Палинология - Palynology

сосна пыльца под микроскопом
Поздно Силурийский спорангий несущий трилете споры. Такие споры являются самым ранним свидетельством существования жизни на суше.[1] Зеленый: Тетрада спор. Синий: Спора с трилетом - Y-образным шрамом. Размер спор составляет около 30–35 мкм.

Палинология буквально «исследование пыли» (от Греческий: παλύνω, транслит. палинō, "посыпать, окропить" и -логия ) или «разбросанных частиц». Классический палинолог анализирует частицы пробы, взятые 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 подмножества дисциплины, которое 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 пыльца, споры, орбикулы, диноцисты, акритархи, хитинозои и сколекодонты, вместе с твердое органическое вещество (POM) и кероген нашел в осадочный скалы и отложения. Палинология не включает диатомеи, фораминиферы или других организмов с кремнистый или же известковый экзоскелеты.

Определение

Палинология - это буквально «изучение пыли» (от Греческий: παλύνω, транслит. палун, "посыпать, посыпать"[2] и -логия ) или «разбросанных частиц». Классический палинолог анализирует частицы пробы, взятые 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 подмножества дисциплины, которое было описано как «изучение микроскопических объектов макромолекулярного органического состава (т.е. соединений углерода, водорода, азота и кислорода), не способных растворяться в соляной или плавиковые кислоты ».[3]

Это наука, изучающая современные и ископаемые палиноморфы, включая пыльца, споры, орбикулы, диноцисты, акритархи, хитинозои и сколекодонты, вместе с твердое органическое вещество (POM) и кероген нашел в осадочный скалы и отложения. Палинология не включает диатомеи, фораминиферы или других организмов с кремнистый или же известковый экзоскелеты.[нужна цитата ]

Палинология как междисциплинарная наука стоит на пересечении науки о Земле (геология или геологическая наука) и биологическая наука (биология ), особенно растениеводство (ботаника ). Стратиграфический палинология, филиал микропалеонтология и палеоботаника, учеба ископаемое палиноморфы из Докембрийский к Голоцен.

Палиноморфы

Палиноморфы в широком смысле определяются как органические стенки микрофоссилий от 5 до 500 микрометры по размеру. Их добывают из осадочные породы и керны отложений как физически, с помощью ультразвуковой обработки и мокрый рассев и химическим путем 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 образуют геологический запись о важности определения типа доисторическая жизнь которые существовали в то время, когда образовалась осадочная формация. В результате эти микрофоссилии дают важные ключи к разгадке преобладающих климатические условия времени. Их палеонтологическая полезность определяется изобилием, исчисляемым миллионами клетки на грамм органических морских отложений, даже если такие отложения обычно не ископаемый. Однако палиноморфы, как правило, были уничтожены в метаморфический или перекристаллизованные породы.

Обычно палиноморфы бывают кисты динофлагеллят, акритархи, споры, пыльца, грибы, сколекодонты (склеропротеиновые зубы, челюсти и связанные с ними особенности полихета кольчатые червя черви), членистоногие органы (такие как насекомое ротовые аппараты), 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

А палинофации это полное собрание органическая материя и палиноморфы в ископаемом месторождении. Термин был введен французами геолог Андре Комба в 1964 году. Исследования палинофаций часто связывают с исследованиями органических геохимия из осадочные породы. Изучение палинофации осадочная среда осадконакопления может быть использован для изучения палеообстановки осадочных пород в разведочной геологии, часто в сочетании с палинологическим анализом и витринит отражательная способность.[4][5][6]

Палинофацию можно использовать двумя способами:

  • Органический palynofacies считает все кислоты нерастворимыми твердое органическое вещество (ПОМ), в том числе кероген и палиноморфы в отложениях и палинологических препаратах осадочных пород. Просеянные или непросеянные препараты можно исследовать с помощью насыпать скакунов на предметных стеклах микроскопа, которые можно исследовать с помощью биологического микроскопа в проходящем свете или ультрафиолетовый (УФ) флуоресцентный микроскоп. Учитываются количество, состав и сохранность различных компонентов, а также термическое изменение органического вещества.
  • Palynomorph palynofacies рассматривает численность, состав и разнообразие палиноморф в просеянной палинологической подготовке отложений или палинологической подготовке отложений. осадочные породы. Соотношение морской ископаемое фитопланктон (акритархи и динофлагеллята кисты) вместе с хитинозои, наземным палиноморфам (пыльца и споры ) можно использовать для получения индекса наземного поступления в морские отложения.

