Основы палинологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Биологический факультет

Кафедра ботаники, биологии экосистем и земельных ресурсов.

РЕФЕРАТ

Основы палинологии

Работу выполнил: студент БЛ-42

Тауткеев Саламат

Проверил: доцент, профессор кафедры

ботаники, биологии экосистем

и земельных ресурсов

Лактионов Алексей Павлович

Астрахань 2020

Оглавление

Введение. 3

История. 5

Предмет палинологии. 7

Основные термины и объекты палинологического метода. 9

Разделы палинологии. 13

Заключение. 16

Список литературы.. 18

Палинология - наука о пыльце. Это слово происходит от греческих palyno - разбрасывать, разбрызгивать, похоже также на pale – тонкая мука, пыль, порошок и logos- слово, учение. Палинология относится к системе ботанических наук. Это отрасль частной ботаники, изучающая пыльцу и споры высших современных растений.

Объектами исследований в палинологии являются споры и пыльца или пыльцевые зерна современных растений

Существует отрасль ботаники, основанная на изучении пыльцы и спор – спорово-пыльцевой анализ. Спа - это ветвь палеоботаники, использующая статистический учет ископаемых пыльцы и спор. Исходным материалом для изучения Спа являются пробы торфа, сапропеля, угля и минеральных осадочных пород, содержащих пыльцу и споры.

Методом спа является статистическое изучение видового состава ископаемых пыльцы и спор, заключенных в последовательных слоях осадков, и реконструкция, на основании этих данных, растительности прошедших эпох.

С.п.а. – один из методов палеоботаники, находящий широкое применение в области геолого-геграфических исследований: в геоморфологии и палеогеографии, в стратиграфии и прикладной геологии, при поисковых и разведочных работах.

Разнос спор и пыльцы ветром и поверхностными водами приводит к усреднению их состава в осадках, что позволяет реконструировать общий характер растительности достаточно обширного региона. В связи с тем, что споры и пыльца широко разносятся ветром и текучими водами, они попадают в осадки разного генезиса, что позволяет использовать спа для сопоставления разнофациальных осадков, например, морских, лагунных и континентальных осадков. Пыльца и споры, в которых являются почти единственным палеонтологическим материалом.

Палинология является отраслью ботаники, которая изучает пыльцу и споры растений, главным образом их оболочки. Термин ввели в литературу Х.Х. Хайд и Д.А. Вильямс [Hyde, Williams, 1944; Pollen analysis circular No.6, 1944], он составлен из 3 греческих слов «palino» – насыпать, «pale» – тонкая пыль, «logos» – учение. Возникновение палинологии как науки относится к 30 гг. XIX столетия.

Пыльца представляет собой мужской гаметофит семенного растения. Слово «пыльца» (pollen) введено шведским ботаником Линнеем в 1760 году. Оно происходит от латинского корня и подчеркивает ее сыпучесть и сухость. О существовании пыльцы было известно уже на заре развития человеческого общества. Однако до XVII века, открывшего путь современным научным исследованиям в этой области, познание пыльцы осуществлялось очень медленно. Половую природу пыльцы предсказал английский ботаник-анатом Неемия Грю, который описал растрескивание пыльников. Появление новых микроскопов с увеличение до 500 раз (XIX в.) позволило изучить структуру пыльцевых зёрен, пыльцевой трубки и спермиев. В конце XIX столетия был преодолён последний барьер в понимании природы пыльцы: установлены существование клеток и их связь с чередованием поколений [Нокс, 1985].

Споры, служащие для размножения споровых растений (папоротники, хвощи, плауны, мхи), также являются объектами палинологического анализа. В последнее время при палинологическом анализе все чаще учитывают сохраняющиеся после химической обработки клетки устьиц растений, угольки, остатки водорослей, споры грибов, яйца животных [Рудая, 2010].

На сегодняшний день существует ряд схем деления палинологии. К примеру, шведский ученый Р. Эрдтман [1956] выделяет основную и прикладную палинологию. Основная палинология – соприкасается с цитологией, генетикой, морфологией, физиологией, химией и другими науками. Охватывает исследования, касающиеся рассеивания пыльцы и спор, и содержание их в различных отложениях. Прикладная палинология включает исследования по истории флоры прошлых геологических эпох, географии растений, геологии, климатологии, океанографии, аэробиологии.

На III Международной палинологической конференции предложена схема палинологии, в которой выделяют рецептную палинологию и палеопалинологию.

