Палинология - Palynology

Пыльца сосны под микроскопом
Позднего силура спорангий подшипников trilete споры . Такие споры являются самым ранним свидетельством существования жизни на суше. Зеленый : тетрада спор. Синий : спора с трилетом - Y-образным шрамом. Размер спор составляет около 30–35 мкм.

Палинология - это буквально «изучение пыли» (от греч . Παλύνω , транслит.  Palynō , «рассыпать, окропить» и -логия ) или «разбросанных частиц». Классический палинолог анализирует образцы твердых частиц, собранные из воздуха, воды или отложений, включая отложения любого возраста. Состояние и идентификация этих частиц, органических и неорганических, дают палинологу ключи к разгадке жизни, окружающей среды и энергетических условий, которые их породили.

Этот термин обычно используется для обозначения части дисциплины, которая определяется как «исследование микроскопических объектов макромолекулярного органического состава (т.е. соединений углерода, водорода, азота и кислорода), не способных растворяться в соляной или фтористоводородной основе». кислоты ». Это наука, изучающая современные и ископаемые палиноморфы , включая пыльцу , споры , орбикулы , диноцисты , акритархи , хитинозоя и сколекодонты , а также твердые органические вещества (ПОМ) и кероген, обнаруженные в осадочных породах и отложениях . Палинология не включает диатомовых , фораминифер или других организмов с кремнистым или известковым экзоскелетом .

Определение

Палинология - это буквально «изучение пыли» (от греч . Παλύνω , транслит.  Palunō , «рассыпать, окропить» и -логия ) или «разбросанных частиц». Классический палинолог анализирует образцы твердых частиц, собранные из воздуха, воды или отложений, включая отложения любого возраста. Состояние и идентификация этих частиц, органических и неорганических, дают палинологу ключи к разгадке жизни, окружающей среды и энергетических условий, которые их породили.

Этот термин обычно используется для обозначения подгруппы дисциплины, которая была описана как «изучение микроскопических объектов макромолекулярного органического состава (т.е. соединений углерода, водорода, азота и кислорода), не способных растворяться в соляной или плавиковые кислоты ».

Это наука, изучающая современные и ископаемые палиноморфы , включая пыльцу , споры , орбикулы , диноцисты , акритархи , хитинозоя и сколекодонты , а также твердые органические вещества (ПОМ) и кероген, обнаруженные в осадочных породах и отложениях . Палинология не включает диатомовых , фораминифер или других организмов с кремнистым или известковым экзоскелетом .

Палинология как междисциплинарная наука стоит на пересечении наук о Земле ( геология или геология ) и биологической науки ( биология ), особенно науки о растениях ( ботаники ). Стратиграфическая палинология, раздел микропалеонтологии и палеоботаники , изучает ископаемых палиноморф от докембрия до голоцена .

Палиноморфы

Палиноморфы в широком смысле определяются как микрофоссилии с органическими стенками размером от 5 до 500 микрометров . Их извлекают из осадочных пород и кернов отложений как физически, с помощью ультразвуковой обработки и мокрого просеивания , так и химически, путем химического разложения для удаления неорганической фракции. Палиноморфы могут состоять из органического материала, такого как хитин , псевдохитин и спорополленин . Палиноморфы, у которых есть описание таксономии, иногда называют палинотаксами.

Палиноморфы составляют геологическую летопись, важную для определения типа доисторической жизни , существовавшей в то время, когда образовалась осадочная формация. В результате эти микрофоссилии дают важные подсказки о преобладающих климатических условиях того времени. Их палеонтологическая полезность связана с обилием, исчисляемым миллионами клеток на грамм в морских органических отложениях, даже если такие отложения, как правило, не содержат окаменелостей . Однако палиноморфы, как правило, были разрушены в метаморфических или перекристаллизованных породах.

Как правило, палиноморфы представляют собой цисты динофлагеллат , акритархи , споры , пыльцу , грибы , сколекодонты (склеропротеиновые зубы, челюсти и связанные с ними черты многощетинковых кольчатых червей), органы членистоногих (например, ротовой аппарат насекомых ), хитинозои и микрофорамы . Палиноморфные микроскопические структуры, которых много в большинстве отложений, устойчивы к обычной экстракции пыльцы, включая сильные кислоты и основания, а также ацетолизу или разделению по плотности.