История

Ядро пыльцы отбор проб, Форт-Брэгг, Северная Каролина

Ранняя история

Первые зарегистрированные наблюдения за пыльцой под микроскопом, вероятно, были сделаны в 1640-х годах англичанами. ботаник Неемия Рос,[7] которые описали пыльцу и тычинки и пришли к выводу, что пыльца необходима для полового размножения цветковых растений.

К концу 1870-х годов, когда оптические микроскопы улучшились и принципы стратиграфия были разработаны, Роберт Кидстон и П. Райнш смогли исследовать присутствие ископаемых спор в угольных пластах девона и карбона и провести сравнения между живыми спорами и древними ископаемыми спорами.[8] Ранние исследователи включают Кристиан Готфрид Эренберг (радиолярии, диатомеи и кисты динофлагеллят ), Гидеон Мантелл (десмиды ) и Генри Хопли Уайт (цисты динофлагеллят).

1890-40-е годы

Количественный анализ пыльцы начался с Леннарт фон Пост опубликованная работа.[9] Хотя он публиковался на шведском языке, его методология получила широкую аудиторию благодаря его лекциям. В частности, его Кристиания Лекция 1916 г. имела важное значение для привлечения более широкой аудитории.[10] Поскольку первые исследования были опубликованы на скандинавских языках (Скандинавские языки ), область анализа пыльцы была ограничена этими странами.[11] Изоляция закончилась публикацией в Германии Гуннар Эрдтман Диссертация 1921 г. Широкое распространение получила методология анализа пыльцы. Европа и Северная Америка и произвел революцию Четвертичный растительность и изменение климата исследование.[10][12]

Более ранние исследователи пыльцы включают Früh (1885),[13] который перечислил много распространенных типов пыльцы деревьев и значительное количество споры и трава пыльцевые зерна. Трибом (1888) исследовал образцы пыльцы, взятые из отложений шведских озер;[14] сосна и ель пыльцы было обнаружено в таком обилии, что он считал их пригодными для использования в качестве "индекс окаменелости ". Георг Ф. Л. Сараув изучили ископаемую пыльцу среднего плейстоцена (Кромериан ) из гавани Копенгаген.[15] Лагергейм (у Витте, 1905 г.) и К. А. Вебер (у Г. А. Вебера, 1918 г.), по-видимому, одними из первых провели вычисления «процентной частоты».

1940-е по 1989 г.

Период, термин палинология был введен Хайдом и Уильямсом в 1944 году после переписки со шведской геолог Эрнст Антевс, на страницах Цикл анализа пыльцы (один из первых журналов по анализу пыльцы, выпускаемый Пол Сирс в Северной Америке). Хайд и Уильямс выбрали палинология на основе Греческий слова палуно значение "окропить" и бледный что означает «пыль» (и, следовательно, похоже на латинский слово пыльца).[16]

Анализ пыльцы в Северной Америке проводился Филлис Дрейпер, студент магистратуры Sears 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;[17] 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 Йоханнес Иверсен и Кнут Фэгри в своем учебнике по этому предмету.[18]

Методы изучения палиноморф

Химическая подготовка

Химическое пищеварение проходит в несколько этапов.[19] Изначально исследователи использовали только химическую обработку. Гидроксид калия (KOH) удалить гуминовый вещества; дефлокуляция была достигнута посредством обработки поверхности или ультразвуковой обработки, хотя обработка ультразвуком может вызвать разрыв экзины пыльцы.[11] В 1924 году использование плавиковая кислота (HF) переваривать силикат минералы был введен Ассарсоном и Гранлундом, что значительно сократило время, необходимое для сканирования слайдов на предмет палиноморфов.[20] 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.[21] При ацетолизе образец обрабатывают уксусный ангидрид и серная кислота, растворение целлюлистический материалы и, таким образом, обеспечивают лучшую видимость палиноморф.

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.[22]

Другая обработка включает флотацию керосина для хитиновый материалы.

