Paleoekologie

Paleoekologie je odvětví paleontologie, které je zaměřeno na interpretace vztahů mezi fosilními organismy a jejich životním prostředím. Podobnou oblastí vědy je ekologie, která se ovšem zaměřuje pouze na žijící organismy. Právě studium žijících organismů nám může mnohé napovědět o životě dávno vymřelých organismů. Zákonitosti, které platí dnes, můžeme do určité míry předpokládat i v dávné minulosti. Ve fosilním záznamu jsme často omezeni na mnohem menší a méně kvalitní záznam než biologové, kdy fosilie obvykle nenacházíme v původní růstové pozici ani v takovém počtu a v takovém stupni zachování (především v ohledu na měkké tkáně). Nespornou výhodou však je možnost studia vývoje druhu i celých společenstev druhů v průběhu času.

Mezidruhové vztahy

Všechny organismy potřebují pro růst stavební uhlík. Autotrofní organismy (producenti) jej získávají fotosyntézou z CO2. Heterotrofní organismy (konzumenti) získávají stavební uhlík z živin a z potravy. Základním vztahem mezi dvěma organismy je tedy konzumace - predace, kdy se jeden organismus živí jiným a díky tomu žije a roste. Nicméně známe i mixotrofní organismy schopné obojího (bakterie a některé jednobuněčné organismy). V průběhu vývoje života se neustále přetváří potravní řetězec s producenty tvořícími základ potravní pyramidy a s konzumenty na jejím vrcholu. 

Nedostatek potravy vede často k zajímavým adaptačním změnám a speciaci lovu. Podle způsobu obživy rozlišujeme býložravce a rostlinné cizopasníky (fytofágy), dravce a živočišné cizopasníky (zoofágy), všežravce (omnivory), organismy filtrující organické zbytky a drobné organismy (filtrátory), saprofágy živící se mršinami, koprofágy živící se trusem a požírače substrátu živící se organickým detritem. Mnohé organismy spolu však žijí v klidu a míru (neutralismus) nebo jsou jeden druhému prospěšní (protokooperace, komensalismus), někdy i vzájemně (symbióza). Ve vzácných případech již organismy jeden bez druhého nedokáží přežít (mutualismus). 

O způsobu života daného druhu nám leckdy napoví už jeho anatomie. Živočichy se špičatými dlouhými zuby můžeme bez obav považovat za predátory. S podobnými principy se setkáváme i u kostí a schránek. 

Životní prostředí

Životní prostředí dovoluje danému organismu žít, vyvíjet se a rozmnožovat se. Každý organismus tedy vyhledává specifické prostředí, které můžeme charakterizovat fyzikálními a chemickými faktory jako jsou světlo, teplota, vlhkost, tlak, zakalení, síla proudění, množství kyslíku, oxidu uhličitého a salinita. Tyto faktory lze z horninového a fosilního záznamu poměrně dobře odhadnout. Indikátorem světelných podmínek mohou být barevné vzory na schránkách mělkovodních měkkýšů žijících v prosvětleném prostředí nebo naopak světelné orgány na těle hlubokomořských ryb. Lze usuzovat také podle adaptací organismů - velké nebo naopak zakrnělé až zcela chybějící oči jsou znakem zhoršených světelných podmínek. Také teplotu prostředí můžeme odvodit podle anatomie těla - organismy žijící v tropickém prostředí mají například mnohem větší uši (typicky u afrických slonů, fenků), zatímco organismy žijící v chladných oblastech se snaží dosáhnout co nejnižšího poměru mezi povrchem a objemem těla. Teplotu můžeme odhadnout také podle diverzity života (teplejší prostředí bývají obvykle obývána druhově rozmanitějšími společenstvy) nebo pomocí izotopických metod (izotopová termometrie).

Pokud najdeme fosilie filtrátorů, můžeme usuzovat na to, že moře bylo dobře prokysličené, prosvětlené a čisté a málo zakalené. Zakalené prostředí filtrátorům ani organismům vyžadujících velké množství světla nesvědčí, proto se vyskytují pouze v prostředí, které nebylo příliš dynamické. V klidné vodě také nacházíme spíše větevnaté formy korálů a mechovek než bochníkovité. V dynamickém prostředí nacházíme organismy schopné se připevňovat a zakotvovat k mořskému dnu. Obsah kyslíku v paleoprostředích lze přímo měřit pouze výjimečně - například díky bublinám vzduchu v jantaru nebo v ledu. Většinou je obsah kyslíku interpretován podle charakteristik sedimentárních hornin jako je jejich barva, obsah sulfidů a obsah organické hmoty nebo podle fosilií, u nichž platí, že organismy žijící v chladnějším prostředí bývají menší a jejich schránky tenčí. Podle množství karbonátů rozpuštěných se ve vodě mění obsah oxidu uhličitého - po dosažení karbonátové kompenzační hloubky může voda organismům bránit ve vytváření vápenatých schránek nebo je dokonce rozpouštět. 