Спорово-пыльцевой (палинологический) анализ – это ботанический метод исследования, позволяющий определять таксономическую принадлежность растений по характерным морфологическим особенностям спор и пыльцевых зёрен. При просмотре под микроскопом фракции, содержащей ископаемые остатки, их определяют и регистрируют. Наличие в пробах пыльцы и спор позволяет определить таксономическую принадлежность большинства из них, что даёт возможность судить о флоре определённого региона, существовавшей во время отложения вмещающей породы. Обилие палиноморф позволяет определить их процентное соотношение, позволяющее, учитывая закономерности продуцирования, рассеивания и фоссилизации спор и пыльцевых зёрен, судить и о растительности региона. Статистическая обработка результатов определения и регистрации спор и пыльцы приводит к выявлению спорово-пыльцевых спектров или спорово-пыльцевых комплексов.

Палинологический или спорово-пыльцевой анализ применяется для реконструкции растительного покрова и климата прошлых эпох. Палинология включает в себя широкий спектр различных научных направлений, таких как палинология ископаемых пыльцы и спор, мелиттопалинология (изучение состава перги и пыльцы в мёде), палинотаксономия (сравнительно-палиноморфологические исследования), врачебная палинология (выяснение причин возникновения некоторых видов аллергий), судебная палинология (применение спорово-пыльцевого анализа в криминалистике). Термин же «палинологический (спорово-пыльцевой) анализ» закрепился за методом исследования ископаемых палиноморф в геологических отложениях.

Сегодня спорово-пыльцевой анализ является одним из наиболее значимых методов реконструкции палеорастительности и природной среды прошлого в целом. Среди преимуществ палинологического метода следует назвать следующие:

- пыльцевые зерна хорошо сохраняются и могут быть найдены в отложениях, где остальные ископаемые подвергаются диагенетическим преобразованиям;

- растения продуцируют пыльцу в огромных количествах;

- пыльца более широко и равномерно распространяется в отложениях, чем макроостатки продуцирующих ее растений;

- пыльцевые зерна могут быть извлечены из отложений в больших количествах, следовательно, результаты палинологического анализа могут подвергаться статистической обработке, и являются достоверными.

споровый пыльцевой палинологический палеорастительность

Спорово-пыльцевым спектром называется процентное содержание в одной пробе пыльцевых зёрен и спор разных таксонов; спорово-пыльцевым комплексом - содержание в образце количественно доминирующих спор и пыльцевых зёрен, также в процентах от общей суммы зёрен и спор. При палеофлористических, палеофитоценологических, палеоклиматических и других исследованиях молодых отложений необходимо выявлять спорово-пыльцевые спектры, так как пыльца или споры, регистрируемые в очень малых количествах, могут принадлежать ныне существующим видам растений, учёт экологических особенностей которых может быть важен для интерпретации результатов спорово-пыльцевого анализа. Для стратиграфических целей часто достаточно выявить спорово-пыльцевые комплексы анализируемых проб, особенно если исследуются древние отложения, а ископаемые споры и пыльцу классифицируют по их искусственной морфографической системе.

Наиболее ценен спорово-пыльцевой анализ серии образцов разреза, взятых последовательно из толщи отложений, что позволяет проследить изменения в составе флоры и характере растительности, происшедшие за время осадконакопления. По результатам спорово-пыльцевого анализа, кроме сводных цифровых таблиц, составляют и так называемые спорово-пыльцевые диаграммы, графически отображающие эти изменения. Строят диаграммы по системе прямоугольных координат, откладывая по оси ординат глубины взятия образцов, а по оси абсцисс - процентное содержание каждого из компонентов спектра соответствующего образца, соединяя прямыми линиями точки, показывающие участие в спектрах одноимённых их компонентов.

Основой для выделения стратиграфических подразделений с применением спорово-пыльцевого анализа являются палинокомплексы. При выделении палиностратиграфических подразделений используются следующие критерии: изменение состава и соотношения таксонов, максимальное содержание таксонов – индикаторов палеоклиматических условий, исчезновение определенных форм. Элементарными палиностратиграфическими подразделениями являются палинозона и палиногоризонт. Под палинозоной понимается совокупность слоев горных пород, характеризующаяся определенным палинокомплексом, отличающимся в структурном и таксономическом отношении от подстилающих и перекрывающих слоев, и отражающим соответствующие климатические условия.

Палиногоризонт объединяет одновозрастные разнофациальные отложения и содержит серию палинокомплексов одного типа, которая отражает определенные климатические условия и отличается от серий палинокомплексов подстилающих и перекрывающих горизонтов. Таксономическое и стратиграфическое строение разреза отражается на спорово-пыльцевой диаграмме, которая затем интерпретируется как качественными, так и количественными методами [1, 2, 3].

