background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA, AUGUST 2009, 60, 4, 339—342                                             doi: 10.2478/v10096-009-0025-0

Introduction

Apart from rare informal notes of “Lithodomus” in live corals,
Kühnelt (1931) was the first who described and correctly in-
terpreted  such  an  association  in  the  fossil  record  (Kleemann
1982). Kelly & Bromley (1984) provided an ichnological no-
menclature of clavate borings, covering many domichnia pro-
duced  by  bivalves,  including  Lithophaga.  Some  of  the  latter
produce  Gastrochaenolites  torpedo  Kelly  &  Bromley,  1984.
Edinger & Risk (1994) noted the fossil borings of Lithophaga
bisulcata 
in Oligocene Caribbean corals such as Gastrochaeno-
lites vivus
 [Lithophaga bisulcata (Orbigny 1853, non 1842) is
a junior synonym of L. (Leiosolenusappendiculata (Philippi,
1846) (Kleemann 2009)]. However, without a holotype desig-
nation, their new ichnospecies must be regarded as a nomen nu-
dum  
(see  Discussion).  This  paper  describes  G.  hospitium  isp.
nov.  from  the  Eocene  and  Miocene  strata  of  Austria  (Fig. 1).
The types and other material are stored in the collection of the
Institute of Paleontology, University of Vienna (IPUW).

Systematic ichnology

Ichnogenus Gastrochaenolites Leymerie, 1842

D i a g n o s i s : (Kelly & Bromley 1984: p. 797): Clavate bor-

ings in lithic substrates. The apertural region of the boring is
narrower than the main chamber and may be circular, oval, or
dumb-bell  shaped.  The  aperture  may  be  separated  from  the
main chamber by a neck region which in some cases may be
widely flared. The main chamber may vary from subspherical
to elongate, having a parabolic to rounded truncated base and
a circular to oval cross-section, modified in some forms by a
longitudinal ridge or grooves to produce an almond- or heart-

shaped section. (For the general range in morphology of spe-
cies  of  Gastrochaenolites  see  Kelly  &  Bromley  1984:  text-
fig. 3A—H.)

T y p e   i c h n o s p e c i e s : Gastrochaenolites lapidicus Kelly

& Bromley, 1984: 797—798, text-figs. 3A, 4A—B.

Gastrochaenolites hospitium isp. nov.

(Figs. 2—6)

Gastrochaenolites vivus n.n. – Edinger & Risk, 1994, p. 584, 587, 588,

592, figs. 9 (far left), 14

D e r i v a t i o n   o f   n a m e : From Latin hospitium, hospitali-

ty, which the trace producers obtain lifelong from their hosts.

T y p e s : Holotype IPUW 200900010001, a sediment-filled

Lithophaga (Leiosolenus) boring within the coral Favia mag-
nifica 
Reuss, 1871, collected from the Waschberg by H. Zapfe
(pers. comm.). The boring is illustrated in longitudinal section
(Fig. 2;  Kleemann  1994:  pl. 16,  fig. 7).  Sixteen  false  floors,
somewhat semi-circular in midline-section, can be counted in
the  extended  basal  part  of  the  boring  (below  the  shell).  The
shell remains are about 30 mm long. The sectioned part of the
boring is about 80 mm long and 10 to 12 mm wide, increasing
very little from the base. Note the slight S-like bending in the

SHORT COMMUNICATION

Gastrochaenolites hospitium 

isp. nov., trace fossil by a coral-

associated boring bivalve from the Eocene and Miocene

of Austria

KARL KLEEMANN

Paleontology, Centre of Earth Sciences, University of Vienna, Althanstr. 14, A1090 Vienna, Austria;  karl.kleemann@univie.ac.at

(Manuscript received February 19, 2009; accepted in revised form June 25, 2009)

Abstract: Gastrochaenolites hospitium isp. nov. is a domichnial boring showing the so-called false floors in scleractinian
coral skeletons. The borings are semi-circular in mid-longitudinal section. They are produced by the mytilid Lithophaga
(Leiosolenus) and keep up with further growth of their hosts for years. The false floors, being a retrusive equilibrium
trace, are related to annual events.

Key words: Ichnology, trace fossils, domichnia, lebensspuren, corals, bivalves, LithophagaLeiosolenus.

Fig. 1. The locality Waschberg or Seggauberg within a line drawing
of Austria.

