drapeau anglais Project title  Late Paleozoic larval paleobiology

Gastropodenschalen spiegeln die Ontogenese in hohem Maße wider. Anhand der Morphologie und der Dimensionen frühontogenetischer Schalen (Protoconche) kann auch bei fossilen Arten festgestellt werden, ob ein Plankton fressendes Larvalstadium durchlaufen wurde oder nicht. Aus dem Paläozoikum sind Protoconche jedoch selten erhalten und wurden bisher fast nur für Taxonomie und Phylogenie genutzt. Der Informationsgehalt von Protoconchen ist jedoch viel größer.​

 Nutzel Fig1

Planktotrophe Larvalschale eines Caenogastropoden
aus dem Buckhorn Asphalt
(Oberkabon, Pennsylvanian, U.S.A.).
  Planktotrophe Larvalschalen erlauben Aussagen über Primärproduktion und planktonische Nahrungsketten. Ferner können heterochrone Prozesse erkannt werden, die in der Evolution eine wichtige Rolle spielen. Es steht hervorragend erhaltenes karbonisches Gastropoden Material aus dem Buckhorn Asphalt (Oklahoma, U.S.A.) und anderen oberkarbonischen Fossillagerstätten der U.S.A. zur Verfügung. Im Fall des Buckhorn Asphalt migrierte Öl in die oberkarbonischen Ablagerungen und versiegelte die Molluskenschalen, so dass sie heute oft original aragonitisch mit erhaltenen Mikrostrukturen vorliegen. Dieses Material erlaubt es, Ökosysteme und planktonische Nahrungsketten des späten Paläozoikums einschließlich der Larvalökologie mariner Invertebraten zu rekonstruieren.
Eine Analyse der Evolution von Gastropodenlarven zeigte, dass im frühen Paläozoikum offen gewundene Larvalschalen vorherrschten und dass diese Morphologie im Laufe des Paläozoikums zunehmend verloren ging.  Kambrische Mollusken durchliefen vermutlich durchweg eine nicht planktotrophe Frühontogenese und die Planktotrophie entstand erst an der Wende Kambrium/Ordovizium.
Ansprechpartner Alexander Nützel   
 
   
   
       
Nutzel Fig2

Aragonitische Kreuzlamellen Schalenstruktur
aus dem Buckhorn Asphalt; solche Strukturen sind im
Paläozoikum sehr selten erhalten;
Bildbreite ca. 0.2 mm.
  Nutzel Fig3

Dünnschliffbild eines Nautiliden mit Kammer-Ablagerungen
aus dem Buckhorn Asphalt; die Braunfärbung rührt
von der Asphalt Imprägnierung her.
 
       
Nutzel Fig4    Messungen an Protoconchen legen nahe, dass es im Kambrium noch
keine planktotrophen Molluskenlarven gab und diese sich erst
an der Wende zum Ordovizium entwickelten 
(aus Nützel et al. 2006, Evolution & Development; copyright Blackwell
Publishing).


Arbeitsgruppe
Barbara Seuß, Institut für Paläontologie, Universität Erlangen  
André Freiwald, Institut für Paläontologie, Universität Erlangen

Kooperationen

Royal, H. Mapes, Department of Geological Sciences, Ohio University, Athens 45701, U.S.A.

Thomas Yancey, Texas A&M University, Geology & Geophysics, College Station,
Texas, TX 77843-3115

Dieter Korn, Museum für Naturkunde, Humboldt Universität Berlin

Jiri Frýda, Czech Geological, Prag, Czech Republic
http://nts1.cgu.cz/portal/page/portal/shared/j/jiri.fryda

Publikationen

Seuss, B., Nützel, A., Mapes, R. H., Yancey, T. E. 2009.  Facies and fauna of the Pennsylvanian Buckhorn Asphalt Quarry deposit: a review and new data on an important Palaeozoic fossil Lagerstätte with aragonite preservation. Facies 55: 609-645, DOI 10.1007/s10347-009-0181-9.

