Taxonomy and systematics of nonmarine Late Jurassic and Early Cretaceous ostracods: their phylogeny and application to biostratigraphy with emphasis on the Early Cretaceous of the North American Western Interior foreland basin

Abstract

Ostracods (aquatic microcrustaceans with a calcified, bivalved shell) are among the most common fossils in nonmarine deposits worldwide since the Middle-Late Jurassic. This dissertation deals with the taxonomy and systematics of Late Mesozoic nonmarine ostracods with emphasis on the Lower Cretaceous of the North American Western Interior Basin, and their utilization and application. The taxonomic revision of the genera Theriosynoecum Branson 1936 and Cypridea Bosquet 1852, particularly of taxa from the Lakota and Cedar Mountain formations and conducted from the perspective of application, resulted in a breakthrough in the consideration of their utility. Inconsistent taxonomy was determined to have been the main reason hampering their application. The understanding and verification that these ostracods are not as endemic to North America as erstwhile believed in combination with an upgraded taxonomic concept, is the key to their successful manifold application and the interpretation of their paleobiology, evolution, paleobiogeography, and paleoecology. The results of the revision signify considerable progress in the taxonomy and systematics of these ostracod groups, the supraregional correlation and Early Cretaceous North American biostratigraphy based on their representatives, and the assessment of the further application potential of the latter in the basin as well as worldwide. The timespan represented by the hiatus between nonmarine Upper Jurassic (to Early Berriasian?) and unconformably overlying Lower Cretaceous deposits throughout the North American Western Interior foreland basin has been under discussion for the entire 20th century and remains controversial to date. Ostracod correlations to well dated western European strata (Purbeck/Wealden of England and “German Wealden” of NW-Germany), mainly based on representatives of Cypridea, strongly suggest a much higher maximum age for some Lower Cretaceous formations of the Western Interior foreland basin, i.e., Berriasian to Early Valanginian instead of Barremian or Aptian. These biostratigraphic results have considerable consequences on a wide scope of basin-related geologic and paleontologic topics. The ostracods also help to expedite our understanding of animal (e.g. early mammals and dinosaurs) and plant (angiosperms) evolution on the North American continent. The research progress marks the advent of a refined ostracod-based biostratigraphy in the nonmarine Lower Cretaceous of the WI Interior Basin and the revival of the variegated application of these ostracods on regional to global scale.

Ostrakoden (aquatische Kleinkrebse mit einer verkalkten, zweiklappigen Schale) gehören seit dem mittleren bis späten Jura zu den häufigsten Fossilien in nichtmarinen Ablagerungen weltweit. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Taxonomie und Systematik nichtmariner Ostrakoden des späteren Mesozoikums mit Schwerpunkt auf die Unterkreide des nordamerikanischen Western Interior Vorlandbeckens und ihrer Nutzbarmachung und Anwendung. Die anwendungsorientiert durchgeführte taxonomische Revision der nichtmarinen mesozoischen Ostrakodengattungen Theriosynoecum Branson 1936 und Cypridea Bosquet 1852, speziell von ausgewählten Taxa aus unterkretazischen Ablagerungen des nordamerikanischen Western Interior Vorlandbeckens (Lakota Formation und Cedar-Mountain Formation) hat zu deutlichen Fortschritten bezüglich der Einschätzung ihrer Verwendbarkeit geführt. Als Haupthindernis für eine Anwendung dieser Ostrakoden wurde ihre uneinheitliche Taxonomie ermittelt. Verständnis und Nachweis, dass die nichtmarinen Unterkreide- Ostrakoden Nordamerikas nicht so stark endemisch sind, wie früher angenommen, verbunden mit einem verbesserten taxonomischen Konzept, sind der Schlüssel zu ihrer vielfältigen Anwendung und der Interpretation ihrer Paläobiologie, Evolution, Paläobiogeographie und Paläoökologie. Die Ergebnisse der Revision bedeuten erhebliche Fortschritte in Taxonomie und Systematik dieser Ostrakodengruppen, überregionaler Korrelation und unterkretazischen Biostratigraphie Nordamerikas, basierend auf ihren Vertretern und der Beurteilung deren weiteren Anwendungspotentials im Vorlandbecken sowie auch weltweit. Über die Dauer der Zeitspanne, die im gesamten nordamerikanischen Western Interior Becken durch einen Hiatus zwischen Oberjura- (bis Unter- Berriasium?) und diskordant überlagernden Unterkreide-Ablagerungen repräsentiert ist, wurde durch das gesamte zwanzigste Jahrhundert debattiert. Sie ist bis heute umstritten. Auf Ostrakoden basierende Korrelationen mit gut datierten westeuropäischen Schichten (Purbeck/Wealden von England und „Wealden“ von Nordwestdeutschland), hauptsächlich mittels Vertretern von Cypridea, deuten nachhaltig auf ein wesentlich höheres Maximalalter einiger Unterkreideformationen des Vorlandbeckens hin, das heißt, Berriasium bis frühes Valanginium anstatt Barremium oder Aptium. Diese biostratigraphischen Ergebnisse haben erhebliche Auswirkungen auf eine große Bandbreite von beckenbezogenen geologischen und paläontologischen Themenfeldern. Die Ostrakoden helfen zusätzlich, unser Verständnis der Evolution von Tieren (z.B. Mammalia und Dinosauria) und Pflanzen (Angiospermen) auf dem nordamerikanischen Kontinent zu verbessern. Der Forschungsfortschritt leitet das Aufkommen einer weiterentwickelten Ostrakoden-Biostratigraphie in der nichtmarinen Unterkreide des Western Interior Vorlandbeckens ein und die Neubelebung der vielfältigen Anwendung der betreffenden Ostrakoden im regionalen und globalen Maßstab.