Phosphatized echinoderm remains from upper Lower Ordovician strata of northern Öland, Sweden : preservation, taxonomy and evolution

Abstract

Phosphatization of late Early Ordovician echinoderm fragments from N Öland has resulted in excellent preservation of the echinoderm stereom ultra structure. The stereom investigated shows a close relationship to different types found in recent echinoderms. The several different types of phosphatic preservation found have been controlled by diagenetic relationships. The original stereom structures have also been a controlling factor in the distribution of three- dimensional preservational types. The stratigraphically oldest samples from the Gillberga quarry, N Öland, SE Sweden, are dominated by rhombiferans while the youngest samples are dominated by crinoids. This might reflect that the distribution of echinoderm classes in Gillberga has mainly been controlled by changing bottom conditions. The distribution and dominance of the different articulation types in echinoderm columnals closely follow the evolutionary pattern of columnal articulation as described by various other authors. It is also shown that amongst crinoids the species domination has mainly been controlled by articulational type. A major faunal shift is evident across the Arenig - Llanvirn boundary, and this could be linked to evolutionary and palaeoenvironmental controls on the echinoderm fauna. Asterozoans are rather common in some samples and they have obviously played a more important role in the echinoderm fauna at this time than has been recognised before. Amongst the asterozoans, the ophiuroids clearly dominate the samples. A possible occurrence of asteroids is also noted. The distribution of stylophorans could also most likely be linked to the depositional environment. Cyclocystoids, previously reported from other localities in Öland, have also been found. Thus the best-yielding levels, just below the Llanvirn boundary, contained fragments representing at least five different echinoderm classes, and also within these there is a surprisingly high diversity.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Echinodermerna räknas som en mycket viktig del av den marina faunan. Bland echinodermerna återfinns djur som sjöstjärnor, sjöborrar, ormstjärnor och sjöliljor. Gemensamt för dessa är att de alla byggs upp av ett skelett av mindre delfragment, plåtar, där byggnadskomponenten för själva "skelettet" är kalcit. Kalcit är ett mineral som förekommer som en vanlig byggnadskomponent även hos många andra typer av djur. Strukturen på detta "skelett" byggs upp av ett komplext nät av håligheter och fasta element. Hos echinodermerna kallas denna typ av byggnadsstruktur för stereom. Precis som vårt skelett kan detta stereom vara mer eller mindre poröst och graden av porositet kan kopplas till användningsområdet för byggnadskomponenten. Exempelvis så bör stereomstrukturen vara mindre porös och mera kompakt då strukturen i sig själv skall kunna klara att motstå större påfrestningar i form av exempelvis tryck. Om stereomet skall kunna hålla fästen för muskler och senor så bör den vara mera porös för att fibertrådarna skall få något att fästa till.

De första echinodermerna dök upp på jorden i slutet av kambrisk tid men de blev först riktigt vanligt förekommande i början av ordovicisk tid. Dessa första echinodermer var av relativt enkel typ men har sedan utvecklats vidare genom historiens gång till de typer som återfinns på jorden idag.

I Gillberga, som är ett kalkbrott på norra Öland, kan man studera dessa tidiga ordoviciska echinodermer genom att undersöka den kalksten som återfinns i brottet. Genom att lösa upp kalkstenen i syra kan vi få fram fragment av echinodermerna som levde under denna tid. Dessa fragment kan sedan pusslas ihop med varandra för att ge oss en komplett bild av det djur varifrån de kom. Då kalksten löses upp i syra så reagerar syran med kalken och blir till joner. Detta innebär att även fragment av echinodermer kommer att lösas upp eftersom de i sitt ursprungliga skick består av kalcit som är löslig i syra. Det speciella med Gillberga är dock att kalciten i echinoderm fragmenten har ersatts av fosfat. Fosfat är ett mineral som normalt sett inte är lösligt i t.ex. ättikssyra och detta innebär att då vi har löst upp kalkstenen i syra så kommer kalken att försvinna medan fosfaten blir kvar. Därför kan vi studera de fosfatiserade echinodermer som återfinns i Gillberga genom att lösa upp själva kalkstenen i syra. De flesta fragment av echinodermer som kommer fram efter denna upplösningsprocedur är mycket små och det krävs ett mikroskop för att studera dem närmare. Genom att sortera fragmenten och räkna antalet av de olika typerna av fragment i mikroskop kan en bild av echinodermfaunan vid denna tid byggas upp.

Dessa studier har visat att echinodermfaunan i Gillberga i ordovicium innehöll många olika arter. Det finns även indikationer på att annars ovanliga former, som t.ex. sjöstjärnor redan var etablerade i området vid denna tid. Vid tiden för avsättning av sedimenten var vattentemperaturen betydligt högre än nu så att faunan i området var mera lik den som idag återfinns närmare ekvatorn. Dock fanns det till exempel ännu inga käkförsedda fiskar vid denna tid.

Konkurrensförhållanden har styrt utvecklingen av de olika typerna av echinodermer. Då en art har utvecklat en bättre typ av exempelvis födosökande så har denna typ snart konkurrerat ut de äldre och mindre avancerade arterna då den har bättre förutsättning för att överleva, d.v.s. den är bättre anpassad till den rådande miljön. I Gillberga kan dessa utvecklingstrender spåras genom att jämföra de stratigrafiskt äldsta proven med de stratigrafiskt yngsta. En modell för echinodermernas utveckling kan alltså på detta sätt byggas upp.

• author: Svensson, Magnus
• supervisor: Anita Löfgren
• organization: Department of Geology
• alternative title: Echinodermer från sedimentära lager av underordovicisk ålder på norra Öland, Sverige : bevaring, taxonomi och utveckling
• year: 1999
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Echinodermata, Lower Ordovician, phosphatization, Gillberga, Öland, Sweden, stereom, Stylophora, Asterozoa, Crinozoa, Echinozoa, Cyclocystoidiea, Palaeozoic fauna
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 105
• language: English
• id: 2344402
• date added to LUP: 2012-10-30 15:25:43
• date last changed: 2012-10-30 15:25:43