Введение

Микропалеонтология (американское написание; микропалеонтология в европейском употреблении) — это раздел палеонтологии, изучающий микрофоссилы, то есть окаменелости, для изучения которых необходимо использование микроскопа, чтобы увидеть организм, его морфологию и характерные детали.

Микроокаменелости

Микроокаменелости – это окаменелости, обычно размером от 0,001 мм до 1 мм, изучение которых требует использования световой или электронной микроскопии. Окаменелости, которые можно изучать невооруженным глазом или при небольшом увеличении, например, с помощью лупы, называются макроокаменелостями. Например, некоторые колониальные организмы, такие как мшанки (особенно Cheilostomata), образуют относительно крупные колонии, но классифицируются по тонким деталям скелета отдельных особей в колонии. В другом примере, многие ископаемые роды фораминифер, являющиеся протистами, известны по раковинам (называемым «тестами»), размером с монеты, например, род Nummulites. Микроокаменелости – обычное явление в геологической летописи, начиная с докембрия и заканчивая голоценом. Они наиболее распространены в отложениях морской среды, но также встречаются в солоноватой, пресной воде и в наземных осадочных отложениях. Хотя каждое царство живых организмов представлено в летописи микроокаменелостей, наиболее распространёнными формами являются скелеты или цисты протистов из групп Chrysophyta, Pyrrhophyta, Sarcodina, акритархов и хитинозоан, а также пыльца и споры сосудистых растений. В 2017 году было объявлено об обнаружении окаменелых микроорганизмов, или микроокаменелостей, в гидротермальных отложениях в поясе Нуввуагиттук в провинции Квебек, Канада, возраст которых может достигать 4,28 миллиардов лет – это самая древняя известная запись жизни на Земле, указывающая на «почти мгновенное возникновение жизни» (в геологическом масштабе времени) после образования океана 4,41 миллиарда лет назад и вскоре после формирования Земли 4,54 миллиарда лет назад. Тем не менее, жизнь могла возникнуть ещё раньше, почти 4,5 миллиарда лет назад, как утверждают некоторые исследователи.

Области исследования

Микропалеонтология может быть приблизительно разделена на четыре области исследования, исходя из состава микроокаменелостей: (а) известковые, такие как коколиты и фораминиферы, (b) фосфатные, как при изучении некоторых позвоночных, (c) кремнистые, такие как диатомовые водоросли и радиолярии, или (d) органические, как пыльца и споры, изучаемые в палинологии. Это разделение отражает различия в минералогическом и химическом составе микроокаменелостей (и, следовательно, в методах извлечения ископаемых) а не строгие таксономические или экологические различия. Большинство исследователей в этой области, известных как микропалеонтологи, как правило, специализируются на одной или нескольких таксономических группах.

Микроокаменелости известковые

В число кальциевых (CaCO3) микроокаменелостей входят коколиты, фораминиферы, кальциевые динофлагеллятные кисты и остракоды (семенные ракообразные).

Фосфатные микроокаменелости

Фосфатные микроокаменелости включают конодонты (крошечные ротовые структуры вымершей группы хордовых), некоторые сколекодонты ("червеобразные" челюсти), шипы и зубы акул, а также другие остатки рыб (совместно называемые "ихтиолитами").

Кремниевые микроокаменелости

Кремниевые микроокаменелости включают диатомеи, радиолярий, силикофлагелляты, эбридии, фитолиты, некоторые сколекодонты ("челюсти" червей) и губчатые спикулы.

Органические микроокаменелости

Изучение органических микроокаменелостей называется палинологией. К органическим микроокаменелостям относят пыльцу, споры, хитинозои (предположительно, яичные оболочки морских беспозвоночных), сколекодонты ("червевые" челюсти), акритархи, кисты динофлагеллят и остатки грибов.

Методы

Образцы осадков или горных пород отбираются из кернов или обнажений, а содержащиеся в них микроокаменелости извлекаются различными физико-химическими лабораторными методами, включая просеивание, разделение по плотности в центрифуге или тяжелых жидкостях, а также химическое растворение нежелательной фракции. Полученный концентрированный образец микроокаменелостей затем помещают на предметное стекло для анализа, как правило, с помощью светового микроскопа. Далее производится идентификация и подсчет таксонов. Огромное количество микроокаменелостей, которое часто можно получить из небольшого образца осадка, позволяет собрать статистически достоверные наборы данных, которые могут быть подвергнуты многомерному анализу. Типичное исследование микроокаменелостей включает в себя идентификацию нескольких сотен экземпляров из каждого образца.

Применение микропалеонтологии

Микроокаменелости особенно важны для биостратиграфии. Поскольку микроокаменелости часто встречаются в огромном количестве, широко распространены и быстро появляются и исчезают в стратиграфической летописи, они являются идеальными горизонтными маркерами с точки зрения биостратиграфии. Кроме того, планктонный и нектонный образ жизни некоторых микроокаменелостей обеспечивает их присутствие в широком диапазоне фаций или палеосред, а также почти глобальное распространение, что делает биостратиграфическую корреляцию еще более мощной и эффективной. Микроокаменелости, особенно из глубоководных отложений, также предоставляют одни из важнейших свидетельств глобальных изменений окружающей среды за длительные, средние или короткие периоды времени. На обширных участках дна океана раковины планктонных микроорганизмов, опускающихся из поверхностных вод, являются основным источником осадка, который непрерывно накапливается (обычно со скоростью 20–50 миллионов на миллион лет). Изучение изменений в составе микроокаменелостей и изменений в химическом составе их раковин (например, изотопного состава кислорода) имеет основополагающее значение для исследований изменения климата в геологическом прошлом. Помимо того, что микропалеонтология является отличным инструментом для датирования осадочных пород и реконструкции палеоокружающей среды – широко используемым в нефтяной геологии и палеоокеанографии – она также нашла ряд нестандартных применений, таких как ее растущая роль в криминалистических полицейских расследованиях или определении происхождения археологических артефактов. Микропалеонтология также является инструментом геоархеологии, используемым для археологической реконструкции мест обитания человека и окружающей среды. Изменения в численности микроокаменелостей в стратиграфии современных и бывших водоемов отражают изменения в условиях окружающей среды. На естественные остракоды в пресноводных водоемах влияют изменения солености и pH, вызванные деятельностью человека. При сопоставлении с другими методами датирования можно реконструировать доисторические среды. Исследования озера Танганьика предоставили профиль антропогенных экологических изменений за 4000 лет. Аналогичные работы на засушливом юго-западе Америки предоставили информацию об ирригационных каналах, использовавшихся доисторическими народами с 2100 г. до н.э. по 500 г. до н.э. Другие археологические работы в засушливых климатах по всей Америке включали микропалеонтологический анализ для создания более полной картины доисторического климата и человеческой деятельности.