Biogene Hartgewebe mit jährlichen und täglichen Wachstumsinkrementen, insbesondere Schalen von Muscheln und Schnecken sowie Zähne von Wirbeltieren werden mit räumlich und zeitlich hochaufgelösten stabilen Isotopen- und elementchemischen Daten von der AG Paläontologie/Sclerochronologie untersucht.
Paläontologie rekonstruiert die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Sie untersucht die Ursachen von Evolution, die Strategien der Lebewesen sich in einer fortwährend ändernden Umwelt zu behaupten, neue Lebensräume zu erobern und fruchtbare Nachkommen zu erzeugen. Ehemalige Ökosysteme, die Verteilung von Land und Meer sowie die Lage der Kontinente, aber auch Wetter und Klimadynamik der Vergangenheit lassen sich anhand von Fossilien, den Überresten ehemaliger Lebewesen, und des sie einbettenden Sediments rekonstruieren.
Paläontologie vermittelt die Sprache, um das Buch des Lebens zu entschlüsseln. Paläontologie verknüpft Biologie mit dem Aspekt Zeit. Die Änderung von Lebensgemeinschaften im Laufe der Zeit als Reaktion auf natürliche Klima- und Umweltänderungen hilft uns dabei, die Folgen der aktuellen globalen Klimaänderung abzuschätzen und zu bewerten. Das leistet keine andere Disziplin!
Die Mainzer Paläontologie hat sich mit der Neuformierung im September 2006 auf moderne, analytische und angewandte Aspekte der Paläontologie ausgerichtet. Paläontologie in Mainz steht im Schnittfeld zwischen Archäologie, Anthropologie, Paläoklimaforschung (incl. numerischer Modellierung), Sedimentologie und Geochemie. Im Mittelpunkt steht die Umwelt- und Klimageschichte des Quartärs, also der vergangenen 2,6 Millionen Jahre. Daneben beschäftigen sich die Mitglieder der AG auch mit weiter zurückliegenden Zeiten der Erdgeschichte, z.B. dem Paläogen und Neogen, der Kreide, dem Jura und dem Devon sowie Massensterbeereignissen der Erdgeschichte.
Enge Kooperation in Forschung und Lehre mit Nachbardisziplinen gewährleistet ein umfassendes, vielfältiges und interdisziplinär ausgerichtetes Lehrangebot. Praktische Arbeiten in Labor und Gelände bilden eine wesentliche Grundlage der Ausbildung. Dazu gehören nicht nur die Vermittlung anatomischer und skelettmorphologischer Kenntnisse, sondern auch die Erfahrung mit modernen analytischen Verfahren zur Bestimmung der isotopen- und elementchemischen Zusammensetzung von Weichgewebe und Hartteilen.
Studentinnen und Studenten, die sich in Paläontologie spezialisieren wollen, wird in Mainz ein breites Wissen vermittelt, das sie für eine Vielzahl von Berufen vorbereitet, sei es für die Erdölexploration, für Berufe in Museen (Sammlungs-Kuration) oder Landesämtern, die Paläoklimaforschung, den Umweltschutz und das retrospektive Umweltmonitoring oder die Werkstoffkunde; nicht zuletzt bereitet die paläontologische Ausbildung in Mainz auch für die universitäre Laufbahn vor. Erreichbare berufsqualifizierende Abschlüsse sind der B.Sc. und M.Sc. Geowissenschaften. Eine Vertiefungsrichtung Paläontologie ist sowohl im Bachelor- als auch Masterstudiengang möglich. Interessierte Personen können auch im Fach Paläontologie promovieren.
SEACHANGE – Quantifying the impact of major cultural transitions on marine ecosystem functioning and biodiversity (ERC Synergy; Co-PIs: James Scourse [U Exeter; cPI], Kristine Bohmann [U Copenhagen], Callum Roberts [U Exeter], 2020-2027)
Chemical and mineralogical changes of calcareous shell material during fossilisation processes – an experimental ap
Shells of freshwater mussels – Hydrological archive of streamflow generation processes (DFG, 2026-2028)
A multi-archive approach to high-resolution paleoclimatic reconstructions in the Red Sea (MPGC, 2024-2027)
Collaboration partner in the Emmy-Noether-Project „SEAFRONT – The Climatic impacts on the Neolithic Dispersal in the Mediterranean“ (PI Niklas Hausmann, DFG, 2020-2027)
Collaboration partner in the research project „Shell material from Ginnerup“ (PI Niels Nørkjær Johannsen, Velux Foundation, 2025-2026)
Collaboration partner in the research project „BivalveSPEECH – Bivalve Sclerochronology – lessons from Past Ecology and Environments for the future Coastal ecosystem Health“ (PI Melita Peharda Uljević, HRZZ, 2025-2027)
Geräte
CF-IRMS steht für Continuous Flow Isotope Ratio Mass Spectrometry. Es handelt sich um eine analytische Methode aus der Isotopengeochemie und Analytischen Chemie, mit der das Verhältnis stabiler Isotope eines Elements in einer Probe sehr präzise bestimmt wird, zum Beispiel von Kohlenstoff (13C/12C), Stickstoff (15N/14N) oder Sauerstoff (18O/16O).
