stringtranslate.com

Палинология

Пыльца сосны под микроскопом
Поздний силурийский спорангий , несущий трилетные споры . Такие споры являются самым ранним свидетельством жизни на суше. [1] Зеленый : Тетрада спор. Синий : Спора, несущая трилетную отметку – Y-образный шрам. Споры имеют диаметр около 30–35 мкм.

Палинология — это изучение микроорганизмов и микроскопических фрагментов мегаорганизмов, которые состоят из кислотоустойчивого органического материала и встречаются в отложениях , осадочных породах и даже некоторых метаосадочных породах. Палиноморфы — это микроскопические кислотоустойчивые органические остатки и мусор, производимые широким спектром растений , животных и протистов , которые существовали с конца протерозоя . [2] [3]

Это наука, которая изучает современных и ископаемых палиноморфов (палеопалинология), включая пыльцу , споры , орбикулы , диноцисты , акритархи , хитинозои и сколекодонты , а также твердые частицы органического вещества (POM) и кероген, обнаруженные в осадочных породах и отложениях . Палинология не включает диатомовые водоросли , фораминиферы или другие организмы с кремнистыми или известковыми раковинами . Название науки и организмов происходит от греческого : παλύνω , транслит .  palynō , «посыпать, разбрасывать» и -logy ) или «частицы, которые разбросаны». [3] [4]

Палинология — междисциплинарная наука, которая находится на стыке наук о Земле ( геологии или геологической науки) и биологической науки ( биологии ), в частности, науки о растениях ( ботаники ). Биостратиграфия , раздел палеонтологии и палеоботаники , изучает ископаемые палиноморфы от докембрия до голоцена из-за их полезности для относительного датирования и корреляции осадочных слоев . Палинология также используется для датирования и понимания эволюции многих видов растений и животных. В палеоклиматологии ископаемые палиноморфы изучаются из-за их полезности для понимания древней истории Земли с точки зрения реконструкции палеосред и палеоклиматов. [3] [4]

Палинология весьма полезна в таких дисциплинах, как археология , производство меда, а также уголовное и гражданское право . [3] [4] В археологии палинология широко используется для реконструкции древних палеосред и экологических сдвигов, которые значительно повлияли на прошлые человеческие общества, и реконструкции рациона доисторических и исторических людей. Мелиссопалинология , изучение пыльцы и других палиноморфов в меде , определяет источники пыльцы с точки зрения географического положения(й) и родов растений. Это не только дает важную информацию об экологии медоносных пчел, но и является важным инструментом для обнаружения и пресечения преступной фальсификации и неправильной маркировки меда и его продуктов. Судебная палинология использует палиноморфы в качестве доказательств в уголовном и гражданском праве для доказательства или опровержения физической связи между объектами, людьми и местами. [4] [5]

Палиноморфы

Палиноморфы в широком смысле определяются как изучение органических остатков, включая микроископаемые и микроскопические фрагменты мегаорганизмов, которые состоят из кислотоустойчивого органического материала и имеют размер от 5 до 500 микрометров . Их извлекают из почв, осадочных пород и кернов осадков , а также других материалов с помощью комбинации физических (ультразвуковая обработка и мокрое просеивание ) и химических (кислотное расщепление) процедур для удаления неорганической фракции. Палиноморфы могут состоять из органического материала, такого как хитин , псевдохитин и спорополленин . [6]

Палиноморфы образуют геологическую летопись, важную для определения типа доисторической жизни , существовавшей во время формирования осадочных слоев . В результате эти микроископаемые дают важные подсказки о преобладающих климатических условиях того времени. Их палеонтологическая полезность вытекает из обилия, исчисляемого миллионами палиноморфов на грамм в органических морских отложениях, даже когда такие отложения, как правило, не содержат окаменелостей . Однако палиноморфы, как правило, были разрушены в метаморфических или перекристаллизованных породах. [6]