CH

D

I

SL

CZ

SK

H

background image

340

KLEEMANN

Fig. 2.  Holotype  of  Gastrochaeno-
lites  hospitium
  isp.  nov.,  IPUW
200900010001,  in  skeleton  of  Favia
magnifica
 Reuss, 1871, Lower Eocene
(Waschberg  Zone,  Waschberg  lime-
stone),  Waschberg,  Lower  Austria.
Scale  in  cm.  Previously  figured  in
Kleemann (1994: pl. 16, fig. 7).

Fig. 3.  Paratype  of  G.  hospitium  isp.
nov.,  IPUW  200900010002,  in  same
host  colony  as  the  holotype.  Note
seven  false  floors  below  obliquely
cut valves. Scale in mm.

the neck of the trace, is narrower than the main chamber, lead-
ing  to  a  dumbel-shaped  aperture.  In  the  fossil  situation,  the
neck  part  may  be  inconspicuous  or  lost.  In  casts,  the  false
floors are hidden inside. Nevertheless, their presence may be
indicated  by  a  surface  ornamentation  through  constrictions
and widenings of the boring’s basal part, resembling a dowel
(Kühnelt 1931: pl. 24, fig. 6a—e). The general form of casts is
more  or  less  elongated  ellipsoidal  to  cylindrical.  The  false
floors result from former positions of the producers (see Dis-
cussion).  In  longitudinal  section  through  the  axis  of  the  bi-
valve borings basal part, the decisive and significant feature is
two to several bow-shaped or semi-circular lines, representing
the “Zwischenböden” or “Kappen” of Kühnelt (1931).

The dimensions of G. hospitium isp. nov. vary according to

the size and longevity of the respective trace maker and to the
growth rate of the respective host. The former influences par-
ticularly  the  number,  the  latter  the  distance  between  false
floors.  The  diameters  of  these  trace  fossils,  as  known  so  far,
range from a few to about 25 mm. Their length may reach a
few millimeters to, in Recent examples, over 150 mm.

O t h e r   m a t e r i a l : Several pieces of a big colony of Mont-

astrea from the Miocene (Badenian) in the Tittenbacher quar-
ry  at  Seggauberg  (Fig. 1),  near  Leibnitz  in  southern  Styria,
Austria (Kleemann 1994: text-fig. 1, pl. 15, fig. 1), were cut to
find  more  G.  hospitium  isp.  nov.,  IPUW  4453,  4454.  IPUW
4453/1-3, contain this boring, which shows two distinct size-
classes. In a particular case, these borings interfere with each
other (Fig. 4.1—2). The wider one on top of the figure is about
15 mm  wide  and  displays  remains  of  only  four  false  floors
(more  may  have  been  present  before  cutting).  It  crosses  and
terminates  two  other  slender  borings  belonging  to  the  same
ichnospecies. These are only about 5 mm wide but show eight
to nine false floors below the shell remains or their casts, over
a length of about 25—30 mm (Fig. 4.2). The wider boring was
caused by L. coralliophila Kleemann, 1994, the smaller ones

basal, old part of the boring. It indicates an adaptation of the
boring axis to the change in direction of host coral growth.

Paratype  IPUW  200900010002  is  observed  in  an  oblique

section of another Lithophaga boring in the same host colony
as  in  Fig. 2.  Filled  with  fine-grained  sediment,  the  boring  is
observed  in  oblique  section  as  an  elongated  oval,  about
40 mm long and 12 mm wide, depicting seven false floors be-
low the bivalve (Fig. 3).

T y p e   h o r i z o n :  Waschberg  limestone,  the  only  marine

stratigraphic unit within the Waschberg Zone (Wessely 2006:
p. 71). The Waschberg limestone is Early Eocene (Ypresium,
L. Krystyn, pers. comm.) in age.

Type locality: Waschberg, Lower Austria (Fig. 1). No de-

tailed information about the precise locality was provided by H.
Zapfe. The Waschberg (388 m) lies south and next to the village
Wollmannsberg (236 m) in Lower Austria, north of Vienna.

T y p e   h o s t   c o r a l : Favia magnifica Reuss, 1871.
D i a g n o s i s :  Elongated,  sub-cylindrical  bivalve  boring

within a host coral skeleton, with two or more hemi-spherical
bottoms, piled in each other, at the basal end. In casts of the
borings,  this  is  mirrored  by  ring-shaped  constrictions/eleva-
tions near the rounded base, resembling a pile of mini-cups. In
longitudinal  section,  the  boring  is  an  elongated  to  ribbon-
shaped  oval,  with  semi-circular  or  bow-shaped  lines  towards
the basal end (Figs. 2—4).

