Палеоботаника

Ископаемый лист Betula leopoldae ( березы ) из раннего эоцена штата Вашингтон, примерно 49 миллионов лет назад.

Палеоботаника , также пишется как палеоботаника , — это раздел ботаники, занимающийся восстановлением и идентификацией остатков растений из геологического контекста и их использованием для биологической реконструкции прошлой среды обитания ( палеогеография ), а также эволюционной истории растений , с учетом эволюция жизни в целом. Синоним — палеофитология . Это компонент палеонтологии и палеобиологии . Приставка палео- или палео- означает «древний, старый», и происходит от греческого прилагательного παλαιός , palaios . Палеоботаника включает изучение наземных растений окаменелостей , а также изучение доисторических морских фотоавтотрофов , таких как фотосинтезирующие водоросли , морские водоросли или ламинария . Тесно связанной областью является палинология , которая занимается изучением окаменелых и дошедших до нас спор и пыльцы .

Палеоботаника важна для реконструкции древних экологических систем и климата , известных как палеоэкология и палеоклиматология соответственно. Это имеет фундаментальное значение для изучения развития и эволюции зеленых растений . Палеоботаника — историческая наука, во многом похожая на смежную с ней палеонтологию. Благодаря пониманию, которое палеоботаника дает археологам, она стала важной для области археологии в целом. прежде всего для использования фитолитов в относительном датировании и в палеоэтноботанике .

Изучение и дисциплина палеоботаники возникла еще в 19 веке. Известный как «Отец палеоботаники», французский ботаник Адольф-Теодор Броньяр сыграл важную роль в зарождении палеоботаники, известный своими работами о взаимоотношениях между живыми и вымершими растениями. Эта работа продвинула не только палеоботанику, но и понимание Земли и ее реального долголетия, а также органического вещества , существовавшего на временной шкале Земли. Палеоботаника также преуспела в руках немецкого палеонтолога Эрнста Фридриха фон Шлотиема и чешского дворянина и ученого Каспара Марии фон Штернберга .

Связанные науки

Палеоэкология

Поскольку палеоботаника — это описание окаменевшей растительной жизни и среды, в которой они процветали, палеоэкология — это изучение всех когда-то живших организмов и взаимодействий, происходящих в средах, в которых они когда-то существовали, прежде чем вымерли .

Палеоэкология — это исследование, аналогичное исследованию палеонтологии , но палеоэкология использует больше методологии биологических . и геологических наук а не с антропологической точки зрения, как это делают палеонтологи.

Палеопалинология

Палеопалинология , более известная как палинология , — это наука и изучение древних палиноморфов: частиц размером от 5 до 500 микрометров. Это будет включение пыльцы , спор и любых других микроорганических веществ. Палеопалинология — это просто палеоботаника в гораздо меньшем масштабе, и они тесно связаны друг с другом.

Подобно палеоботанике, мы можем рассказать много информации об окружающей среде и биоме в то время, когда эти частицы существовали в доисторические времена. Эти частицы также помогают геологам идентифицировать и датировать пласты пород осадочных . Он также используется для поиска природных масел и газа в слоях горных пород для их добычи . Помимо раскрытия документации о наших прошлых условиях окружающей среды, палинология также может рассказать нам о рационе животных, исторической ситуации с аллергией у людей и выявить доказательства в уголовных делах. 

Обзор палеоботанической летописи

Макроскопические останки настоящих сосудистых растений впервые обнаружены в летописи окаменелостей в силурийском периоде палеозойской эры. Некоторые рассеянные фрагментарные окаменелости спорного родства, в основном споры и кутикулы , были обнаружены в породах ордовикского периода в Омане и, как полагают, произошли от печеночника или мха . ископаемых растений

Неполированный ручной образец нижнего девона Райни Черт из Шотландии.

Важным местонахождением окаменелостей ранних наземных растений является кремень Райни , найденный недалеко от деревни Райни в Шотландии . Кремень Райни представляет собой ) раннего девона, отложение агломерата ( горячего источника состоящее в основном из кремнезема . Он уникален тем, что в нем сохранилось несколько различных кладов растений, от мхов и плаунов до более необычных и проблемных форм. Многие ископаемые животные, в том числе членистоногие и паукообразные , также обнаружены в кремне Райни, и это открывает уникальное окно в историю ранней земной жизни.

Макрофоссилии растительного происхождения становятся обильными в позднем девоне, включая деревьев стволы , листья и корни . Когда-то считалось, что самым ранним деревом является Archaeopteris , у которого простые, папоротник похожие на листья, спирально расположенные на ветвях на хвойного вершине ствола . хотя теперь известно, что это недавно открытая Ваттиеза .