Типичные палиноморфы включают цисты динофлагеллят , акритархи , споры , пыльцу , растительную ткань, грибы , сколекодонты (склеропротеиновые зубы, челюсти и связанные с ними особенности полихетных кольчатых червей), органы членистоногих (такие как ротовые части насекомых ) и хитинозои . Микроскопические структуры палиноморф, которые широко распространены в большинстве осадков, устойчивы к рутинной экстракции пыльцы. [6]

Палинофации

Палинофация — это полное собрание органического вещества и палиноморфов в ископаемом месторождении. Термин был введен французским геологом Андре Комба  [wikidata] в 1964 году. Исследования палинофаций часто связаны с исследованиями органической геохимии осадочных пород . Изучение палинофаций осадочной среды осадконакопления может быть использовано для изучения палеосред осадконакопления осадочных пород в геологоразведочной деятельности, часто в сочетании с палинологическим анализом и отражательной способностью витринита . [7] [8] [9]

Палинофации можно использовать двумя способами:

История

Отбор проб пыльцы , Форт-Брэгг, Северная Каролина

Ранняя история

Первые зарегистрированные наблюдения пыльцы под микроскопом, вероятно, были сделаны в 1640-х годах английским ботаником Нехемией Грю [10] , который описал пыльцу и тычинки и пришел к выводу, что пыльца необходима для полового размножения у цветковых растений.

К концу 1870-х годов, когда оптические микроскопы усовершенствовались и принципы стратиграфии были разработаны, Роберт Кидстон и П. Райнш смогли изучить наличие ископаемых спор в угольных пластах девона и карбона и провести сравнение между живыми спорами и древними ископаемыми спорами. [11] Среди ранних исследователей были Кристиан Готфрид Эренберг ( радиолярии , диатомовые водоросли и цисты динофлагеллят ), Гидеон Мантелл ( десмидии ) и Генри Хопли Уайт (цисты динофлагеллят).

1890-е — 1940-е годы

Количественный анализ пыльцы начался с опубликованной работы Леннарта фон Поста . [12] Хотя он публиковался на шведском языке, его методология приобрела широкую аудиторию благодаря его лекциям. В частности, его лекция в Кристиании 1916 года сыграла важную роль в привлечении более широкой аудитории. [13] Поскольку ранние исследования были опубликованы на скандинавских языках , область анализа пыльцы была ограничена этими странами. [14] Изоляция закончилась с немецкой публикацией диссертации Гуннара Эрдтмана 1921 года. Методология анализа пыльцы получила широкое распространение по всей Европе и Северной Америке и произвела революцию в исследованиях четвертичной растительности и изменения климата . [13] [15]

Более ранние исследователи пыльцы включают Фрю (1885), [16] который перечислил много распространенных типов пыльцы деревьев, а также значительное количество спор и зерен пыльцы трав . Существует исследование образцов пыльцы, взятых из отложений шведских озер Трибомом (1888); [17] пыльца сосны и ели была найдена в таком изобилии, что он посчитал их пригодными в качестве « индексных ископаемых ». Георг Ф. Л. Сараув изучал ископаемую пыльцу среднего плейстоцена ( кромерского яруса ) из гавани Копенгагена . [18] Лагергейм (в Witte 1905) и К. А. Вебер (в H. A. Weber 1918), по-видимому, были среди первых, кто провел расчеты «процентной частоты».

1940-е годы — 1989 год

Термин «палинология» был введен Хайдом и Уильямсом в 1944 году после переписки со шведским геологом Эрнстом Антевсом на страницах Pollen Analysis Circular (одного из первых журналов, посвященных анализу пыльцы, выпускавшегося Полом Сирсом в Северной Америке). Хайд и Уильямс выбрали термин «палинология» на основе греческих слов paluno, означающего «посыпать», и pale , означающего «пыль» (и, таким образом, похожего на латинское слово pollen ). [19] Архивная подоплека принятия термина «палинология» и альтернативных названий (например, paepalology , pollenology ) была исчерпывающим образом исследована. [20] Там утверждалось, что слово получило всеобщее признание после того, как было использовано влиятельным шведским палинологом Гуннаром Эрдтманом .

