Палинология
Палинология — это изучение микроорганизмов и микроскопических фрагментов мегаорганизмов, которые состоят из кислотоупорного органического материала и встречаются в отложениях , осадочных породах и даже некоторых метаосадочных породах. Палиноморфы — это микроскопические, устойчивые к кислоте органические остатки и остатки, производимые самыми разными растениями , животными и протистами , существовавшими с позднего протерозоя . [ 2 ] [ 3 ]
Это наука, изучающая современные и ископаемые палиноморфы (палеопалинология), включая пыльцу , споры , орбикулы , диноцисты , акритархи , хитинозои и сколекодонты , а также твердые органические вещества (ПОМ) и кероген, обнаруженные в осадочных породах и отложениях . В палинологию не включены диатомовые водоросли , фораминиферы и другие организмы с кремнистыми или известковыми панцирями . Название науки и организмов происходит от греческого греческого : παλύνω , транслит. palynō , «рассыпать, посыпать» и -логия ) или «разбросанных частиц». [ 3 ] [ 4 ]
Палинология — междисциплинарная наука, стоящая на стыке наук о Земле ( геологии или геологической науки) и биологии ( биологии ), в частности науки о растениях ( ботаники ). Биостратиграфия , раздел палеонтологии и палеоботаники , включает ископаемые палиноморфы от докембрия до голоцена , поскольку они полезны для относительного датирования и корреляции осадочных слоев . Палинология также используется для определения даты и понимания эволюции многих видов растений и животных. В палеоклиматологии ископаемые палиноморфы изучаются на предмет их полезности для понимания истории древней Земли с точки зрения реконструкции палеосреды 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 древней палеосреды и экологических сдвигов, которые существенно повлияли на прошлые человеческие общества, а также для реконструкции рациона доисторических и исторических людей. Мелиссопалинология , изучение пыльцы и других палиноморф 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 в выявлении и пресечении преступной фальсификации и неправильной маркировки меда и продуктов из него. Судебная палинология использует палиноморфы в качестве доказательств в уголовном и гражданском праве, чтобы доказать или опровергнуть физическую связь между объектами, людьми и местами. [ 4 ] [ 5 ]
Палиноморфы
[ редактировать ]Палиноморфы в широком смысле определяются как исследование органических останков, включая микроокаменелости , и микроскопических фрагментов мегаорганизмов, которые состоят из кислотоустойчивого органического материала и имеют размер от 5 до 500 микрометров . Их извлекают из почв, осадочных пород , кернов отложений и других материалов путем сочетания физических (ультразвуковая обработка и мокрое просеивание ) и химических (кислотное разложение) 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 осадочные толщи , существовавшей в то время, когда формировались . В результате эти микроокаменелости дают важные сведения о преобладающих климатических условиях того времени. Их палеонтологическая полезность проистекает из численности, исчисляемой миллионами палиноморф на грамм в органических морских отложениях, даже если такие отложения, как правило, не являются ископаемыми . Однако палиноморфы, как правило, были разрушены в метаморфических или перекристаллизованных породах. [ 6 ]
Типичные палиноморфы включают цисты динофлагеллят , акритархи , споры , пыльцу , ткани растений, грибы , сколекодонты (склеропротеиновые зубы, челюсти и связанные с ними особенности многощетинковых кольчатых червей), органы членистоногих (такие как ротовой аппарат насекомых ) и хитинозои . Палиноморфные микроскопические структуры, изобилующие в большинстве отложений, устойчивы к обычной экстракции пыльцы. [ 6 ]
Палинофации
[ редактировать ]Палинофация — это полная совокупность органического вещества и палиноморфов в ископаемых отложениях. Термин был введен французским геологом Андре Комба 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 геологии, часто в сочетании с палинологическим анализом и отражательной способностью витринита . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Палинофации можно использовать двумя способами:
- К органическим палинофациям относятся все нерастворимые в кислоте взвешенные органические вещества (ВОВ), включая кероген и палиноморфы в осадках и палинологических препаратах осадочных пород. Просеянные или непросеянные препараты можно исследовать с помощью насадок на предметных стеклах микроскопа, которые можно исследовать с помощью биологического микроскопа в проходящем свете или ультрафиолетового (УФ) флуоресцентного микроскопа. Рассмотрены обилие, состав и сохранность различных компонентов, а также термическое изменение органического вещества.
- Палиноморфная палинофация рассматривает численность, состав и разнообразие палиноморф в просеянной палинологической подготовке осадков или палинологической подготовке осадочных пород . Соотношение морского ископаемого фитопланктона ( акритарх и цист динофлагеллят ) вместе с хитинозоями к наземным палиноморфам ( пыльце и спорам ) можно использовать для получения индекса наземного поступления в морские отложения.