Description: Boring of an adult mytilid Lithophaga (Leio-

solenus), which kept up with the growth of its host for one or
more years, resulting in an elongated basal part of the boring
with  at  least  two  so-called  false  floors  (Kühnelt  1931:  text-
fig. 2;  Kleemann  1980:  fig. 37;  Kleemann  1982:  pl. 2,  fig. 6,
pl. 3, fig. 8). This characteristic feature, being an equilibrium
structure  (Frey  &  Pemberton  1985),  easily  distinguishes  G.
hospitium
  isp.  nov.  from  all  other  Gastrochaenolites  ispp.,
which  lack  them  (Kelly  &  Bromley  1984;  Edinger  &  Risk
1994: fig. 9). The short siphonal part of the boring, becoming

background image

341

GASTROCHAENOLITES HOSPITIUM ISP. NOV., TRACE FOSSIL FROM THE EOCENE AND MIOCENE (AUSTRIA)

Fig. 4. Gastrochaenolites hospitium isp. nov., in Miocene (Badenian) Mont-
astrea
 from Seggauberg, Styria. 1 – A wide boring, in the left upper corner,
crosses and terminates a slender one, coming up almost straight. 2 – Frac-
ture area, of the specimen shown in Fig. 4.1, which exhibits a second slender
boring,  almost  parallel  to  the  first.  Both  borings  have  eight  to  nine  false
floors in the cut or split open basal part (see Discussion).

by  a  different  species  (Fig. 4.1—2,  see  Discussion).  The  slab
IPUW  4454  contains  a  fragment  of  a  single,  small  boring,
whose  remaining  part  is  in  the  counterpart  slab.  The  shell  is
approximately  8 mm  long.  It  lies  above  five  false  floors  that
occur over a distance of 18 mm. This boring shows a widening
from three to five millimeters. Two slab pieces, IPUW 4467/1-2,
of an unidentified coral of unrecorded age are riddled with
L.  (Leiosolenus)  borings;  they  contain  borings  with  shell  re-
mains, some of them accompanied by false floors (Fig. 5).

Discussion

Gastrochaenolites, not mentioned in the 2

nd

 edition of Trace

Fossils (Bromley 1996), is a member of domichnia (Bromley
1996:  p.  192).  Edinger  &  Risk  (1994:  pp.  584—585)  noted:
“Coral associates showed no evidence for host specificity with
the  exception  of  Gastrochaenolites  vivus  n.  isp.,  the  boring
made by Lithophaga bisulcata in live corals, producing false
floors  in  the  borehole  (figs. 9,  14).  This  bivalve  boring  oc-
curred in Oligocene Diploastrea crassolamellata and Montas-
trea tampaensis
, and Miocene Psammocora trinitatis. Modern
L. bisulcata in the Caribbean bore into many species of dead
corals, but their primary habitat is in live Siderastrea siderea
and Stephanocoenia intersepta (Scott 1988). This limited spe-
cies specificity apparently had no effect on the bivalve’s sur-
vival.”. The legend of their fig. 14 reads: “Gastrochaenolites
vivus
 n. isp. in the Miocene coral Psammocora trinitatis. Bri-
zas del Caribe site” (Edinger & Risk 1994: p.  592). Nothing

else, particularly no holotype designation was provid-
ed, resulting in a nomen nudum for their ichnospecies.

G.  hospitium  isp.  nov.  is  a  trace  fossil,  produced

by  mytilid  bivalves  belonging  to  small  to  middle-
sized  Lithophaga  (Leiosolenus)  species  associated
with various living host corals. Like all members of
this subgenus, they can line their borings, including
voids  in  the  dwelled  substrate,  with  calcareous  de-
posits.  Adults  that  live  in  living  corals  keep  pace
with  the  host’s  growth  by  stepwise  moving  up  in
their  borings.  Thus,  G.  hospitium  isp.  nov.  belongs
to domichnia as well as equilibrichnia.

Most likely, a new false floor is produced once an-

nually by depositing calcareous secretions that then
consolidate, mainly in front of the shell and laterally
at  the  boring  margins.  The  floors  mirror  the  some-
what hemi-spherical anterior end of the shell (Klee-
mann  1982:  pl. 2,  fig. 6,  pl. 3,  fig. 8;  Scott  1988:
fig. 4C).  Because  of  the  longevity  of  more  or  less
fully grown individuals, the borehole diameters ap-
parently remain the same for longer trace fossils. At
the same time, the number of false floors may attain
over  15  (Fig. 2)  or  even  more  in  a  Recent  sample
(Kleemann  1982:  pl. 2,  fig. 6).  In  the  latter,  some
floors appear to be merely detrital accumulations and
not solid linings. Borings of L. (Leiosolenus) in a Re-
cent  head-sized  Astreopora  from  the  northern  Red
Sea,  show  very  long  (twice  the  shell  length)  basal
parts with relatively few false floors, probably indicat-
ing fast coral growth and little detrital influx (Fig. 6).

Considering  (1)  the  type  locality,  where  the  Waschberg

limestone  is  the  only  marine  stratigraphic  unit  within  the
Waschberg Zone (Wessely 2006: p. 71), and (2) that voids in
the host coral and its borings are filled by a light coloured, car-
bonate and bioclastic sediment, the fossil material is probably
related to this unit (L. Krystyn, pers. comm.).

In the rather crumbly to chalky substrate of Badenian age at

Müllendorf  in  Burgenland,  bivalve  borings  are  mainly  pre-
served as casts (Kühnelt 1931: pl. 24). When fragmented, the
basal part alone is sufficient to indicate G. hospitium isp. nov.,
whereas the bivalve part alone belongs to G. torpedo. The lat-

Fig. 5. IPUW 4467/1, a fossil coral piece of unknown locality and
age, exhibits mainly G. torpedo Kelly & Bromley, 1984, and a few
G. hospitium isp. nov. Scale in cm.

background image

342

KLEEMANN

ter is the case in all fossils, in which the individual bivalve has
not (yet) produced false floors (Fig. 5) as in Recent examples
figured in Kleemann (1980: fig. 41; 2008: fig. 1 middle).

The interior of a big colony of Badenian Montastrea exhib-

its many borings produced by bivalves, not only of the domi-
nant  Lithophaga  coralliophila  (Kleemann  1994:  text-fig. 1,
pl. 15, fig. 1). In IPUW 4453, the wide boring of L. corallio-
phila
 obliquely crosses and terminates two slender G.  hospi-
tium 
isp. nov. of a different, probably new  species. As their
diameters  do  not  noticeably  widen,  they  indicate  adult-sized
producers, distinctly smaller than the L. coralliophila crossing
above. The small bivalves have to be regarded as being adult,
because their size remained more or less stable for at least 8—9
years. They most likely died due to interspecific space compe-
tition. Parts of the bivalve shells and their casts are also visi-
ble.  Their  size,  compared  with  the  shell  in  the  larger  boring,
also  indicates  that  two  species  of  Lithophaga  (Leiosolenus)
bored in the host simultaneously (Fig. 4.1—2). In IPUW 4467/
1-2, most borings have to be determined as G. torpedo Kelly
& Bromley, 1984, and only a few as G. hospitium  isp.  nov.,
although most likely produced by members of the same Litho-
phaga 
(Leiosolenus) species (Fig. 5).

Co-existing bivalve species can be observed occasionally in

Recent  corals,  but  this  generally  seems  to  be  avoided  (Klee-
mann 2008). Nevertheless, intraspecific competition for space
and food may become a problem for individual borers under
crowded  situations.  The  advantage  of  dense  settlement  in
hosts is assumed to be a substantially increased reproductive
success  because  simultaneous  spawning  can  occur  in  close
range.  Many  bivalve  specimens  in  living  corals  do  not  live
long enough to create false floors. In the fossil record, only the
latter can be determined as  G. hospitium isp. nov., while the
former  must  be  attributed  to  G.  torpedo  (Kelly  &  Bromley
1984). Thus, the decisive feature of G. hospitium isp. nov., is
the presence of false floors.

During the life time of associated bivalves, boring apertures

open onto the living coral surface. After a bivalve’s death, the
host closes the opening by further growth. Examples of G. hos-
pitium
 isp. nov. can be found not only in adjacent positions but
also  in  different  depths  or  even  above  each  other  within  the
same host skeleton, indicating successive generations of dwell-
ers (Fig. 4.1—2; cf. Kleemann 1994: text-fig. 1, pl. 15, fig. 1).

Fig. 6.  Elongated  borings  of  living  Lithophaga  (Leiosolenus)  sim-
plex 
Iredale, 1939, in split-open host coral Astreopora sp., Safaga,
northern Red Sea. Frame about 13

×18 cm.