Анализ пыльцы в Северной Америке был начат Филлис Дрейпер , студенткой магистратуры при Сирсе в Университете Оклахомы. Во время учебы она разработала первую диаграмму пыльцы из образца, который отображал процентное содержание нескольких видов на разных глубинах в Кертис-Бог. Это было введением анализа пыльцы в Северной Америке; [21] диаграммы пыльцы сегодня часто остаются в том же формате с глубиной по оси Y и обилием видов по оси X.

1990-е годы – 21 век

Анализ пыльцы быстро развивался в этот период благодаря достижениям в области оптики и компьютеров. Большая часть науки была пересмотрена Йоханнесом Иверсеном и Кнутом Фэгри в их учебнике по этому предмету. [22]

Методы изучения палиноморф

Химическая подготовка

Химическое расщепление происходит в несколько этапов. [23] Первоначально единственной химической обработкой, которую использовали исследователи, была обработка гидроксидом калия (KOH) для удаления гуминовых веществ; дефлокуляция достигалась посредством поверхностной обработки или ультразвуковой обработки, хотя сонификация может привести к разрыву экзины пыльцы. [14] В 1924 году Ассарсон и Гранлунд представили использование плавиковой кислоты (HF) для расщепления силикатных минералов , что значительно сократило время, необходимое для сканирования слайдов на предмет палиноморфов. [24]

Палинологические исследования с использованием торфа представляли особую проблему из-за присутствия хорошо сохранившегося органического материала, включая мелкие корешки, листочки мха и органический мусор. Это была последняя серьезная проблема в химической подготовке материалов для палинологического исследования. Ацетолиз был разработан Гуннаром Эрдтманом и его братом для удаления этих мелких целлюлозных материалов путем их растворения. [25] При ацетолизе образец обрабатывают уксусным ангидридом и серной кислотой , растворяя целлюлистические материалы и, таким образом, обеспечивая лучшую видимость палиноморф. [26]

Некоторые этапы химической обработки требуют особой осторожности по соображениям безопасности, в частности, использование HF, которая очень быстро проникает через кожу и вызывает серьезные химические ожоги, а также может быть фатальной. [27]

Другой метод обработки включает флотацию хитиновых материалов керосином.

Анализ

После химической подготовки образцов их помещают на предметные стекла микроскопа с использованием силиконового масла, глицерина или глицеринового желе и исследуют с помощью световой микроскопии или помещают на подставку для сканирующей электронной микроскопии .

Исследователи часто изучают либо современные образцы из ряда уникальных участков в пределах данной области, либо образцы из одного участка с записью во времени, например, образцы, полученные из торфа или озерных отложений. Более поздние исследования использовали современную аналоговую технику, в которой палеообразцы сравниваются с современными образцами, для которых известна исходная растительность. [28]

Когда слайды рассматриваются под микроскопом, исследователь подсчитывает количество зерен каждого таксона пыльцы. Эта запись затем используется для создания диаграммы пыльцы . Эти данные могут быть использованы для обнаружения антропогенных эффектов, таких как лесозаготовки [29], традиционные модели землепользования [30] или долгосрочные изменения регионального климата [31].

Приложения

Палинология может применяться к проблемам во многих научных дисциплинах, включая геологию , ботанику , палеонтологию , археологию , почвоведение (изучение почв) и физическую географию :