Mapes, R. H. & Nützel, A. 2009. Where did Upper Paleozoic cephalopods lay their eggs? – Evidence from cephalopod embryos and gastropod and pelecypod veliger larvae. Lethaia 42: 341–356, DOI: 10.1111/j.1502-3931.2008.00141.x

Wisshak, M., Seuß, B. & Nützel, A. 2008. Evolutionary implications of an exceptionally preserved Carboniferous microboring assemblage in the Buckhorn Asphalt Lagerstätte (Oklahoma, USA). In: Wisshak M, Tapanila L (eds) Current Developments in Bioerosion. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 21-54.

Servais, T., Lehnert, O., Li, J., Mullins, G.L., Munnecke, A., Nützel, A. & Vecoli, M. 2008. The Ordovician Biodiversification: revolution in the oceanic trophic chain. Lethaia 41: 99-109.

Nützel, A., Frýda, J., Yancey, T. E. & Anderson, J. R. 2007. Larval shells of Late Palaeozoic naticopsid gastropods (Neritopsoidea: Neritimorpha) with a discussion of the early neritimorph evolution. Paläontologische Zeitschrift 81: 213–228.

Lehnert, O., Vecoli, M., Servais, T. & Nützel, A. 2007. Did plankton evolution trigger the Ordovician diversifications? Acta Palaeontologica Sinica 46: 262-268.

Nützel, A., Lehnert, O. & Frýda, J. 2007. Origin of planktotrophy – evidence from early molluscs: A response to Freeman and Lundelius. Evolution & Development 9: 313-318.

Nützel, A., Lehnert, O. & Frýda, J. 2006. Origin of planktotrophy – evidence from early molluscs. Evolution & Development 8: 325-330.

Nützel, A. & Frýda, J. 2003. Paleozoic plankton revolution: Evidence from early gastropod ontogeny. Geology 31: 829-831.

Bandel, K., Nützel, A. & Yancey, T. E. 2002. Larval shells and shell microstructures of exceptionally well-preserved Late Carboniferous gastropods from the Buckhorn Asphalt deposit (Oklahoma, USA). Senckenbergiana letheae 82: 639-689.

Nützel, A. & Mapes, R. H. 2001. Larval and juvenile gastropods from a Carboniferous black shale: palaeoecology and implications for the evolution of the Gastropoda. Lethaia 34: 143-162.


drapeau anglais Project title  Late Paleozoic larval paleobiology (DFG NU 96/10-1; Förderungszeitraum:1. 5. 2006 bis 30. 4. 2009)

Gastropod shells reflect ontogeny to a high degree.  Even in fossil species, the analysis of the morphology and the dimensions of early ontogenetic shells (protoconchs) allow to infer whether a plankton feeding larval stage was present or not. However, protoconchs are rarely preserved and have been primarily used for taxonomy and phylogenetics. However, the information content of protoconchs is much higher.

Nutzel Fig1

Planktotrophic caenogastropod larval shell from the Buckhorn Asphalt (Upper Carboniferous, Pennsylvanian, U.S.A.).

  Planktotrophic larval shells allow to assess paleo-productivity and planktonic food chains. Moreover, heterochronic processes can be recognized which play an important role in evolution. We have superbly preserved Carboniferous gastropods at hand from the Buckhorn Asphalt (Oklahoma, U.S.A.) and other Upper Carboniferous localities in the U.S.A. In the case of the Buckhorn Asphalt, an oils migrated synsedimentary into the Upper Carboniferous deposits and sealed the mollusc shells. Thus, they are preserved in their original aragonitic composition with microstructures. This material facilitates a reconstruction of Late Paleozoic ecosystems and planktonic food chains including larval ecology of marine invertebrates.
An analysis of the evolution of gastropod larvae showed that openly coiled larval shells were dominant in the Early Paleozoic and that this morphology has been  increasingly abandoned during the Paleozoic. Cambrian molluscs probably had a non planktotrophic early ontogeny and planktotrophy evolved at the Cambrian/Ordovician boundary.
Ansprechpartner Alexander Nützel 
     

 Nutzel Fig2

Aragonitic crossed-lamellar shell structure from the Buckhorn Asphalt; preservation of this structure is very rare in Paleozoic deposits; width c. 0.2 mm.

