MORPHYLL: A database of fossil leaves and their morphological traits

Christopher Traiser, Anita Roth-Nebelsick, Michaela Grein, Johanna Kovar-Eder, Lutz Kunzmann, Karolin Moraweck, Jörg Lange, Jiří Kvaček, Christoph Neinhuis, Annelise Folie, Dario De Franceschi, Andreas Kroh, Cyrille Prestianni, Markus Poschmann, and Michael Wuttke

Plain Language Abstract

The size and shape of fossil leaves provide important information for reconstructing climate and environment of the past. Considering the importance of fossil leaf traits in palaeoclimatology and palaeoecology, there is a high demand for readily available data. In this contribution, the newly erected database MORPHYLL is described, which provides quantitative and qualitative leaf trait data compiled from various fossil leaf collections, mainly from the Paleogene (66-23 million years before present), thus offering a new web resource for palaeontological research. The collections are stored in various European natural history museums. Some exemplary analyses of leaf traits through time are shown to illustrate the analytical potential of the database.

Resumen en Español

MORPHYLL - una base de datos de hojas fósiles y sus rasgos morfológicos

Los caracteres morfométricos de las hojas fósiles, como el tamaño y la forma, son fuentes de datos importantes y ampliamente utilizadas para la reconstrucción de los paleoambientes. Varias herramientas, incluyendo CLAMP o Análisis del Margen de Hoja (Leaf Margin Analysis), utilizan los rasgos de la hoja como parámetros de entrada para estimar el paleoclima, principalmente teniendo en consideración las correlaciones entre los rasgos de las plantas actuales y los parámetros climáticos actuales. Durante los últimos años, el alcance de la información extraída de la morfología de las hojas fósiles se ha ampliado aún más al incluir la eficiencia de las hojas, que describe las correlaciones entre los rasgos funcionales de las hojas y las estrategias ecológicas. La cantidad y calidad de los datos disponibles son esenciales para un análisis paleoecológico adecuado utilizando los rasgos de las hojas. Se describe aquí la base de datos MORPHYLL. Esta base de datos está diseñada para ofrecer un recurso disponible en internet para conjuntos de datos de rasgos de hojas fósiles. Para este propósito, se digitalizaron las hojas fósiles de varias colecciones y se obtuvieron los rasgos morfométricos de los contornos de las hojas. Además de los metadatos, como la sigla para cada ejemplar, la colección en la que se encuentra depositado, el yacimiento del que procede o la información taxonómica (para especímenes identificados), MORPHYLL ofrece consultas para varios parámetros morfométricos y rasgos ecofisiológicos derivados (por ejemplo, masa foliar por área). Actualmente, la base de datos contiene datos de alrededor de 6000 hojas fósiles de yacimientos de Europa Central, abarcando casi todo el Paleógeno y parte del Neógeno temprano. El potencial de aplicación de la base de datos se demuestra mediante la realización de algunos análisis a modo de ejemplo de rasgos foliares para el Paleoceno, el Eoceno y el Oligoceno, de manera que se puede observar cómo cambiaron los rasgos medios de las hojas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, los resultados muestran que la masa foliar por área alcanza su máximo durante el Eoceno, lo cual está de acuerdo con los cambios generales del clima durante el Paleógeno.

Palabras clave: base de datos de hojas; hojas fósiles; rasgos de la hoja; morfometría de la hoja; Paleógeno; Europa Central

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología)

Résumé en Français

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Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

MORPHYLL – Datenbank für fossile Blätter und ihre morphologischen Merkmale

Morphometrische Merkmale fossiler Blätter wie z.B. Blattgröße und -form stellen wichtige und oft benutzte Proxies für die Rekonstruktion von Paläo-Umweltbedingungen dar. Zahlreiche Methoden zur Paläoklimarekonstruktion, wie CLAMP und die Blattrandanalyse, basieren auf Blattmerkmalen und deren (rezente) Korrelationen mit klimatischen Parametern. In den letzten Jahren hat sich die Bandbreite von Informationen, die aus morphologischen Merkmalen fossiler Blätter gewonnen werden können, zusätzlich auf blattökonomische Parameter ausgeweitet, die Aufschluss über grundlegende ökologischen Strategien geben können. Der Umfang und die Qualität der für solche Ansätze verfügbaren Daten ist maßgebend für eine erfolgreiche paläoökologische Analyse. In dieser Studie wird die Datenbank MORPHYLL vorgestellt, die als eine webbasierte Ressource für fossile Blattmerkmale konzipiert wurde. Hierfür wurden fossile Blätter aus verschiedenen Sammlungen europäischer Museen digitalisiert und morphologische Merkmale aus den Blattumrissen extrahiert. Neben den Metadaten der Fossilien, wie z.B. Akzessionsnummer, Aufbewahrungsort, fossile Lokalität und taxonomische Informationen (soweit vorhanden), bietet MORPHYLL Abfragemöglichkeiten für zahlreiche morphometrische Parameter und daraus abgeleitete ökophysiologische Merkmale (z.B. Blattmasse pro Blattfläche). Momentan enthält die Datenbank Informationen zu ca. 6000 Blattfossilien verschiedener zentral-europäischer Fundstellen, die das gesamte Paläogen und das frühe Neogen umfassen. Das Potenzial der Datenbank wird anhand von einigen exemplarischen Analysen blattmorphometrischer Merkmale für das Paläozän, Eozän und Oligozän demonstriert, die auf deutliche Veränderungen der mittleren Blattmerkmalsausprägungen im Verlauf der Zeit hinweisen. So zeigt z.B. die mittlere Blattmasse pro Blattfläche einen deutlichen Höhepunkt während des Eozäns, was mit der generellen klimatischen Entwicklung während des Paläogens gut übereinstimmt.

Schlagworte: Blattdatenbank; fossile Blätter, Blattmerkmale; Blattmorphometrie; Paläogen; Zentral-Europa

Translator: Author

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa