Zur Mikropaläontologie entstand eine umfangreiche Sammlung im Fachbereich Geowissenschaften. Sie ist der Paläontologischen Sammlung zugeordnet. Vor allem durch Bohrungen gesammelte Sedimentproben enthalten fossile Kleinstlebewesen. Solche oft einzelligen Mikroorganismen sind für stratigraphische und taxonomische Forschungen und für erdgeschichtliche Umwelt- und Klimafragen von großer Bedeutung. In Tübingen forschten und lehrten seit den 1950er-Jahren namhafte Mikropaläontologen, wie etwa Alfred Eisenack (1891–1982) und Hans Gocht (1930–2014). 1976 umfasste die Sammlung bereits 11 500 Proben. Seit 1983 gibt das Institut die monografisch Reihe „Tübinger mikropaläontologische Mitteilungen“ heraus. Aktuell arbeiten mehrere Tübinger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf diesem Gebiet.

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