 

Nutzel Fig3 

Thin section of nautilid with cameral deposits from the Buckhorn Asphalt; the brown colors derive from the asphalt impregnation.

     
Nutzel Fig4   Protoconch measurements suggest that there were no planktotrophic mollusc larvae in the Cambrian and that planktotrophy evolved at the transition to the Ordovician (from Nützel et al. 2006, Evolution & Development; copyright Blackwell Publishing).


Working group

Barbara Seuß, Insitut für Paläontologie, Universität Erlangen  
André Freiwald, Insitut für Paläontologie, Universität Erlangen

Cooperations

Royal, H. Mapes, Department of Geological Sciences, Ohio University, Athens 45701, U.S.A.

Thomas Yancey, Texas A&M University, Geology & Geophysics, College Station,
Texas, TX 77843-3115

Dieter Korn, Museum für Naturkunde, Humboldt Universität Berlin

Jiri Frýda, Czech Geological, Prag, Czech Republic
http://nts1.cgu.cz/portal/page/portal/shared/j/jiri.fryda

Publications

Seuss, B., Nützel, A., Mapes, R. H., Yancey, T. E. 2009.  Facies and fauna of the Pennsylvanian Buckhorn Asphalt Quarry deposit: a review and new data on an important Palaeozoic fossil Lagerstätte with aragonite preservation. Facies 55: 609-645, DOI 10.1007/s10347-009-0181-9.

Mapes, R. H. & Nützel, A. 2009. Where did Upper Paleozoic cephalopods lay their eggs? – Evidence from cephalopod embryos and gastropod and pelecypod veliger larvae. Lethaia 42: 341–356, DOI: 10.1111/j.1502-3931.2008.00141.x

Wisshak, M., Seuß, B. & Nützel, A. 2008. Evolutionary implications of an exceptionally preserved Carboniferous microboring assemblage in the Buckhorn Asphalt Lagerstätte (Oklahoma, USA). In: Wisshak M, Tapanila L (eds) Current Developments in Bioerosion. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 21-54.

Servais, T., Lehnert, O., Li, J., Mullins, G.L., Munnecke, A., Nützel, A. & Vecoli, M. 2008. The Ordovician Biodiversification: revolution in the oceanic trophic chain. Lethaia 41: 99-109.

Nützel, A., Frýda, J., Yancey, T. E. & Anderson, J. R. 2007. Larval shells of Late Palaeozoic naticopsid gastropods (Neritopsoidea: Neritimorpha) with a discussion of the early neritimorph evolution. Paläontologische Zeitschrift 81: 213–228.

Lehnert, O., Vecoli, M., Servais, T. & Nützel, A. 2007. Did plankton evolution trigger the Ordovician diversifications? Acta Palaeontologica Sinica 46: 262-268.

Nützel, A., Lehnert, O. & Frýda, J. 2007. Origin of planktotrophy – evidence from early molluscs: A response to Freeman and Lundelius. Evo

Nützel, A., Lehnert, O. & Frýda, J. 2006 Origin of planktotrophy – evidence from early molluscs. Evolution & Development 8: 325-330.

Nützel, A. & Frýda, J. 2003. Paleozoic plankton revolution: Evidence from early gastropod ontogeny. Geology 31: 829-831.

Bandel, K., Nützel, A. & Yancey, T. E. 2002. Larval shells and shell microstructures of exceptionally well-preserved Late Carboniferous gastropods from the Buckhorn Asphalt deposit (Oklahoma, USA). Senckenbergiana letheae 82: 639-689.

Nützel, A. & Mapes, R. H. 2001. Larval and juvenile gastropods from a Carboniferous black shale: palaeoecology and implications for the evolution of the Gastropoda. Lethaia 34: 143-162.