История
[ редактировать ]Ранняя история
[ редактировать ]Самые ранние сообщения о наблюдении пыльцы под микроскопом, вероятно, были сделаны в 1640-х годах английским ботаником Неемией Грю . [ 10 ] который описал пыльцу и тычинки и пришел к выводу, что пыльца необходима для полового размножения цветковых растений.
принципы стратиграфии К концу 1870-х годов, когда оптические микроскопы усовершенствовались и были разработаны , Роберт Кидстон и П. Рейнш смогли изучить присутствие ископаемых спор в угольных пластах девона и каменноугольного периода и провести сравнение между живыми спорами и древними спорами. ископаемые споры. [ 11 ] Среди первых исследователей — Кристиан Готфрид Эренберг ( радилярии , диатомовые водоросли и цисты динофлагеллят ), Гидеон Мантелл ( десмидии ) и Генри Хопли Уайт (цисты динофлагеллят).
1890-1940-е годы
[ редактировать ]Количественный анализ пыльцы начался с Леннарта фон Поста . опубликованной работы [ 12 ] Хотя он публиковался на шведском языке, благодаря его лекциям его методология получила широкую аудиторию. В частности, его лекция «Кристиания» 1916 года сыграла важную роль в привлечении более широкой аудитории. [ 13 ] Поскольку ранние исследования были опубликованы на скандинавских языках ( скандинавских языках ), область анализа пыльцы была ограничена этими странами. [ 14 ] Изоляция закончилась публикацией в Германии диссертации Гуннара Эрдтмана в 1921 году. Методология анализа пыльцы получила широкое распространение по всей Европе и Северной Америке и произвела революцию в исследованиях четвертичной растительности и изменения климата . [ 13 ] [ 15 ]
К более ранним исследователям пыльцы относятся Фрю (1885), [ 16 ] который перечислил многие распространенные типы пыльцы деревьев, а также значительное количество спор и пыльцевых зерен трав . Трибом (1888) провел исследование проб пыльцы, взятых из отложений шведских озер; [ 17 ] Пыльца сосны и ели была обнаружена в таком изобилии, что он считал их пригодными в качестве « индексных окаменелостей ». Георг Ф.Л. Сарау изучал ископаемые пыльцы среднего плейстоцена ( кромерского периода ) из гавани Копенгагена . [ 18 ] Лагергейм (в Witte 1905) и К.А.Вебер (в H.A.Weber 1918), по-видимому, были одними из первых, кто предпринял расчеты «процентной частоты».
1940-е по 1989 год
[ редактировать ]Термин палинология был введен Хайдом и Уильямсом в 1944 году после переписки со шведским геологом Эрнстом Антевсом на страницах « Проспекта анализа 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 «посыпать» и «pale» , означающих «пыль» (и, таким образом, похожих на латинское слово « пыльца »). [ 19 ] Архивные предпосылки принятия термина «палинология» и альтернативных названий (например, «паепалология» , «полленология ») были тщательно изучены. [ 20 ] Там утверждалось, что это слово получило всеобщее признание, когда его использовал влиятельный шведский палинолог Гуннар Эрдтман .
Анализ пыльцы в Северной Америке был проведен Филлис Дрейпер , студенткой магистратуры Sears в Университете Оклахомы. Во время учебы она разработала первую диаграмму пыльцы на основе образца, которая отображала процентное соотношение нескольких видов на разных глубинах в Кертис-Бог. Это было введение анализа пыльцы в Северной Америке; [ 21 ] Диаграммы пыльцы сегодня по-прежнему часто остаются в том же формате: глубина по оси Y и численность видов по оси X.