Палинофации

A palynofacies полный сборка органического вещества и палиноморф в ископаемом месторождения. Этот термин был введен французским геологом Андре Combaz в 1964 году Palynofacies исследования часто связаны с исследованиями органической геохимии из осадочных пород . Изучение палинофаций осадочной среды осадконакопления может быть использовано для изучения палеосреды осадконакопления осадочных пород в геологоразведочной геологии, часто в сочетании с палинологическим анализом и отражательной способностью витринита .

Палинофацию можно использовать двумя способами:

  • Органические палинофации рассматривают все нерастворимые в кислотах твердые органические вещества (ПОМ), включая кероген и палиноморфы в отложениях и палинологические препараты осадочных пород. Просеянные или непросеянные препараты можно исследовать с использованием насадок на предметных стеклах микроскопа, которые можно исследовать с помощью биологического микроскопа в проходящем свете или ультрафиолетового (УФ) флуоресцентного микроскопа. Учитываются количество, состав и сохранность различных компонентов, а также термическое изменение органического вещества.
  • Palynomorph palynofacies рассматривает количество, состав и разнообразие палиноморф в просеянной палинологической подготовке отложений или палинологической подготовке осадочных пород . Отношение морского ископаемого фитопланктона ( акритархи и цисты динофлагеллат ) вместе с хитинозоями к наземным палиноморфам ( пыльце и спорам ) можно использовать для получения индекса наземного поступления в морские отложения.

История

Отбор керна пыльцы , Форт-Брэгг, Северная Каролина

История ранних веков

Первые зарегистрированные наблюдения за пыльцой под микроскопом, вероятно, были сделаны в 1640-х годах английским ботаником Неемией Грю , который описал пыльцу и тычинки и пришел к выводу, что пыльца необходима для полового размножения цветковых растений.

К концу 1870-х годов, по мере совершенствования оптических микроскопов и разработки принципов стратиграфии , Роберт Кидстон и П. Райнш смогли изучить присутствие ископаемых спор в угольных пластах девонского и каменноугольного периодов и провести сравнения между живыми спорами и древними спорами. ископаемые споры. Первыми исследователями были Кристиан Готфрид Эренберг ( радиолярии , диатомовые водоросли и цисты динофлагеллят ), Гидеон Мантелл ( десмиды ) и Генри Хопли Уайт (цисты динофлагеллят).

1890-е - 1940-е годы

Количественный анализ пыльцы начался с опубликованной работы Леннарта фон Поста . Хотя он публиковался на шведском языке, его методология получила широкую аудиторию благодаря его лекциям. В частности, его лекция о Кристиании в 1916 году была важна для привлечения более широкой аудитории. Поскольку первые исследования были опубликованы на скандинавских языках ( скандинавских языках ), область анализа пыльцы была ограничена этими странами. Изоляция закончилась публикацией в Германии диссертации 1921 года Гуннара Эрдтмана . Методология анализа пыльцы получила широкое распространение в Европе и Северной Америке и произвела революцию в исследованиях четвертичной растительности и изменения климата .

Более ранние исследователи пыльцы включают Früh (1885), который перечислил многие распространенные типы пыльцы деревьев, а также значительное количество спор и пыльцевых зерен трав . Существует исследование образцов пыльцы, взятых из отложений шведских озер Трибом (1888 г.); Пыльца сосны и ели была обнаружена в таком изобилии, что он считал их пригодными для использования в качестве « индексных окаменелостей ». Георг Ф. Л. Сараув изучал ископаемую пыльцу среднего плейстоцена ( кромериан ) из гавани Копенгагена . Лагергейм (у Витте, 1905 г.) и К. А. Вебер (у Г. А. Вебера, 1918 г.), по-видимому, одними из первых предприняли вычисления «процентной частоты».

1940-е по 1989 г.