Ansprechpartner: Prof. Dr. B. Schöne, Michael Maus
In Verbindung mit der GasBench lassen sich mit dem GC-IRMS Verhältnisse stabiler Isotopen des Sauerstoffs und Kohlenstoff an Karbonaten und Wässern bestimmen.
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TC-EA steht für Thermal Combustion Elemental Analysator. Mit ihm lassen sich bei hohen Temperaturen von 1450 °C in einem Glassy carbon-Reaktor verschiedene sauerstoffhaltige Substanzen wie Phosphate, Wässer oder Cellulose zu Kohlenmonoxid reduzieren, dessen Sauerstoffisotopenzusammensetzung dann in einem CF-IRMS gemessen wird.
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EA steht für Elemental Analyzer. Mit diesem werden in Zinnkapseln eingewogene organische Substanzen (z. Bsp. Blätter, Haare, Kollagen, Cellulose oder Biominerale) unter Sauerstoffzugabe bei 1050 °C in einem cobaltoxidhaltigen Reaktor oxdiert. Ein nachgeschalteter Reaktor mit elementarem Kupfer eleminiert überschüssigen Sauerstoff, bzw. reduziert Stickoxide zu Stickstoffgas. Es lassen sich so mittels eines angeschlossenen CF-IRMS die Isotopenverhältnisse stabiler Isotope des Kohlenstoffs (13C/12C) in CO2 oder Stickstoffs (15N/14N) in N2 auf wenige zehntel Promille genau bestimmen.
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Die ICP-OES ist eine analytische Methode zur Bestimmung der elementchemishen Zusammensetzung einer Probe. In einem Ar-Plasma werden die Atome der Elemente angeregt und emittieren charakteristische Lichtstrahlung. Diese emittierte Strahlung wird in einem Optischen Emissionsspektrometer nach Wellenlängen aufgetrennt und gemessen. Da jedes Element ein typisches Emissionsspektrum besitzt (Fraunhofersche Linien), können die vorhandenen Elemente identifiziert und ihre Konzentrationen bestimmt werden. ICP-OES wird häufig in der Umweltanalytik, Materialwissenschaft, Geochemie und Lebensmittelanalytik eingesetzt, um Metalle und Spurenelemente schnell und gleichzeitig in einer Probe zu bestimmen.
Ansprechpartner: Prof. Dr. B. Schöne, Prof. Dr. Thomas Tütken
Die LC-MS mit Electrospray-Ionisation (ESI) ist eine leistungsfähige analytische Methode zur Untersuchung und Bestimmung organischer Verbindungen in komplexen Proben. Zunächst werden die Bestandteile der Probe durch einen Flüssigkeitschromatographen (LC) voneinander getrennt. Die eluierenden Verbindungen gelangen anschließend in eine Electrospray Ionization-Quelle, in der aus der flüssigen Phase ein feiner, elektrisch geladener Spray erzeugt wird. Durch Verdampfung des Lösungsmittels entstehen geladene Molekülionen, die anschließend in das Massenspektrometer überführt werden. Dort werden die Ionen entsprechend ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis (m/z) getrennt und detektiert. Aufgrund der schonenden Ionisation eignet sich diese Technik besonders für polare und thermisch empfindliche Moleküle. Daher wird sie häufig in Bereichen wie der Pharma- und Umweltanalytik, der Lebensmittelanalytik sowie in der biochemischen und metabolomischen Forschung eingesetzt.
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Das Phenom PRO der 3. Generation bietet leistungsstarke Imaging-Kapazitäten im kompakten Desktop-Format. Es ist optimiert für Anwender, die präzise Ergebnisse bei maximalem Durchsatz benötigen. Die ProSuite-Plattform erweitert das Phenom PRO um spezialisierte Analyse-Tools, um quantitative Daten direkt aus den REM-Aufnahmen zu extrahieren. Dabei erlaubt der Leica EM ACE200 Probenbedampfer vollautomatisches Sputtern mit Platin (Pt) und Gold/Palladium (Au/Pd) für optimale Leitfähigkeit.