Широко распространенные отложения угольных болот по всей Северной Америке и Европе в каменноугольный период содержат множество окаменелостей, содержащих древесных плаунов высотой до 30 м, обильные семенные растения , такие как хвойные деревья и семенные папоротники , а также бесчисленное множество более мелких травянистых растений .

Покрытосеменные ( цветковые растения ) появились в мезозое , а пыльца и листья цветковых растений впервые появились в раннем меловом периоде , примерно 130 миллионов лет назад.

Окаменелости растений

Ископаемое растение — это любая сохранившаяся часть растения, которое давно умерло. Такие окаменелости могут быть доисторическими отпечатками, которым много миллионов лет, или кусочками древесного угля , которым всего несколько сотен лет. Доисторические растения — это различные группы растений, которые жили до письменной истории (примерно до 3500 г. до н. э. ).

Сохранение окаменелостей растений

Ginkgoites huttonii , средняя юра, Йоркшир, Великобритания. Листья сохранились в виде сдавлений. Экземпляр в Мюнхенском палеонтологическом музее, Германия.

Окаменелости растений можно сохранить разными способами, каждый из которых может дать различную информацию об исходном родительском растении. Эти способы сохранения можно резюмировать в палеоботаническом контексте следующим образом.

1. Адпрессии (сжатия – впечатления). Это наиболее часто встречающийся тип ископаемых растений. Они обеспечивают хорошую морфологическую детализацию, особенно дорзивентральных (сплющенных) частей растений, таких как листья. Если кутикула сохранена, они также могут дать мелкие анатомические детали эпидермиса. Некоторые другие детали клеточной анатомии обычно сохраняются.

   

   Риния , нижний девон Райни Черт, Шотландия, Великобритания. Поперечный срез стебля сохранился в виде окаменелости кремнезема, что свидетельствует о сохранении клеточной структуры.

2. Петрифакции (перминерализации или анатомически сохранившиеся окаменелости). Они обеспечивают тонкую детализацию клеточной анатомии растительной ткани. Морфологические детали также можно определить путем серийного секционирования, но это трудоемко и сложно.
3. Формы и отливки. Они имеют тенденцию сохранять только более крепкие части растений, такие как семена или древесные стебли. Они могут предоставить информацию о трехмерной форме растения, а в случае слепков пней могут предоставить доказательства густоты исходной растительности. Однако они редко сохраняют какие-либо мелкие морфологические детали или анатомию клеток. Подгруппой таких окаменелостей являются пробковые слепки , у которых центр стебля либо полый, либо имеет тонкую сердцевину. После отмирания осадок попадает и образует слепок центральной полости стебля. Наиболее известные примеры пробковых слепков находятся в каменноугольных Sphenophyta ( Calamites ) и кордаитах ( Artisia ).

   

   Crossothecahuhesiana Kidston, Средний Пенсильвания, Козли , недалеко от Дадли, Великобритания. Орган пыльцы lyginopteridalean сохранился в виде аутигенной минерализации (минерализуется in situ ). Образец в музее Седжвика, Кембридж, Великобритания.

4. Аутигенные минерализации. Они могут обеспечить очень мелкие трехмерные морфологические детали и оказались особенно важными при изучении репродуктивных структур, которые могут быть сильно искажены при сдавливании. Однако, поскольку они образуются в минеральных конкрециях, такие окаменелости редко могут иметь большие размеры.
5. Фусаин . Огонь обычно уничтожает растительные ткани, но иногда обуглившиеся останки могут сохранить мелкие морфологические детали, которые теряются при других способах консервации; Некоторые из лучших свидетельств ранних цветов сохранились в фюзаине. Окаменелости фузайн хрупкие и часто небольшие, но из-за своей плавучести часто могут дрейфовать на большие расстояния и, таким образом, могут свидетельствовать о наличии растительности вдали от областей седиментации.

Скорость ископаемых

Окаменелости растений почти всегда представляют собой разрозненные части растений; даже небольшие травянистые растения редко сохраняются целыми. Те немногие примеры окаменелостей растений, которые кажутся остатками целых растений, на самом деле являются неполными, поскольку внутренняя клеточная ткань и мелкие микроморфологические детали обычно теряются во время окаменелости. Остатки растений можно сохранить разными способами, каждый из которых раскрывает различные особенности исходного родительского растения.

Из-за этого палеоботаники обычно присваивают разным частям растения, находящимся в разных режимах сохранности, разные таксономические названия. Например, у субдревесных палеозойских сфенофитов отпечаток листа можно отнести к роду Annularia , сжатие конуса — к Palaeostachya , а стебель — к Calamites или Arthroxylon в зависимости от того, сохранился ли он в виде слепка или окаменение. Все эти окаменелости, возможно, произошли от одного и того же родительского растения, но каждому из них дано свое таксономическое название. Этот подход к названию окаменелостей растений возник благодаря работам Адольфа-Теодора Броньяра .

