Zerstörung, Verfall und Erhaltung: Initiale Fossilisierung in Blattfossilien

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Gabriele Bierbaum; Privatdozentin Dr. Carole T. Gee
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348043586

Bei der Fossilisation von Pflanzen steht meist die Silizifizierung von Holz im Vordergrund, während die meisten Blattfossilien karbonisierte Abdrücke darstellen und oft aus Süßwasserablagerungen stammen. In Süßwasser-Konservatlagerstätten wird die häufig hervorragende Erhaltung von Tierfossilien auf bakterielle Biofilme zurückgeführt, die nach der Mineralisierung die ursprünglichen Strukturen detailgenau nachbilden. Im Gegensatz dazu ist über den Einfluss von mikrobiellen Biofilmen auf die Konservierung von Blättern wenig bekannt. Man geht davon aus, dass versteinerte Blätter nach dem Laubfall in Gewässer gelangt sind und dann schnell im Sediment eingebettet wurden, um die zerstörerische Aktivität von Pilzen und Bakterien zu hemmen. Allerdings beginnt die Besiedlung eines Blattes durch Bakterien und Pilze oft schon recht früh und damit lange vor der Einbettung in das Sediment. Die Besiedlung eines Blatts durch Mikroben und der Abbau des Blattgewebes hängen außerdem von intrinsischen Faktoren ab, wie z. B. der Morphologie der Kutikula. Auch für Blätter wurde bereits beschrieben, dass Biofilme zur Einlagerung von Mineralien führen können, die die Blattoberfläche vor Abrieb, mechanischen Schäden und wirbellosen Pflanzenfressern schützen, und den Zerfall durch mikrobielle Destruenten so verlangsamt, dass die morphologischen Eigenschaften des Blattes erhalten bleiben. Es ist jedoch nicht bekannt, welche Mikroorganismen welche Rolle in Abbau oder Erhaltung spielen. Deshalb stellt das beantragte Projekt eine interdisziplinäre Studie zu den Anfangsstadien des Fossilisierungsprozesses dar. Hier sollen die Entwicklung und Zusammensetzung der mikrobiellen Biofilme auf den Blättern charakterisiert und mit dem Abbau oder der Erhaltung von Blättern korreliert werden. Im Mittelpunkt unserer Forschung steht die Sequenzierung der Mikrobiome auf den Blättern zur Identifizierung der beteiligten Bakterien und Pilze. Die Experimente werden über mehrere Wochen an vier Pflanzengruppen durchgeführt, die in unterschiedlichen Häufigkeiten im Fossilbericht des Känozoikums vorkommen: Seerosenblättern (Nymphaea), Schachtelhalmsprossen (Equisetum), Kiefernnadeln (Pinus) und Amberbaum-Blättern (Liquidamber styraciflua), letztere in verschiedenen Phasen der Laubfärbung, um den Einfluss der Pigmente zu charakterisieren, und werden sowohl in natürlichen Teichen als auch in Aquarien im Labor stattfinden. Das mikrobielle Wachstum auf den Blättern, die möglichen Sukzessionen der mikrobiellen Flora, die degradativen Veränderungen der Kutikula und des Blattgewebes, Schwankungen in der Wasserionenchemie und eventuelle Präzipitation von Mineralien auf den Blattoberflächen werden während der Experimente verfolgt und miteinander korreliert. Die interdisziplinäre Forschung zur nächsten Stufe der Blattversteinerung – die Präzipitation von Mineralien durch Biofilme unter definierten Laborbedingungen – wird im Projekt C4 fortgesetzt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2685: Die Grenzen des Fossilberichtes: Analytische und experimentelle Ansätze zum Verständnis der Fossilisation
• Mitverantwortlich: Dr. Moritz Liesegang