Объектами палинологического анализа являются палиноморфы. В первую очередь это пыльца покрытосеменных и голосеменных растений, а также споры растений и грибов, растительные устьица, остатки клеток водорослей, микроскопические остатки животных (например, яйца тихоходок) и т.д.

Пыльца состоит из отдельных пыльцевых зерен, образующихся в гнездах пыльника и служащих для полового воспроизведения. У многих видов семейства орхидных все находящиеся в пыльцевом гнезде пыльцевые зерна склеены в крупное компактное образование - поллиний, который прилипает к опыляющему цветок насекомому Пыльцевое зерно имеет протопласт и 2 оболочки: наружную - экзину, прочную и стойкую, и внутреннюю - интину, состоящую из целлюлозы. Интина и протопласт в ископаемом состоянии не сохраняются. Особую устойчивость к действию химических веществ и способность сохраняться в геологических отложениях долгое время, не разрушаясь, придает экзине сложный биополимер спорополленин. В экзине обычно апертуры - борозды или поры. Поверхностный слой экзины редко бывает гладким, обычно он покрыт различными скульптурными образованиями – шипами, бугорками, ямками, выростами. Форма, размеры и строение пыльцевых зерен, скульптура поверхности экзины, строение апертур и их положение разнообразны, но постоянны у растений одного вид. Величина пыльцевых зерен колеблется от 7-10 до 250 микрон (чаще всего 20-60 мкн).

Споры, служащие для размножения споровых растений, так же являются объектами палинологического анализа. Основным морфологическим признаком споры является наличие щели, тип которой определяется положением споры в тетрадах материнской клетки. Размеры спор колеблются от 3-5 до 25-50 мкн.

В последнее время при палинологическом анализе все чаще учитывают не только пыльцу и споры растений, но также сохраняющиеся после химической обработки клетки устьиц растений, угольки, остатки водорослей, споры грибов, яйца животных. Так, например, устьица листьев хвойных деревьев хорошо определяются и свидетельствуют о локальном произрастании этих пород независимо от обилия в отложениях их пыльцы. Нахождение устьиц хвойных указывает на произрастание этих пород в радиусе 20 м от места сбора образцов.

Хламидиоспоры гриба рода Glomus являются индикатором почвенной эрозии, в том числе и в результате человеческой деятельности.Споры грибов-копрофилов, найденные в отложениях археологических стоянок, дают основание предполагать характер удобрений, используемых человеком в хозяйственной деятельности. Подсчет концентрации угольков в палинологических препаратах позволяет проследить динамику лесных пожаров в регионе. А изменения в содержании спорополлениновых стенок клеток колониальных зеленых водорослей (Botryococcus, Pediastrum) в донных отложениях помогают реконструировать особенности развития озера в разные периоды его существования

- палиноморфология – наука о морфологическом строении пыльцевых зёрен и спор;

- аэропалинология изучает состав и закономерности формирования пыльцевого дождя. Особое значение аэропалинологические исследования приобрели в последние годы в связи с повсеместным ростом числа заболеваний, вызванных аэроаллергенами. Пыльцевые зёрна, благодаря наличию в их составе специфических белков – аллергенов, могут служить причиной аллергических заболеваний человека и животных [Северова, 2005; Елькина, 2008].

- мелиссопалинология (мелиттопалинология, апипалинология) изучает пыльцу, извлеченную из мёда и других пчелопродуктов. Самые ранние исследования, посвященные анализу пыльцы в мёде, были проведены Р. Пфистером в 1895 году [D"Albore, 1998]. Он изучил содержание пыльцы в швейцарских, французских и других европейских медах, продемонстрировав возможность определения географического происхождения мёда [Bryant, Jones, 2001c]. С тех пор целый ряд исследователей посвятили себя этому предмету [Fehlmann, 1911; Armbruster, 1929, 1934-35; Griebel, 1931]. Наиболее авторитетным среди них является Е. Цандер, чьи фундаментальные исследования заложили основу мелиссопалинологии [Zander, 1935, 1937, 1941, 1949, 1951].

В СССР первые труды по мелиссопалинологии появились в 20-х гг. прошлого столетия [Андреева, 1925-1926], однако в России данный метод так и не получил должного развития.

- палеопалинология – наука, занимающаяся реконструкцией растительного покрова и климата прошлых эпох, а также установлением стратиграфических границ в геологических разреза. Собственно палинологический анализ был впервые применён Леннартом фон Постом – «отцом палинологии» – в 1916 г. для озёрных и болотных отложений с целью реконструкции позднечетвертичных изменений растительного покрова. В 1950 г. датский ботаник и палеоэколог Й. Иверсен и К. Фиегри, издали руководство по палинологическому анализу «Textbook of Modern Pollen Analysis». После публикации диссертации шведского ученого Г. Эрдтмана на английском языке палинологический метод начал свое распространение в Европе и Северной Америке.