- Analytik: Spannungsstufen von 5 kV und 10 kV zur Optimierung von Materialkontrast und Oberflächendetails.
- Imaging: Auflösung bis 17 nm bei einer Vergrößerung von 20x bis 100.000x.
- Elektronenquelle: Hochintensive CeB6-Quelle für gesteigerte Helligkeit und Detailgenauigkeit.
- Workflow: Probenwechsel und Bilddarstellung in < 30 Sekunden.
- Navigation: Kombinierte optische Farbkamera und Elektronenoptik für intuitive Probenpositionierung.
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PrepFAST von Elemental Scientific (ESI) dient zur Automatisierung der Probenvorbereitung für die MC-ICP-MS Isotopenanalyse von schweren Isotopen. Mit ihm lassen sich automatisiert in einer ionenchromatographischen Abtrennung die Elemente Ca und Sr für die Isotopenanalyse von der Matrix abtrennen. Dazu muss die Probe zuvor in HCl gelöst vorliegen.
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Die Cryomill ist eine spezielle Kugelmühle, die dazu dient Weichgewebe oder Biomineralisate schonend bei Kühlung des Malbechers und Mahlguts mit flüssigem Stickstoff analysenfein aufzumahlen.
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Die Micromill ermöglicht es, von Gesteinen oder (Bio-)Mineralen geringe Pulverproben (µg-Mengen) mit in hoher Ortsauflösung für Element- oder Isotopenanalysen zu beproben. Typischerweise werden akkretionär anwachsende karbonatische Archive wie Muscheln, Otolithen oder Speläotheme beprobt.
Ansprechpartner: Prof. Dr. Thomas Tütken
Die GC-C-IRMS (Gaschromatographie–Combustion–Isotope Ratio Massenspektrometrie) ist eine analytische Methode zur Bestimmung stabiler Isotopenverhältnisse einzelner Verbindungen innerhalb einer Probe. Bei dieser Technik werden die einzelnen Komponenten einer Probe zunächst mittels eines Gaschromatographen (GC) voneinander getrennt. Anschließend werden die separierten Verbindungen in einem Verbrennungsofen (Combustion-Interface) in einfache Gase wie CO₂ oder N₂ umgewandelt. Diese Gase werden danach in einem Isotope Ratio Mass Spectrometer (IRMS) analysiert, welches die Verhältnisse stabiler Isotope (z. B. ¹³C/¹²C oder ¹⁵N/¹⁴N) mit hoher Präzision bestimmt. Die Methode findet Anwendung in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen, darunter Umweltforschung, Lebensmittelanalytik, Forensik und Geochemie. Sie dient insbesondere dazu, Quellen, Herkunft sowie biogeochemische Prozesse organischer Verbindungen zu untersuchen.
Ansprechpartner: Prof. Dr. B. Schöne
Die UV/VIS-Spektroskopie dient zur Bestimmung und Quantifizierung von Substanzen in Lösung anhand ihrer Lichtabsorption im ultravioletten und sichtbaren Wellenlängenbereich. Dabei wird eine Probe mit Licht im UV- und sichtbaren Bereich bestrahlt. Bestimmte Moleküle absorbieren Licht charakteristischer Wellenlängen, wodurch Elektronen in höhere Energieniveaus angeregt werden. Die Abschwächung der Lichtintensität wird mit gemessen und kann zur Bestimmung der Konzentration einer Substanz genutzt werden. Die Anwendungsbereiche sind unter anderem die chemische Analytik, Umweltanalytik, Lebensmittelanalytik sowie in der biochemischen Forschung, insbesondere zur schnellen und einfachen Bestimmung von gelösten Stoffen wie Proteinen, Nukleinsäuren, Farbstoffen oder Metallionen.
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Die Buehler IsoMet 1000-Säge wird zum präzisen und materialschonenden Sägen von kleineren Hartgewebe- oder Gesteinsproben mit wassergekühlten diamantbesetzten Sägeblättern bei geringem Probenverlust genutzt.
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Pfl.-M. Paläontologie
Wpfl.-M. Angewandte Paläontologie
Wpfl.-M. Petrographisches Praktikum
Wpfl.-M. Analytische Paläontologie
- Biogene Klima- und Umweltarchive
- Geländepraktikum
- Projektarbeit
- Wissenschaftliche Präsentation und Textgestaltung
Pfl.-M. Paläoklima
Pfl.-M. Gelände
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