V mořském prostředí rozlišujeme několik různých oblastí. Podle vzdálenosti od pobřeží jsou to neritik (od pobřeží až po hranici kontinentálního svahu) a oceanik (od kontinentálního svahu dál do pánve). V rámci mořského dna pak rozlišujeme prostředí litorálu (přibřežní oblast, světlo proniká až na mořské dno), bathyálu (kontinentální okraj), abysálu a hadálu (prostředí za kontinentálním svahem a prostředí hlubokomořské). Mořské sedimentační podmínky se vyznačují stabilní teplotou a salinitou. Bývá v nich zastoupena bohatá a diverzifikovaná fauna.

Zajímavým fenoménem je kompenzační karbonátová hloubka. Jedná se o hladinu v abysální až hadální části oceánů, pod kterou dochází k rozpouštění karbonátových schránek. Velmi zajímavý případ nastává u amonitů, kteří měli aragonitové schránky, ale kalcitové multifunkční aparáty (aptychy). Po odumření živočicha mohlo jeho tělo se schránkou klesat na mořské dno. Pokud překročilo aragonitovou kompenzační hloubku, docházelo k rozpouštění schránky, ale nikoli k rozpuštění kalcitového aptychu. Na některých lokalitách se tak setkáváme pouze s aptychy. To je dokladem, že zde muselo být poměrně hlubokomořské prostředí. Aragonitová kompenzační hloubka může ležet někde mezi 500 a 2500 m (záleží na geografické poloze). Kalcitová kompenzační hloubka pak asi mezi 2500 a 5000 m.

Podle zastoupení organiky rozlišujeme prostředí oligotrofní (čistá prokysličená voda chudá na živiny), eutrofní, mezotrofní až dystrofní (tmavé vody bohaté na organiku, kyselé prostředí). Salinita má velký význam na fyziologii organismů. V hypersalinním prostředí (se salinitou vyšší než 3,5 %) žijí většinou pouze sinice a řasy, méně stromatolity. V mořích je obvykle normální salinita (3 - 3,5 %) a bohaté společenstvo organismů. V brakickém (vyslazeném) prostředí (0,5 - 3 %) najdeme početná, ale druhově jen velmi málo diverzifikovaná (monospecifická) společenstva. Typickým příkladem brakického prostředí na našem území je pannonské jezero, které vzniklo vyslazováním paratethydního moře v miocénu (pannonu).

Podle způsobu života v mořích rozlišujeme tři hlavní skupiny organismů. Plankton jsou obvykle drobné organismy, které se vznáší ve vodním sloupci, epiplankton pak organismy přichycující se k plovoucímu objektu. Nekton jsou organismy schopné aktivního plavání a bentické organismy se pohybují pouze po mořském dně. Nektobentos je schopen plavání na mořském dně, vagilní bentos je schopen volného pohybu a sesilní bentos je pevně svázán s povrchem mořského dna. Organismy žijící na povrchu jiných organismů označujeme jako epifaunu, v substrátu na dně moří pak nacházíme infaunu. Fytoplankton zahrnuje jednobuněčné fotosyntetizující organismy jako jsou sinice, řasy, rozsivky, obrněnky a vápnitý nanoplankton. Zelené řasy žijí blízko pobřeží (v hloubce méně než 20 m). Řasy červené žijí v hlubším prostředí (v hloubce nejméně 100 m). V dynamickém prostředí vznikaly horniny zvané rodolity - krusty červených řas.

Biohermní koráli žili jen v prostředí s normální salinitou, vždy nad zónou dosahu slunečního záření (do 70-80 m), v dobře prokysličených mělkých mořích tropických oblastí. Známy jsou též ahermatypní (neútesotvorné) typy organismů, například korálnatci žijící v chladnějších vodách až do hloubky 6 km. V současné době žijí korálnatci pouze v tropických a subtropických mořích, kde utvářejí korálové útesy - nejbohatší mořská prostředí na naší planetě s velmi čistou vodou, normální salinitou a s bohatým zastoupením symbiotických červených řas. 

Významné horninotvorné organismy jsou organismy hermatypní (útesotvorné). Dnes si pod nimi představujeme především korály, kteří jsou od druhohor dominantními útesotvornými organismy. V geologické minulosti však byli velmi významné i dávno vyhynulí archeocyáti (kambrium), stromatopory (devon), mechovky (devon, terciér), foraminifery a vápnitý nanoplankton (druhohory), vápnité houby (především jura), mlži z řad rudistů (křída) a serpulidní červi (terciér). Kromě útesů přezdívaných též rify (podle anglického reef) mohly tyto skupiny utvářet i tzv. biostromy (vrstevnatá, deskovitá tělesa). Exkurzní lokalitou je mechovková biostroma u Podbřežic tvořená převážně mechovkami a červenými řasami. Součástí biostrom mohou být i mnohé doprovodné organismy, které porůstají a povlékají ostatní schránky. Časté jsou biohermy - kupovitá tělesa mnohokrát převyšující mořské dno. Vznikají postupným hromaděním schránek organismů schopných růst jeden na druhém.