1990-е - 21 век
[ редактировать ]Анализ пыльцы в этот период быстро развивался благодаря достижениям в области оптики и компьютеров. Большая часть научных данных была пересмотрена Йоханнесом Иверсеном и Кнутом Фэгри в их учебнике по этому предмету. [ 22 ]
Методы изучения палиноморф
[ редактировать ]Химическая подготовка
[ редактировать ]Химическое пищеварение состоит из нескольких этапов. [ 23 ] Первоначально единственной химической обработкой, которую использовали исследователи, была обработка гидроксидом калия (КОН) для удаления гуминовых веществ; дефлокуляция осуществлялась посредством обработки поверхности или ультразвуковой обработки, хотя обработка ультразвуком может привести к разрыву экзины пыльцы. [ 14 ] В 1924 году Ассарсон и Гранлунд предложили использовать плавиковую кислоту (HF) для переваривания силикатных минералов , что значительно сократило время, необходимое для сканирования препаратов на предмет палиноморф. [ 24 ]
Палинологические исследования с использованием торфа представляли особую трудность из-за присутствия хорошо сохранившегося органического материала, в том числе мелких корешков, листочков мха и органического мусора. Это была последняя серьезная задача в химической подготовке материалов для палинологических исследований. Ацетолиз был разработан Гуннаром Эрдтманом и его братом для удаления мелких целлюлозных материалов путем их растворения. [ 25 ] При ацетолизе образец обрабатывают уксусным ангидридом и серной кислотой , растворяя целлюлистические материалы и тем самым обеспечивая лучшую видимость палиноморфам. [ 26 ]
Некоторые этапы химической обработки требуют особой осторожности по соображениям безопасности, в частности, использование HF, который очень быстро диффундирует через кожу и вызывает серьезные химические ожоги и может привести к летальному исходу. [ 27 ]
Другая обработка включает флотацию хитина керосином .
Анализ
[ редактировать ]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 закрепляют на штативе для сканирующей электронной микроскопии .
Исследователи часто изучают либо современные образцы из ряда уникальных участков в пределах определенной территории, либо образцы из одного участка с записью во времени, например образцы, полученные из торфяных или озерных отложений. В более поздних исследованиях использовалась современная аналоговая техника, при которой палеообразцы сравниваются с современными образцами, для которых известна родительская растительность. [ 28 ]
При рассмотрении предметных стекол 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 воздействий, таких как вырубка леса, [ 29 ] традиционные модели землепользования [ 30 ] или долгосрочные изменения регионального климата [ 31 ]
Приложения
[ редактировать ]Палинология может применяться к проблемам многих научных дисциплин, включая геологию , ботанику , палеонтологию , археологию , почвоведение (почвоведение) и физическую географию :
- Биостратиграфия и геохронология . Геологи используют палинологические исследования в биостратиграфии для корреляции пластов и определения относительного возраста данного пласта, горизонта, формации или стратиграфической последовательности. Поскольку распределение акритарх , хитинозоев , цист динофлагеллят , пыльцы и спор свидетельствует о стратиграфической корреляции посредством биостратиграфии и реконструкции палеоэкологической среды , одним из распространенных и прибыльных применений палинологии является разведка нефти и газа .
- Палеоэкология и изменение климата . Палинология может использоваться для реконструкции прошлой растительности (наземных растений), а также морских и пресноводных сообществ фитопланктона и, таким образом, делать выводы о прошлых экологических ( палеоэкологических ) и палеоклиматических условиях на территории тысячи или миллионы лет назад, что является фундаментальной частью исследований изменения климата.
- Исследования органических палинофаций , изучающие сохранность взвешенного органического вещества и палиноморф, дают информацию об условиях отложения отложений и палеообстановках осадконакопления осадочных пород .
- В исследованиях геотермальных изменений изучается цвет палиноморф, извлеченных из горных пород, чтобы определить термические изменения и созревание осадочных толщ , что позволяет оценить максимальные палеотемпературы .
- Лимнологические исследования. Пресноводные палиноморфы, а также фрагменты животных и растений, включая празинофиты и десмиды ( зеленые водоросли ), могут быть использованы для изучения прошлых уровней озер и долгосрочных изменений климата .
- Таксономия и эволюционные исследования . Использование морфологических признаков пыльцы в качестве источника таксономических данных для разграничения видов растений одного семейства или рода. Статус апертуры пыльцы часто используется для дифференциальной сортировки или обнаружения сходства между видами одного и того же таксона. Это также называется палинотаксономией.
- Судебно-медицинская палинология : исследование пыльцы и других палиноморф на предмет улик на месте преступления.
- Аллергические исследования и подсчет пыльцы . Исследования географического распределения и сезонного производства пыльцы можно использовать для прогнозирования состояния пыльцы, что помогает страдающим аллергией, такой как сенная лихорадка .
- Мелиссопалинология : изучение пыльцы и спор, обнаруженных в меде.
- Археологическая палинология исследует использование растений человеком в прошлом. Это может помочь определить сезонность заселения участка, наличие или отсутствие сельскохозяйственных методов или продуктов, а также «области деятельности, связанные с растениями» в археологическом контексте. Bonfire Shelter — один из таких примеров этого приложения.
См. также
[ редактировать ]- Апертура (ботаника) – участки на стенках пыльцевого зерна, где стенки тоньше и/или мягче.
