Paleobiologi

Paleobiologi är ett tvärvetenskapligt forskningsområde som studerar hur jorden och livet på jorden har utvecklats och anpassat sig till förändringar i miljön och klimaten under långa tidsperioder. Vi undersöker de biologiska och geologiska processer som har påverkat och format livets historia på vår planet. Paleobiologer söker svar på frågor som; Hur har olika arter utvecklats och försvunnit över tid? Vilka faktorer har påverkat dessa processer? Hur har förändringar i klimatet påverkat livet på jorden och dess evolutionära mönster?

Beskrivning

Så vitt vi vet är vår jord den enda planeten i universum där det finns liv. Människan representerar endast en bråkdel av alla former av liv som funnits på vår planet. På Institutionen för geovetenskaper försöker vi dels förstå hur livet har utvecklats under miljontals år samt hur det anpassat sig till ständiga förändringar i miljö och klimat. Vi gör detta genom att kombinera traditionella studier av fossil med moderna biologiska metoder. Av särskilt intresse är djurens utveckling i samband med större biologiska händelser, framförallt vad som hände under den så kallade kambriska explosionen – en kort period för mer än 500 miljoner år sedan då vi ser en snabb ökning av bland annat skalbärande djur. Men det är inte bara den kambriska explosionen som drar intresse. Även utvecklingen av mer moderna djurgrupper i mitten av krita samt det stora utdöendet för 65 miljoner år sedan, då bland annat dinosaurierna dog ut, ger ytterligare pusselbitar i livets historia och är led i vår egen utveckling.

Mikroorganismer finns överallt från djupa hav till höga bergstoppar och till och med inuti själva bergen. Människan är på olika sätt helt beroende av dessa encelliga organismer och de reglerar mycket av vår egen existens, exempelvis genom att producera mycket av det syre vi andas, eller genom att bryta ner och återanvända organiskt material. Vid Institutionen för geovetenskaper försöker vi bland annat förstå vari dessa viktiga organismer har sitt ursprung och hur de utvecklats i relation till det globala klimatet. Våra studier spänner över flera miljarder år av utveckling men särskilt tonvikt ligger på de senaste 600 miljoner åren av evolution – från en tid då i princip hela jorden var täckt av is till effekterna av de mer aktuella klimat-svängningarna.

Vår forskning

Den tidiga utvecklingen av djurlivet

Den största delen av vår kunskap om den paleozoiska mångfalden av djurliv kommer från bevarade rester av hårddelar, det vill säga skal och andra mineraliserade delar av djur. Här ligger fokus på att, med hjälp av makroskopiska fossil från hela värden, undersöka och rekonstruera släktskapen inom och mellan viktiga djurstammar, framförallt leddjur och armfotingar. Skalbärande organismer representerar bara en liten del av den totala mångfalden och därför studerar vi även icke-mineraliserade lämningar i form av organiska mikrofossil (”small carbonaceous fossils” och akritarker). Denna typ av mikrofossil bevarar unika mjukdelar av djur, som annars vanligen helt saknas som fossil. Med hjälp av dessa kan vi fylla i några av luckorna i de tidiga djurens utveckling.

Evolution och utveckling

Här fokuserar vi på att undersöka hur och när olika gener som styr djurens utveckling är aktiva. Framförallt studerar vi utvecklingen hos välkända grupper inom leddjuren (t.ex. flugor, fjärilar, räkor, spindlar, skorpioner och tusenfotingar), men även andra djurgrupper som tardigrader (björndjur) och onychophorer (sammetsmaskar) och djur med en lång evolutionär historia som priapulider.

På bilden ses tusenfotingar, Glomeris marginata. De exemplar som visas på bilden kommer från den västra delen av Tyskland runt skogen Reichswald. De livnär sig på detritus (ruttnande löv främst från bokar ) och rullar ihop sig till bollar när de hotas. De två som famnar om varandra i mitten är en hona (den större) och en hane (den mindre) som kopulerar.

Evolution av växtplankton

Havslevande växtplankton, till exempel kiselalger och kalkalger, är små alger som spelar en avgörande roll i de marina ekosystemen och i den globala kolcykeln, kolets kretslopp i världen. Dessa alger binder stora mängder av växthusgasen koldioxid, på samma sätt som träd och växter på land. Under rådande klimatförändringar finns här många frågor av både vetenskapligt och samhälleligt intresse: Hur anpassar sig marina alger till en mycket varmare värld? Hur snabbt kommer dessa anpassningar att ske? Kommer de nuvarande arterna att dö ut?

Genom fältstudier och laboratorieexperiment lär vi oss mycket om de marina alger som lever idag, men för att förstå de långsiktiga effekterna av klimatförändringarna och den evolutionära utvecklingen av växtplankton måste vi blicka bakåt i tiden och studera hur plankton har utvecklats genom historien. Genom vetenskaplig djuphavsborrning får vi tillgång till ett enormt arkiv av mikrofossil och data från tidigare perioder av jordens utveckling, så kallad paleoklimatdata. I djuphavssedimenten finns lagrad information om hur klimatet såg ut långt tillbaka i tiden, till exempel när polarisarna enbart fanns i den södra hemisfären och havets yttemperatur översteg 28,5°C i dagens Nordatlanten. Vår forskning syftar till att bättre förstå samspelet mellan klimatförändringar och förekomsten av marina växtplankton över olika tidsskalor och således få bättre kunskap om förändringar i den globala kolcykeln.

Bilden visar Barents hav med lysande nyanser av blått och grönt. Färgen kommer från en massiv blomning av växtplankton, och den mjölkiga blå färgen visar att blomningen sannolikt innehåller kalkalger, mikroskopiska plankton.

Biogeokemi

Biogeokemi utforskar de rumsliga och tidsmässiga förändringarna i den naturliga miljön som drivs av biologiska, geologiska, kemiska och fysikaliska processer. Livet på jorden är beroende av näringsämnen som kol, kväve och spårelement, och deras tillgänglighet för liv bestäms av de naturliga processer som cirkulerar dem genom miljön. Biogeokemi och vårt forskningsfokus syftar till att förstå dessa cirkulationsmönster för att förstå hur livet uppkom, utvecklades och anpassade sig till miljöförändringar över tid. Vi strävar också efter att förstå de icke-biologiska processer som bidrar till cirkulationen av näringsämnen och andra grundämnen i miljön, såsom vittring och avlagringsmönster. Det kan bidra till en ökad förståelse om hur sällsynta jordartsmetaller eller andra viktiga grundämnen lagras och lakas ur i naturen. Biogeokemi omfattar hela jorden och alla tidsperioder och utgör en viktig bas för en grundläggande förståelse av cirkulationen av grundämnen på vår planet.

Forskarutbildning

Enligt internationella utvärderingar har Uppsala universitet bland Europas mest heltäckande forskning inom geovetenskap och vid Uppsala universitet hamnar våra doktorander i topp när det gäller hur nöjd man är med forskarutbildningen. Vi erbjuder doktorandstudier inom åtta forskningsområden.

Läs mer om vår forskarutbildning