Анализ

После химического приготовления образцов их устанавливают на микроскоп слайды с использованием силиконового масла, глицерина или глицеринового желе и исследованы с помощью света микроскопия или установлен на заглушке для сканирующая электронная микроскопия.

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 торф или озерные отложения. В более поздних исследованиях использовалась современная аналоговая техника, в которой палео-образцы сравниваются с современными образцами, по которым известна родительская растительность.[23]

Когда слайды наблюдаются под микроскопом, исследователь подсчитывает количество зерен каждого таксона пыльцы. Затем эта запись используется для создания диаграмма пыльцы. Эти данные могут быть использованы для обнаружения антропогенный эффекты, такие как регистрация,[24] традиционные схемы землепользования[25] или долгосрочные изменения регионального климата[26]

Приложения

Палинология может применяться к проблемам во многих научных дисциплинах, включая геология, ботаника, палеонтология, археология, почвоведение (почвоведение), и Физическая география:

Поскольку распределение акритархи, хитинозои, кисты динофлагеллят, пыльца и споры предоставляет доказательства стратиграфическая корреляция через биостратиграфия и палеоэкологический реконструкция, одно из распространенных и прибыльных приложений палинологии - масло и газ исследование.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Gray, J .; Chaloner, W. G .; Вестолл, Т. С. (1985). «Летопись микрофоссилий ранних наземных растений: достижения в понимании ранней земной жизни, 1970–1984». Философские труды Королевского общества B. 309 (1138): 167–195. Bibcode:1985РСПТБ.309..167Г. Дои:10.1098 / рстб.1985.0077. JSTOR  2396358.
  2. ^ παλύνω, Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон, на Персее
  3. ^ Сарджант, Уильям А.С. (2002). "'Как трубочисты, в прах »: история палинологии до 1970». В Олдройде, Дэвид Роджер (ред.). Земля внутри и снаружи: некоторые основные достижения геологии в двадцатом веке. Специальные публикации, Геологическое общество Лондона (отредактированная ред.). Лондон: Геологическое общество Лондона. п. 273. ISBN  9781862390966. Получено 6 апреля 2019. [...] расширение для включения микрофоссилий со стенками из CaCO3 или SiO2 оказалось неприемлемым; разумное современное определение может быть следующим: «Палинология - это изучение микроскопических объектов макромолекулярного органического состава (то есть соединений углерода, водорода, азота и кислорода), не способных растворяться в соляной или плавиковой кислотах».
  4. ^ Фонсека, Каролина; Мендонса Филью, Жоао Грасиано; Лезин, Карин; де Оливейра, Антониу Донизети; Дуарте, Луис В. (декабрь 2019 г.). «Отложение органического вещества и палеоэкологические последствия на границе сеномана и турона в субальпийском бассейне (юго-восток Франции): местные и глобальные меры контроля». Международный журнал угольной геологии. 218: 103364. Дои:10.1016 / j.coal.2019.103364.
  5. ^ Фонсека, Каролина; Мендонса Филью, Жоао Грасиано; Лезин, Карин; Дуарте, Луис В .; Форе, Филипп (апрель 2018 г.). «Изменчивость органических фаций во время записи аноксического явления в Тоарском океане в бассейнах Гранд Каусс и Керси (юг Франции)». Международный журнал угольной геологии. 190: 218–235. Дои:10.1016 / j.coal.2017.10.006.
  6. ^ Фонсека, Каролина; Оливейра Мендонса, Жоалис; Мендонса Филью, Жоао Грасиано; Лезин, Карин; Дуарте, Луис В. (март 2018 г.). «Исследование оценки термической зрелости отложений позднего плинсбаха-начала тоара, богатых органическими веществами на юге Франции: бассейны Гранд-Кос, Керси и Пиреней». Морская и нефтяная геология. 91: 338–349. Дои:10.1016 / j.marpetgeo.2018.01.017.