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Грей, Дж.; Чалонер, В. Г.; Уэстолл, Т. С. (1985). «Микроископаемые данные о ранних наземных растениях: достижения в понимании ранней террестриализации, 1970–1984». Philosophical Transactions of the Royal Society B. 309 ( 1138): 167–195. Bibcode : 1985RSPTB.309..167G. doi : 10.1098/rstb.1985.0077. JSTOR  2396358.
  2. ^ Нойендорф, К.К.Е., Дж.П. Мель, младший, и Дж.А. Джексон, редакторы, 2005, Словарь геологии (5-е изд.). Александрия, Вирджиния, Американский геологический институт. 779 стр. ISBN 0-922152-76-4 
  3. ^ abcd Уильямс, Г., Фенсом, Р. А., Миллер, М. и Буяк, Дж., 2020. Микроископаемые: палинология. В Sorkhabi, Р., ред., 15 стр., Энциклопедия нефтяных геонаук. Женева, Швейцария, Springer Nature. 1000 стр.
  4. ^ abcd Кнеллер, М. и Фоуэлл, Ф., 2009. Палинология. В Gornitz, V., ред., стр. 766-768., Энциклопедия палеоклиматологии и древних сред. Женева, Швейцария, Springer Dordrecht. 1049 стр.
  5. ^ Лоренс, А. Р. и Брайант, В. М., 2009. Судебная палинология. В Bruinsma, G., and Weisburd, D., ed., стр. 1471-1754., Энциклопедия криминологии и уголовного правосудия. Нью-Йорк, Нью-Йорк, Springer Science+Business Media. 5632 стр.
  6. ^ abc Traverse, A., 2007, Палеопалинология (2-е изд.). Амстердам, Нидерланды, Springer-Dordrecht. 813 стр. ISBN 978-1-4020-5609-3 
  7. ^ Фонсека, Каролина; Мендонса Фильо, Жоау Грасиано; Лезен, Карин; де Оливейра, Антониу Доницети; Дуарте, Луис В. (декабрь 2019 г.). «Отложение органических веществ и палеоэкологические последствия на границе сеномана и турона Субальпийского бассейна (ЮВ-Франция): местные и глобальные меры контроля». Международный журнал угольной геологии . 218 : 103364. doi : 10.1016/j.coal.2019.103364 .
  8. ^ Фонсека, Каролина; Мендонса Фильо, Жоау Грасиано; Лезен, Карин; Дуарте, Луис В.; Форе, Филипп (апрель 2018 г.). «Изменчивость органической фации во время регистрации тоарских океанических аноксических событий в бассейнах Гранд-Косс и Керси (юг Франции)». Международный журнал угольной геологии . 190 : 218–235. Бибкод : 2018IJCG..190..218F. дои : 10.1016/j.coal.2017.10.006.
  9. ^ Фонсека, Каролина; Оливейра Мендонса, Жоалиса; Мендонса Фильо, Жоау Грасиано; Лезен, Карин; Дуарте, Луис В. (март 2018 г.). «Исследование по оценке термической зрелости богатых органическими веществами отложений позднего плинсбаха-раннего тоара на юге Франции: бассейны Гранд-Косс, Керси и Пиренеи». Морская и нефтяная геология . 91 : 338–349. Бибкод : 2018MarPG..91..338F. doi :10.1016/j.marpetgeo.2018.01.017.
  10. ^ Брэдбери, С. (1967). Эволюция микроскопа . Нью-Йорк: Pergamon Press. С. 375.
  11. ^ Jansonius, J.; DC McGregor (1996). «Введение, палинология: принципы и приложения». AASP Foundation . 1 : 1–10. Архивировано из оригинала 2007-07-09.
  12. ^ Трэверс, Альфред и Салливан, Герберт Дж. «Предыстория, происхождение и ранняя история Американской ассоциации стратиграфических палинологов» Palynology 7: 7-18 (1983)
  13. ^ ab Fægri, Knut ; Johs. Iversen (1964). Учебник по анализу пыльцы. Oxford: Blackwell Scientific Publications . Архивировано из оригинала 2010-04-03.
  14. ^ аб Фаэгри, Кнут (1973). «Памяти О. Гуннара Э. Эрдтмана». Пыльца и споры . 15 :5–12.
  15. ^ фон Пост, Л. (1918) «Skogsträdpollen i sydsvenska torvmosslagerföljder», Forhandlinger ved de Skandinaviske naturforskeres 16. møte i Kristiania 1916: p. 433
