących ze szkieletowych tkanek (względnie 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. 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.
===================================================================
Opiekun doc. dr hab. Jarosław Stolarski
Temat: Kredowy efekt szklarniowy a koralowce
W ostatnich latach jednym z głównych tematów badań, a także mediów jest potencjalne
zagrożenie dla świata raf koralowych jakie niesie podwyższający się poziom CO2 we
współczesnej atmosferze (zakwaszanie wód) oraz związany z „efektem szklarniowym” wzrost
powierzchniowej temperatury wód światowego oceanu. Tymczasem w okresie kredowym
(ok. 110 a 90 milionów lat temu) uwalniane były do atmosfery ze źródeł podmorskich dużo
większe niż dziś ilości CO2, w rezultacie stężenie tego związku w atmosferze było ok. cztery
razy większe niż obecnie (powyżej 1000 ppm).
Przypuszcza się, że w czasie kredowego „efektu szklarniowego” średnia temperatura
na Ziemi była ok. 10 stopni wyższa niż dziś. Jednak wbrew przedstawianym katastroficznym
wizjom rozwoju koralowców Scleractinia, kredowy „efekt szklarniowy” nie spowodował
wyginięcia koralowców, jednak mógł, być może w powiązaniu z innymi zmianami geochemii
oceanu, doprowadzić do wyjątkowego w historii ewolucyjnej tej grupy pojawienia się form o
szkielecie kalcytowym (wszystkie dziś znane koralowce Scleractinia mają szkielet z innej
odmiany polimorficznej CaCO3 – aragonitu); Science 318, 5847: 92-94. Co ciekawe, w tym
samym czasie co koralowce kalcytowe, w morzach kredowych występowała również
zróżnicowana fauna koralowców o szkielecie aragonitowym.
Współczesne dane eksperymentalne sugerują, że różne grupy taksonomiczne
charakteryzują się odmiennymi reakcjami fizjologicznymi na zmieniające się warunki
środowiska, dlatego fascynującym i proponowanym tu tematem badawczym jest
poszukiwaniem związku między taksonomią koralowców kredowych, a reakcją fizjologiczną
na kredowy „efekt szklarniowy” oraz zmiany geochemiczne mórz. Zadaniem doktoranta
będzie w pierwszej kolejności rozpoznanie i opis taksonów występujących w osadach
kredowych niżu Polski (zarówno taksony o szkielecie aragonitowym jak i kalcytowym).
Wykorzystując jako punkt odniesienia materiały koralowców współczesnych, doktorant
podejmie też próbę określenia wpływu procesów diagenetycznych, fizjologicznych oraz
związanych ze środowiskiem zewnętrznym na zachowanie informacji strukturalnej i
biogeochemicznej w szkieletach koralowców kredowych.
Opiekunowie: doc. dr hab. Jarosław Stolarski i dr Krzysztof Małkowski
Temat: Muszle wybranych mięczaków słodkowodnych jako archiwum zapisu zmian
fizjologicznych i środowiskowych
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.
===================================================================