As shown by Goreau et al. (1972: pl. 2), the mytilid Fungia-

cava  eilatensis  Goreau  et  al.,  1968,  exclusively  associated
with fungiid corals (Hoeksema & Kleemann 2002), may also
produce aragonitic deposits indicating the pathway within its
boring. Nonetheless, no obvious false floors are developed in
the  Fungiacava  borings.  Their  shape  is  not  cylindrical,  but
rather changes from ovoid to a dorso-ventrally flattened heart-
shape  (Goreau  et  al.  1972:  p.  59).  Thus,  even  if  this  Recent
form was found in the fossil record, its traces could not be as-
cribed to G. hospitium isp. nov.

Acknowledgments:  Helpful  criticism  and  comments  on  the
first draft by two reviewers, Á. Dávid and particularly A. Uch-
man, improved the paper substantially. Michael Stachowitsch
kindly improved the English of the second version.

References

Bromley R.G. 1996: Trace fossils. Biology, taphonomy and applications.

2

nd

 Ed., Chapman & Hall, London, xvi+361.

Edinger  E.N.  &  Risk  M.J.  1994:  Oligocene-Miocene  extinction  and  geo-

graphic  restriction  of  Caribbean  corals:  roles  of  turbidity,  tempera-
ture, and nutrients. Palaios 9, 576—598.

Frey R.W. & Pemberton S.G. 1985: Biogenic structures in outcrops and

cores.  I.  Approaches  to  ichnology.  Bull.  Canad.  Petrol.  Geol.  33,
72—115.

Goreau T.F., Goreau N.I. & Yonge C.M. 1972: On the mode of boring in

Fungiacava eilatensis (Bivalvia: Mytilidae). J. Zoological Soc. Lon-
don
 166, 55—60.

Hoeksema B.W. & Kleemann K. 2002: New records of Fungiacava eilat-

ensis Goreau et al., 1968 (Bivalvia, Mytilidae) boring into Indonesian
mushroom corals (Scleractinia, Fungiidae). Basteria 66, 25—30.

Iredale  T.  1939:  Mollusca  I.  Scientific  Reports  of  the  Great  Barrier  Reef

Expedition 192829, 5 (6), 209—425.

Kelly S.R.A. & Bromley R.G. 1984: Ichnological nomenclature of clavate

borings. Palaeontology 27, 793—807.

Kleemann K.H. 1980: Boring bivalves and their host corals from the Great

Barrier Reef. J. Molluscan Studies 46, 13—54.

Kleemann K.H. 1982: Ätzmuscheln im Ghetto? Lithophaga (Bivalvia) aus

dem Leithakalk (Mittel-Miozän: Badenian) von Müllendorf im Wien-
er Becken, Österreich. Beitr. Paläont. Österr. 9, 211—231.

Kleemann  K.  1994:  Mytilid  bivalve  Lithophaga  in  Upper  Triassic  coral

Pamiroseris from Zlambach Beds compared with Cretaceous  Litho-
phaga alpina
Facies 30, 151—154.

Kleemann K. 2008:  Lithophaga (Leiosolenus) purpurea (Bivalvia: Mytil-

idae): one species becomes three.  Club Conchylia Informationen  39
(3/4), 32—45.

Kleemann  K.  2009:  Lithodomus  bisulcata  Orbigny,  1853,  a  junior  syn-

onym of Modiola appendiculata Philippi, 1846. Conchylia 40  (1/2),
(in print).

Kühnelt W. 1931: Über ein Massenvorkommen von Bohrmuscheln im Lei-

thakalk von Müllendorf im Burgenland. Paläobiologica 4, 239—250,
22—24.

d’Orbigny A.D. 1853: Mollusques. In: Sagra, Histoire physique, politique

et naturelle de l’ile de Cuba. Atlas, 28 + 1 col pls., 2, 380.

Philippi  R.A.  1846—47:  Modiola.  In:  Abbildungen  und  Beschreibungen

neuer  oder  wenig  gekannter  Conchylien  2  (5),  1/147—4/150,  pl. 1
(1846); 3 (1), 5/18—8/22, pl. 2 (1847). (Publ. dates fide Clapp & Kenk
1963: 483.)

Reuss  A.E.  von  1871:  Die  fossilen  Korallen  des  österreichischen  Mio-

cäns.  Denkschr.  Österr.  Akad.  Wiss.,  Math.-Naturwiss.  Kl.  31,
197—270, 1—21.

Scott P.J.B. 1988: Distribution, habitat and morphology of the Caribbean

coral-  and  rock-boring  bivalve,  Lithophaga  bisulcata  (d’Orbigny)
(Mytilidae: Lithophaginae). J. Molluscan Studies 54, 83—95.

Wessely G. 2006: Niederösterreich. Geol. Bundesanst., Wien, 1—416.