- Аэропланктон – крошечные формы жизни, плавающие и дрейфующие в воздухе, переносимые ветром.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Грей, Дж.; Чалонер, В.Г.; Уэстолл, Т.С. (1985). «Летопись микрофоссилий ранних наземных растений: достижения в понимании ранней террестриализации, 1970–1984». Философские труды Королевского общества Б. 309 (1138): 167–195. Бибкод : 1985РСТБ.309..167Г . дои : 10.1098/rstb.1985.0077 . JSTOR 2396358 .
- ^ Нойендорф, ККЕ, Дж. П. Мель-младший и Дж. А. Джексон, ред., 2005, Глоссарий геологии (5-е изд.). Александрия, Вирджиния, Американский геологический институт. 779 стр. ISBN 0-922152-76-4
- ^ Jump up to: а б с д Уильямс Г., Фенсом Р.А., Миллер М. и Буджак Дж., 2020. Микроокаменелости: палинология. В Сорхаби, Р., изд., 15 стр., Энциклопедия нефтяных геолого-геофизических наук. Женева, Швейцария, Springer Nature. 1000 стр.
- ^ Jump up to: а б с д Кнеллер М. и Фауэлл Ф., 2009. Палинология. В изд. Горница В., стр. 766-768, Энциклопедия палеоклиматологии и древней окружающей среды. Женева, Швейцария, Шпрингер Дордрехт. 1049 стр.
- ^ Лоуренс, А.Р., и Брайант, В.М., 2009. Судебно-медицинская палинология. В книге Бруинсма Г. и Вейсбурд Д., изд., стр. 1471–1754, Энциклопедия криминологии и уголовного правосудия. Нью-Йорк, Нью-Йорк, Springer Science+Business Media. 5632 стр.
- ^ Jump up to: а б с Траверс А., 2007, Палеопалинология (2-е изд.). Амстердам, Нидерланды, Шпрингер-Дордрехт. 813 стр. ISBN 978-1-4020-5609-3
- ^ ФОНСЕКА, Каролина; Мендонса Фильо, Жоау Грасиано; Лезен, Карин; де Оливейра, Антонио 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 .
- ^ ФОНСЕКА, Каролина; Мендонса Фильо, Жоау Грасиано; Лезен, Карин; Дуарте, Луис В.; Форе, Филипп (апрель 2018 г.). «Изменчивость органических фаций во время регистрации тоарских океанических бескислородных 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 .
- ^ ФОНСЕКА, Каролина; Оливейра Мендонса, Жоалиса; Мендонса Фильо, Жоау Грасиано; Лезен, Карин; Дуарте, Луис В. (март 2018 г.). «Исследование по оценке термической зрелости самых богатых органическими позднеплинсбахских отложений на юге Франции: бассейны Гранд-Косс, Керси и Пиреней». Морская и нефтяная геология . 91 : 338–349. Бибкод : 2018MarPG..91..338F . дои : 10.1016/j.marpetgeo.2018.01.017 .
- ^ Брэдбери, С. (1967). Эволюция микроскопа . Нью-Йорк: Пергамон Пресс. стр. 375 стр.
- ^ Янсониус, Дж.; Округ Колумбия МакГрегор (1996). «Введение, Палинология: принципы и приложения» . Фонд AASP . 1 :1–10. Архивировано из оригинала 9 июля 2007 г.
- ^ Траверс, Альфред и Салливан, Герберт Дж. «Предпосылка, происхождение и ранняя история Американской ассоциации стратиграфических палинологов» Palynology 7: 7-18 (1983)
- ^ Jump up to: а б Фегри, Кнут ; Джос. Иверсен (1964). Учебник пыльцевого анализа . Оксфорд: Научные публикации Блэквелла . Архивировано из оригинала 3 апреля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Фаэгри, Кнут (1973). «Памяти О. Гуннара Э. Эрдтмана». Пыльца и споры . 15 :5–12.
- ^ фон Пост, Л. (1918) «Skogsträdpollen i sydsvenska torvmosslagerföljder», Материалы 16-го собрания скандинавских натуралистов в Кристиании 1916: стр. 433
- ^ Фрю, Дж (1885) «Важный вклад в знание торфа», Jahrb.kkGeol.Reichsanstalt 35
- ^ Трибом, Ф (1888) «Профиль дна шведских озер», Geol.Foren.Forhandl.10
- ^ Сарау, GFL (1897 г.). «Слой Кромерского леса в Фри-Харборе и остатки древесины в слоях янтарного песка недалеко от Копенгагена» [Слой Кромерского леса в Фри-Харборе и остатки древесины в слоях, содержащих янтарь, недалеко от Копенгагена] (PDF) . Объявления Датского геологического общества / Бюллетень Геологического общества Дании (на датском языке). 1 (4): 17–44.