  7. ^ Брэдбери, С. (1967). Эволюция микроскопа. Нью-Йорк: Pergamon Press. С. 375 с.
  8. ^ Jansonius, J .; Д.К. МакГрегор (1996). «Введение, палинология: принципы и применение». Фонд AASP. 1: 1–10. Архивировано из оригинал на 2007-07-09.
  9. ^ Траверс, Альфред и Салливан, Герберт Дж. «Предпосылки, происхождение и ранняя история Американской ассоциации стратиграфических палинологов» Palynology 7: 7-18 (1983)
  10. ^ а б Фэгри, Кнут; Johs. Иверсен (1964). Учебник по пыльцевому анализу. Оксфорд: Научные публикации Blackwell. Архивировано из оригинал на 2010-04-03.
  11. ^ а б Фаэгри, Кнут (1973). "Памяти О. Гуннара Эрдтмана". Пыльца и споры. 15: 5–12.
  12. ^ фон Пост, L (1918) "Skogsträdpollen i sydsvenska torvmosslagerföljder", Forhandlinger ved de Skandinaviske naturforskeres 16. møte i Kristiania 1916: p. 433
  13. ^ Früh, J (1885) "Kritische Beiträge zur Kenntnis des Torfes", Jahrb.k.k.Geol.Reichsanstalt 35
  14. ^ Trybom, F (1888) "Bottenprof fran svenska insjöar", Geol.Foren.Forhandl.10
  15. ^ Сарау, Г. Ф. Л. (1897). "Cromer-skovlaget i Frihavnen og trælevningerne i de ravførende sandlag ved København" [Слой Кромерского леса в Свободной гавани и Древесные остатки в янтаре, содержащие пласты недалеко от Копенгагена] (PDF). Meddelelser Fra Dansk Geologisk Forening / Бюллетень геологического общества Дании (на датском). 1 (4): 17–44.
  16. ^ Hyde, H.A .; Д.А. Уильямс (1944). "Правильное слово". Цикл анализа пыльцы. 8: 6. Архивировано из оригинал 18 июня 2007 г.
  17. ^ Дрейпер, Филлис. «ДЕМОНСТРАЦИЯ МЕТОДИКИ АНАЛИЗА ПЫЛЬЦЫ». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  18. ^ Фэгри, К. и Иверсен, Дж. (1989) Учебник по пыльцевому анализу. 4-е изд. Джон Уайли и сыновья, Чичестер. 328 с.
  19. ^ Bennett, K.D .; Уиллис, К.Дж. (2001). "Пыльца". In Smol, John P .; 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. С. 5–32.
  20. ^ Assarson, G. och E .; Гранлунд, Э. (1924). «Методика анализа пыльцы minerogena jordarter». Geologiska Föreningen i Stockholm Förhandlingar. 46 (1–2): 76–82. Дои:10.1080/11035892409444879.
  21. ^ Эрдтман, О.Г. "Uber die Verwendung von Essigsaureanhydrid bei Pollenuntersuchungen". Свен. Бот. Tidskr. 28: 354–358.
  22. ^ «Смертность от фтористоводородной кислоты в Перте - предупреждение об опасности». 1995-03-06. Получено 2011-12-18.
  23. ^ Overpeck, J. T .; Т. Уэбб; И. К. Прентис (1985). «Количественная интерпретация спектров ископаемой пыльцы: коэффициенты несходства и метод современных аналогов». Четвертичное исследование. 23 (1): 87–108. Bibcode:1985QuRes..23 ... 87O. Дои:10.1016/0033-5894(85)90074-2.
  24. ^ Никлассон, Матс; Мэттс Линдблад; Лейф Бьёркман (2002). "Многолетний опыт Quercus упадок, вырубки и пожары на юге Швеции Fagus-Picea лес". Журнал науки о растительности. 13 (6): 765–774. Дои:10.1658 / 1100-9233 (2002) 013 [0765: ALROQD] 2.0.CO; 2.
  25. ^ Hebda, R.J .; Р. В. Мэтьюз (1984). «Голоценовая история кедра и коренных культур Тихоокеанского побережья Северной Америки». Наука. 225 (4663): 711–713. Bibcode:1984Наука ... 225..711H. Дои:10.1126 / science.225.4663.711. PMID  17810290. S2CID  39998080.
  26. ^ Heusser, Calvin J .; L.E. Хойссер; D.M. Питит (1985). «Позднечетвертичное изменение климата на американском побережье северной части Тихого океана». Природа. 315 (6019): 485–487. Bibcode:1985Натура.315..485H. Дои:10.1038 / 315485a0. S2CID  4345551.

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 - экологическая история, Blackwell Publishing. ISBN  0-631-18638-7

внешняя ссылка