Термин палинология был введен Хайдом и Уильямсом в 1944 году после переписки со шведским геологом Эрнстом Антевсом на страницах Циркуляра по анализу пыльцы (одного из первых журналов, посвященных анализу пыльцы, выпускаемого Полом Сирсом в Северной Америке). Хайд и Уильямс выбрали палинологию на основе греческих слов paluno, означающих «окроплять», и бледных, означающих «пыль» (и, таким образом, сходных с латинским словом « пыльца» ).

Анализ пыльцы в Северной Америке был проведен Филлис Дрейпер , студенткой магистратуры Сирса в Университете Оклахомы. Во время учебы она разработала первую диаграмму пыльцы из образца, на котором было показано процентное содержание нескольких видов на разных глубинах в Кертис-Боге. Это было введение анализа пыльцы в Северной Америке; Диаграммы пыльцы сегодня все еще часто остаются в том же формате с глубиной по оси Y и численностью видов по оси X.

1990-е по 21 век

В этот период анализ пыльцы быстро продвинулся благодаря достижениям в оптике и компьютерах. Большая часть науки была пересмотрена Йоханнесом Иверсеном и Кнутом Фегри в их учебниках по этому предмету.

Методы изучения палиноморф

Химическая подготовка

Химическое пищеварение проходит в несколько этапов. Первоначально единственной химической обработкой, которую использовали исследователи, была обработка гидроксидом калия (КОН) для удаления гуминовых веществ; дефлокуляция была достигнута посредством обработки поверхности или ультразвуковой обработки, хотя обработка ультразвуком может вызвать разрыв экзины пыльцы. В 1924 году Ассарсон и Гранлунд представили использование плавиковой кислоты (HF) для разложения силикатных минералов , что значительно сократило время, необходимое для сканирования слайдов на предмет палиноморф. Палинологические исследования с использованием торфа представляли особую проблему из-за наличия хорошо сохранившегося органического материала, включая мелкие корешки, листочки мха и органическую подстилку. Это была последняя серьезная проблема в химической подготовке материалов для палинологического исследования. Ацетолиз был разработан Гуннаром Эрдтманом и его братом для удаления этих прекрасных целлюлозных материалов путем их растворения. При ацетолизе образец обрабатывают уксусным ангидридом и серной кислотой , растворяя целлюлистические материалы и, таким образом, обеспечивая лучшую видимость палиноморфам.

Некоторые этапы химической обработки требуют особой осторожности из соображений безопасности, в частности, использование HF, который очень быстро распространяется через кожу и вызывает серьезные химические ожоги и может быть смертельным.

Другая обработка включает флотацию керосина для хитиновых материалов.

Анализ

После химической подготовки образцы помещают на предметные стекла микроскопа с использованием силиконового масла, глицерина или глицеринового желе и исследуют с помощью световой микроскопии или устанавливают на стержень 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, такие как образцы, полученные из торфа или озерных отложений. В более поздних исследованиях использовалась современная аналоговая техника, в которой палео-образцы сравниваются с современными образцами, по которым известна родительская растительность.

Когда слайды исследуются под микроскопом, исследователь подсчитывает количество зерен каждого таксона пыльцы. Затем эта запись используется для построения диаграммы пыльцы . Эти данные могут использоваться для обнаружения антропогенных воздействий, таких как лесозаготовки, традиционные модели землепользования или долгосрочные изменения регионального климата.

Приложения

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

Поскольку распространение акритархов , хитинозоанов , цист динофлагеллат , пыльцы и спор обеспечивает доказательство стратиграфической корреляции через биостратиграфию и реконструкцию палеоокружающей среды , одним из распространенных и прибыльных приложений палинологии является разведка нефти и газа .

Смотрите также

использованная литература

Источники

  • Мур, П.Д. и др. (1991), Анализ пыльцы (второе издание). Научные публикации Блэквелла. ISBN  0-632-02176-4
  • Траверс А. (1988), Палеопалинология . Анвин Хайман. ISBN  0-04-561001-0
  • Робертс, Н. (1998), Голоцен и экологическая история , Blackwell Publishing. ISBN  0-631-18638-7

внешние ссылки