- ^ Хайд, штат Ха; Д. А. Уильямс (1944). «Правильное слово» . Проспект анализа пыльцы . 8 :6. Архивировано из оригинала 18 июня 2007 г.
- ^ Эдвардс, Кевин Дж.; Пардо, Хизер С. (2 января 2018 г.). «Как палинология могла быть пепалологией: название дисциплины» . Палинология . 42 (1): 4–19. дои : 10.1080/01916122.2017.1393020 . ISSN 0191-6122 .
- ^ Дрейпер, П. (1928). «Демонстрация техники анализа пыльцы» . Труды Академии наук Оклахомы . 8 : 63–64.
- ^ Фегри, К. и Иверсен, Дж. (1989) Учебник по анализу пыльцы . 4-е изд. Джон Уайли и сыновья, Чичестер. 328 стр.
- ^ Беннетт, К.Д.; Уиллис, К.Дж. (2001). «Пыльца». В Смоле, Джон П.; Биркс, Х. Джон Б.; Наконец, 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.
- ^ Ассарсон, Г. и Э.; Гранлунд, Э. (1924). «Метод пыльцевого анализа минералогенных почв». Переговоры Геологического общества Стокгольма . 46 (1–2): 76–82. дои : 10.1080/11035892409444879 .
- ^ Биркс, HJ B; Берглунд, Б. (2018). «Сто лет четвертичного анализа пыльцы 1916–2016». История растительности и археоботаника . 27 : 271–390. дои : 10.1007/s00334-017-0630-2 .
- ^ Эрдтман, Г. (1934). «О применении уксусного ангидрида в исследованиях пыльцы». Свен. Бот. (на немецком языке). 28 :354-358.
- ^ «Смерть из-за плавиковой кислоты в Перте — предупреждение об опасности» . 06.03.1995 . Проверено 18 декабря 2011 г.
- ^ Оверпек, Джей Ти; Т. Уэбб; IC Прентис (1985). «Количественная интерпретация спектров ископаемой пыльцы: коэффициенты несходства и метод современных аналогов». Четвертичные исследования . 23 (1): 87–108. Бибкод : 1985QuRes..23...87O . дои : 10.1016/0033-5894(85)90074-2 . S2CID 129797797 .
- ^ Никлассон, Матс; Мэттс Линдблад; Лейф Бьоркман (2002). «Многолетний рекорд упадка Quercus , вырубок и пожаров в лесу Фагус-Пицеа на юге Швеции ». Журнал науки о растительности . 13 (6): 765–774. дои : 10.1111/j.1654-1103.2002.tb02106.x . JSTOR 3236922 . S2CID 84934798 .
- ^ Хебда, Р.Дж.; Р.В. Мэтьюз (1984). «Голоценовая история кедра и местных культур на тихоокеанском побережье Северной Америки». Наука . 225 (4663): 711–713. Бибкод : 1984Sci...225..711H . дои : 10.1126/science.225.4663.711 . ПМИД 17810290 . S2CID 39998080 .
- ^ Хойссер, Кэлвин Дж.; ЛЕ Хойссер; Д.М. Питит (1985). «Позднечетвертичное изменение климата на северо-тихоокеанском побережье Америки». Природа . 315 (6019): 485–487. Бибкод : 1985Natur.315..485H . дои : 10.1038/315485a0 . S2CID 4345551 .
Источники
[ редактировать ]- 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
[ редактировать ]- AASP - Палинологическое общество
- Международная федерация палинологических обществ
- Палинологическая лаборатория Французского института Пондичерри, Индия
- Отделение палинологии, Кью Гарденс, Великобритания
- PalDat, палинологическая база данных, размещенная на базе Венского университета, Австрия.
- Микропалеонтологическое общество
- Международная комиссия палеозойской микрофлоры (CIMP), Международная комиссия палеозойской палинологии
- Центр палинологии, Университет Шеффилда, Великобритания
- Группа специалистов по палинологии Линнеевского общества (LSPSG)
- Канадская ассоциация палинологов
- Литература по идентификации пыльцы и спор
- Палинологический Кринг, Нидерланды и Бельгия
- Palynofacies — каталог ссылок с аннотациями.
- Акоста и др ., 2018. Изменение климата и заселение Неотропиков в период плейстоцен-голоценового перехода. Бюллетень Мексиканского геологического общества. http://boletinsgm.igeolcu.unam.mx/bsgm/index.php/comComponent/content/article/368-sitio/articulos/cuarta-epoca/7001/1857-7001-1-Acosta