В течение многих лет такой подход к названию окаменелостей растений принимался палеоботаниками, но не был формализован в Международных правилах ботанической номенклатуры . В конце концов, Томас (1935) и Йонгманс, Галле и Готан (1935) предложили набор формальных положений, суть которых была включена в Международный кодекс ботанической номенклатуры 1952 года . Эти ранние положения позволяли помещать окаменелости, представляющие определенные части растений в определенном состоянии сохранности, в роды органов. Кроме того, небольшая подгруппа родов-органов, известная как роды-формы, была признана на основе искусственных таксонов, введенных Броньяром, главным образом для окаменелостей листвы. Концепции и правила, касающиеся родов органов и форм, были изменены в последовательных номенклатурных кодексах, что отражает неспособность палеоботанического сообщества прийти к согласию о том, как должен работать этот аспект таксономической номенклатуры растений (история, рассмотренная Клилом и Томасом в 2020 г. ). Использование родов органов и ископаемых было прекращено Кодексом Сент-Луиса и заменено «морфотаксами».

Ситуация в Венском кодексе 2005 года заключалась в том, что любой таксон растений, тип которого является ископаемым, за исключением диатомовых , может быть описан как морфотаксон , определенная часть растения, сохранившаяся определенным образом. Хотя название всегда закрепляется за типовым экземпляром, его границы (т. е. диапазон экземпляров, которые могут быть включены в таксон) определяются систематиком, который использует это название. Такое изменение в описании может привести к расширению диапазона частей растений или состояний сохранности, которые могут быть включены в таксон. Например, ископаемый род, первоначально основанный на сжатии семязачатков, можно использовать для включения купул с несколькими семязачатками, внутри которых первоначально рождались семязачатки. Осложнение может возникнуть, если в этом случае для этих купул существовал уже названный ископаемый род. Если бы палеоботаники были уверены, что тип ископаемого рода семязачатка и ископаемого рода купулы могут быть включены в один и тот же род, тогда эти два названия будут конкурировать за право быть правильными для недавно исправленного рода. В общем, приоритет будет конкурировать всякий раз, когда будет обнаружено, что части растений, которым были даны разные названия, принадлежат к одному и тому же виду. Оказалось, что морфотаксы не дают палеоботаникам реального преимущества перед обычными ископаемыми таксонами, и от этой концепции отказались на ботаническом конгрессе 2011 года и конференции 2012 года. Международный кодекс номенклатуры водорослей, грибов и растений .

Ископаемые группы растений

Ось плаунопода (ветвь) из среднего девона штата Висконсин .

Стигмария , распространённый корень ископаемого дерева. Верхний карбон северо-востока Огайо .

Внешний вид лепидодендрона из верхнего карбона штата Огайо .

Основная статья: Эволюционная история растений

Некоторые растения остались почти неизменными на протяжении геологического времени Земли. Хвощи появились в позднем девоне. ранние папоротники появились в Миссисипи , хвойные - в Пенсильвании . Некоторые растения доисторической эпохи такие же, как и сегодня, и, таким образом, представляют собой живые ископаемые , например, гинкго двулопастный и сциадопитис вертициллата . Другие растения радикально изменились или вымерли.

Примеры доисторических растений:

• Араукария замечательная
• Археоптерис
• Каламиты
• Диллхоффия
• Глоссоптерис
• Гименая протера
• Нелумбо золотистый
• Пахиптерис
• Палеораф
• Ранняя Пелтандра
• Протосальвиния
• Trochodendron nastae

Известные палеоботаники

• Эдвард В. Берри (1875–1945), палеоэкология и фитогеография
• Уильям Гилберт Чалонер (1928–2016)
• Изабель Куксон (1893–1973), ранние сосудистые растения, палинология
• Маргарет Брайан Дэвис (1931-), американский палеоэколог и палинолог
• Дайан Эдвардс (1942–), колонизация суши ранними наземными флорами.
• Константин фон Эттингсхаузен (1826–1897), Третичные флоры.
• Томас Максвелл Харрис (1903–1983), Мезозойские растения Земли Джеймсон (Гренландия) и Йоркшира.
• Роберт Кидстон (1852–1924), ранние наземные растения, флоры девона и каменноугольного периода и их использование в стратиграфии.
• Ана Мария Рагонесе (1928–1999), морфология ископаемой древесины, сперматофиты
• Этель Ида Сэнборн (1883–1952), вымершая флора Орегона и запада США.
• Бирбал Сахни (1891–1949), Пересмотр растений Индийской Гондваны
• Данкинфилд Генри Скотт (1854–1934), анализ структуры ископаемых растений.
• Каспар Мария фон Штернберг (1761–1838), «отец палеоботаники».
• Франц Унгер (1800–1870), пионер физиологии растений, фитотомии и почвоведения.
• Джек А. Вулф (1936–2005), Третичный палеоклимат западной части Северной Америки.
• Гилберт Артур Лейсман (1924–1996), известный своими работами по каменноугольным ликофитам центральной Северной Америки.