В России метод спорово-пыльцевого анализа начал развиваться с работы известного болотоведа В.С. Доктуровского «Метод анализа пыльцы в торфе», вышедшей в 1923 г. Параллельно с ним внедрению и развитию палинологии в России отдали много времени и сил известные советские учёные В.Н. Сукачёв, К.К. Марков и С.А. Яковлев. М.И. Нейштадтом построены региональные спорово-пыльцевые диаграммы, отражающие закономерности развития растительности в некоторых районах России в голоцене [Пыльцевой анализ, 1950]. Огромное значение для российской палинологии сыграл палеогеограф и палинолог В.П. Гричук, который в сотрудничестве с Е. Д. Заклинской опубликовал работу «Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии», которая стала первым в России наиболее полным руководством по спорово-пыльцевому анализу [Рудая, 2010].

- археологическая палинология – наука, позволяющая решать вопросы палеоэкологии человека в древности и средневековье. Палинологический метод нашёл применение в археологии довольно рано. Одним из первых учёных, использовавших метод, был американец Пол Сирс, который в 1932 г. пытался реконструировать изменения климата и связанное с этим распространение сельскохозяйственных культур с юга на север Северной Америки в позднем голоцене, основываясь на данных изучения состава пыльцы отложений реки Огайо [Sears, 1932]. В пятидесятые годы прошлого века палинологический метод начинает активно применяться для изучения археологических памятников. Классическим руководством по использованию спорово-пыльцевого метода в археологии является книга Г. Димблеби «The Palynology of Archaeological Sites» [Dimbleby, 1985].

В нашей стране с середины XX в. спорово-пыльцевой метод применяется для стратиграфии археологических памятников и реконструкции палеосреды [Природа…, 1981; Федорова, 1959; 1965, цит. по: Рудая, 2010].

- криминалистическая (судебная) палинология изучает пыльцу и другие палиноморфы для характеристики места преступления;

- экологическая палинология – наука молодая и развивающаяся как самостоятельное звено в цепи экологического мониторинга состояния окружающей среды в настоящем и далеком прошлом нашей планеты [Дзюба. Палинология.].

Таким образом, палинология представляет собой междисциплинарную науку, которая связана с ботаникой, систематикой, геологией, археологией, медициной и рядом других отраслей знаний.

Спорово-пыльцевой анализ – это ботанический метод исследования, позволяющий определять таксономическую принадлежность растений по характерным морфологическим особенностям спор и пыльцевых зёрен; существование его обусловлено тем, что растения продуцируют огромное количество пыльцевых зёрен или спор, наружные оболочки которых, как правило, стойки - почти не разрушаются даже при окаменении, или фоссилизации.

Обилие палиноморф позволяет определить их процентное соотношение, позволяющее, учитывая закономерности продуцирования, рассеивания и фоссилизации спор и пыльцевых зёрен, судить и о растительности региона. Наиболее ценен спорово-пыльцевой анализ серии образцов разреза, взятых последовательно из толщи отложений, что позволяет проследить изменения в составе флоры и характере растительности, происшедшие за время осадконакопления. По результатам спорово-пыльцевого анализа, составляют и спорово-пыльцевые диаграммы, графически отображающие эти изменения.

Прямым применением палинологического метода являются реконструкции растительного покрова. Для решения задачи реконструкции растительности в настоящее время применяется ряд количественных подходов. Данные палинологического анализа могут быть использованы для метода биомизации. Классической проблемой, кроме реконструкции растительности, которую пытаются решить, применяя палинологический метод, является реконструкция климата. Для реконструкций климатических параметров применяются методы, использующие статистические связи между составом современных спорово-пыльцевых спектров и климатическими условиями их формирования. Одним из таких подходов является метод биоклиматических аналогов. В основе метода лежит поиск соответствия ископаемого спектра современным спорово-пыльцевым спектрам, для каждого из которых приведены определенные значения метеорологических переменных.

1) Рудая Н.А. Палинологический анализ: Учебно-методическое пособие. - Новосибирск: Новосибирский государственный университет, Инcтитут археологии и этнографии СО РАН, 2010. - 48 с.;

2) http://www.geokniga.org/;

3) Сладков А. Н., Введение в спорово-пыльцевой анализ, М., 1967;

4) Коновалов А. А., Иванов С. Н. Методика определения палеоклиматов;

5) Дзюба. Палинология., 2003;

6) Природа…, 1981; Федорова, 1959; 1965, цит. по: Рудая, 2010;

7) Нокс, Палинология,1985;

8) https://studfile.net/preview/8082500/page:4/