  16. ^ Фрю, Дж (1885) "Kritische Beiträge zur Kenntnis des Torfes", Jahrb.kkGeol.Reichsanstalt 35
  17. ^ Трибом, Ф (1888) "Bottenprof fran svenska insjöar", Geol.Foren.Forhandl.10
  18. ^ Сарау, GFL (1897). «Cromer-skovlaget i Frihavnen og trælevningerne i de ravførende sandlag ved København» [Слой Кромерского леса в Фри-Харборе и остатки древесины в слоях, содержащих янтарь, недалеко от Копенгагена] (PDF) . Meddelelser Fra Dansk Geologisk Forening / Бюллетень Геологического общества Дании (на датском языке). 1 (4): 17–44.
  19. ^ Hyde, HA; DA Williams (1944). «Правильное слово». Pollen Analysis Circular . 8 : 6. Архивировано из оригинала 2007-06-18.
  20. ^ Эдвардс, Кевин Дж.; Пардо, Хизер С. (2018-01-02). «Как палинология могла бы стать палинологией: наименование дисциплины». Palynology . 42 (1): 4–19. Bibcode : 2018Paly...42....4E. doi : 10.1080/01916122.2017.1393020. hdl : 2164/11661 . ISSN  0191-6122.
  21. ^ Дрейпер, П. (1928). «Демонстрация техники анализа пыльцы». Труды Академии наук Оклахомы . 8 : 63–64.
  22. ^ Фегри, К. и Иверсен, Дж. (1989) Учебник по анализу пыльцы . 4-е изд. Джон Уайли и сыновья, Чичестер. 328 стр.
  23. ^ Беннетт, К. Д.; Уиллис, К. Дж. (2001). «Пыльца». В Смол, Джон П.; Биркс, Х. Джон Б.; Ласт, Уильям М. (ред.). Отслеживание изменений окружающей среды с использованием озерных отложений. Том 3: Наземные, водорослевые и кремнистые индикаторы . Дордрехт: Kluwer Academic Publishers. стр. 5–32.
  24. ^ Ассарсон, Г. и Э.; Гранлунд, Э. (1924). «Метод анализа пыльцы в минерогене». Geologiska Föreningen и Stockholm Förhandlingar . 46 (1–2): 76–82. дои : 10.1080/11035892409444879.
  25. ^ Birks, HJ B; Berglund, B. (2018). «Сто лет анализа пыльцы четвертичного периода 1916–2016». История растительности и археоботаника . 27 (2): 271–390. Bibcode : 2018VegHA..27..271B. doi : 10.1007/s00334-017-0630-2.
  26. ^ Эрдтман, Г. (1934). «Uber die Verwendung von Essigsaureangidrid bei Pollenuntersuchungen». Свен. Бот. Тидскр. (на немецком языке). 28 : 354–358.
  27. ^ "Смертельный случай из-за плавиковой кислоты в Перте - предупреждение об опасности". 1995-03-06 . Получено 2011-12-18 .
  28. ^ Overpeck, JT; T. Webb; IC Prentice (1985). «Количественная интерпретация спектров ископаемой пыльцы: коэффициенты различия и метод современных аналогов». Quaternary Research . 23 (1): 87–108. Bibcode : 1985QuRes..23...87O. doi : 10.1016/0033-5894(85)90074-2. S2CID  129797797.
  29. ^ Niklasson, Mats; Matts Lindbladh; Leif Björkman (2002). «Долгосрочные данные об упадке Quercus , вырубке леса и пожарах в южношведском лесу Fagus-Picea ». Journal of Vegetation Science . 13 (6): 765–774. Bibcode : 2002JVegS..13..765N. doi : 10.1111/j.1654-1103.2002.tb02106.x. JSTOR  3236922. S2CID  84934798.
  30. ^ Хебда, Р. Дж.; Р. В. Мэтьюз (1984). «Голоценовая история кедра и местных культур на североамериканском тихоокеанском побережье». Science . 225 (4663): 711–713. Bibcode :1984Sci...225..711H. doi :10.1126/science.225.4663.711. PMID  17810290. S2CID  39998080.
  31. ^ Хойссер, Кэлвин Дж.; Л. Э. Хойссер; Д. М. Питит (1985). «Позднечетвертичные климатические изменения на северо-тихоокеанском побережье Америки». Nature . 315 (6019): 485–487. Bibcode :1985Natur.315..485H. doi :10.1038/315485a0. S2CID  4345551.

Источники

Внешние ссылки