См. также

• Криптоспоры
• Эволюционная история растений
• Палеофикология
• Доисторическая жизнь
• Хронология эволюции растений

Ссылки

Дальнейшее чтение

• Броньяр, А. (1822), «О классификации и распространении ископаемых растений вообще и о растениях верхних осадочных территорий в частности», Mém. Муз. Натл. Хист. Нат. , 8 : 203–240, 297–348
• Клил, К.Дж. и Томас, бакалавр наук (2010), «Ботаническая номенклатура и окаменелости растений», Taxon , 59 : 261–268, doi : 10.1002/tax.591024
• Гройтер, В.; Макнил, Дж.; Барри, Франция; Бердетт, HM; Демулен, В.; Филгейрас, ТС; Николсон, Д.Х.; Сильва, ПК; Ског, Дж. Э.; Терланд, Нью-Джерси и Хоксворт, Д.Л. (2000), Международный кодекс ботанической номенклатуры (Кодекс Сент-Луиса) , Кенигштейн: Koeltz Scientific Books, ISBN  978-3-904144-22-3
• Йонгманс, В.Дж.; Галле, Т.Г. и Готан, В. (1935), Предлагаемые дополнения к Международным правилам ботанической номенклатуры, принятые Пятым Международным ботаническим конгрессом, Кембридж, 1930 г. , Херлен, OCLC   700752855
• Ланжуу, Дж.; Баени, К.; Меррилл, Эд; Рикетт, HW; Робинс, В.; Спрэг, Т.А. и Стафле, Ф.А. (1952), Международный кодекс ботанической номенклатуры: принят Седьмым Международным ботаническим конгрессом; Стокгольм, июль 1950 г. , Regnum Vegetabile 3, Утрехт: Международное бюро таксономии растений Международной ассоциации таксономии растений, OCLC   220069027
• Макнил, Дж.; и др., ред. (2006), Международный кодекс ботанической номенклатуры (Венский кодекс), принятый семнадцатым Международным ботаническим конгрессом, Вена, Австрия, июль 2005 г. (электронное издание), Вена: Международная ассоциация таксономии растений, заархивировано из оригинала 6 октября 2012 г. , получено 20 февраля 2011 г.
• Мейер-Берто, Бриджит; Шеклер, С.Е. и Вендт, Дж. (1999), « Археоптерис - самое раннее современное дерево», Nature , 398 (6729): 700–701, Бибкод : 1999Natur.398..700M , doi : 10.1038/19516 , S2CID   4419663
• Томас, HH (1935), «Предлагаемые дополнения к Международным правилам ботанической номенклатуры, предложенные британскими палеоботаниками» (PDF) , Journal of Botany , 73 : 111
• Уилсон Н. Стюарт и Гар В. Ротвелл. 2010. Палеоботаника и эволюция растений , второе издание. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания. ISBN   978-0-521-38294-6 .
• Томас Н. Тейлор, Эдит Л. Тейлор и Майкл Крингс. 2008. Палеоботаника: биология и эволюция ископаемых растений , 2-е издание. Academic Press (отпечаток Elsevier): Берлингтон, Массачусетс; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; Сан-Диего, Калифорния, США, Лондон, Великобритания. 1252 страницы. ISBN   978-0-12-373972-8 .

Внешние ссылки

• Официальный сайт — Международная организация палеоботаники.
• Ботаническое общество Америки – Палеоботаническая секция . Архивировано 21 октября 2019 г. в Wayback Machine .
• Группа исследований палеоботаники, Мюнстерский университет, Германия (архивировано 25 октября 2005 г.)
• Биота ранних наземных экосистем: Райни Черт, Абердинский университет, Великобритания.
• Библиография палеоботаники (архивировано 12 марта 2007 г.)
• Проект Штернберг
• PaleoNet - рассылки и ссылки, связанные с палеонтологией.
• Растения Парка Юрского периода . Архивировано 21 октября 2007 г. в Wayback Machine . Растения, которые жили во времена, когда по земле бродили динозавры.
• Международный индекс названий ископаемых растений (IFPNI): Глобальный реестр научных названий ископаемых организмов.
• Ссылки для палеоботаников