Palynologi - Palynology

Pine pollen under luppen
Ett sent siluriskt sporangium som bär trilete sporer . Sådana sporer ger det tidigaste beviset på liv på land. Grön : En sporetetrad. Blå : En spore med ett triletmärke-det Y-formade ärret. Sporerna är cirka 30–35 μm breda.

Palynologi är bokstavligen "studiet av damm" (från grekiska : παλύνω , translit.  Palynō , "strö, strö" och -logg ) eller av "partiklar som strös ut". En klassisk palynolog analyserar partikelprov som samlats in från luften, från vatten eller från avlagringar inklusive sediment i alla åldrar. Tillståndet och identifieringen av dessa partiklar, organiska och oorganiska, ger palynologen ledtrådar till livet, miljön och energiska förhållanden som producerade dem.

Termen används vanligtvis för att hänvisa till en delmängd av ämnet, som definieras som "studiet av mikroskopiska objekt av makromolekylär organisk sammansättning (dvs föreningar av kol, väte, kväve och syre), som inte kan lösas i saltsyra eller fluorväte. syror ". Det är vetenskapen som studerar samtida och fossila palynomorfer , inklusive pollen , sporer , orbikuler , dinocyster , akritarker , kitinozoer och scolecodonts , tillsammans med partikelformigt organiskt material (POM) och kerogen som finns i sedimentära bergarter och sediment . Palynologi inkluderar inte kiselalger , foraminiferaner eller andra organismer med kiselhaltiga eller kalkhaltiga exoskeletoner .

Definition

Palynologi är bokstavligen "studien av damm" (från grekiska : παλύνω , translit.  Palunō , "strö, strö" och -logg ) eller av "partiklar som strös ut". En klassisk palynolog analyserar partikelprov som samlats in från luften, från vatten eller från avlagringar inklusive sediment i alla åldrar. Tillståndet och identifieringen av dessa partiklar, organiska och oorganiska, ger palynologen ledtrådar till livet, miljön och energiska förhållanden som producerade dem.

Termen används vanligtvis för att hänvisa till en delmängd av ämnet, som har beskrivits som "studiet av mikroskopiska objekt av makromolekylär organisk sammansättning (dvs föreningar av kol, väte, kväve och syre), som inte kan lösas i saltsyra eller fluorvätesyror ".

Det är vetenskapen som studerar samtida och fossila palynomorfer , inklusive pollen , sporer , orbikuler , dinocyster , akritarker , kitinozoer och scolecodonts , tillsammans med partikelformigt organiskt material (POM) och kerogen som finns i sedimentära bergarter och sediment . Palynologi inkluderar inte kiselalger , foraminiferaner eller andra organismer med kiselhaltiga eller kalkhaltiga exoskeletoner .

Palynologi som en tvärvetenskaplig vetenskap står vid skärningspunkten mellan jordvetenskap ( geologi eller geologisk vetenskap) och biologisk vetenskap ( biologi ), särskilt växtvetenskap ( botanik ). Stratigrafisk palynologi, en gren av mikropalaontologi och paleobotany , studerar fossila palynomorfer från prekambrium till holocen .

Palynomorfer

Palynomorfer definieras i stort som organväggiga mikrofossiler mellan 5 och 500 mikrometer stora. De extraheras från sedimentära bergarter och sedimentkärnor både fysiskt, genom ultraljudsbehandling och våtsiktning , och kemiskt genom kemisk nedbrytning för att avlägsna den icke-organiska fraktionen. Palynomorfer kan vara sammansatta av organiskt material såsom kitin , pseudochitin och sporopollenin . Palynomorfer som har en taxonomibeskrivning kallas ibland för palynotaxa.

Palynomorfer bildar en geologisk rekord av betydelse för att bestämma vilken typ av förhistoriskt liv som fanns vid den tidpunkt då sedimentärbildningen fastställdes. Som ett resultat ger dessa mikrofossiler viktiga ledtrådar till tidens rådande klimatförhållanden . Deras paleontologiska nytta härrör från ett överflöd i miljontals celler per gram i organiska marina fyndigheter, även när sådana fyndigheter i allmänhet inte är fossila . Palynomorfer har emellertid i allmänhet förstörts i metamorfa eller omkristalliserade bergarter.

Typiskt, palynomorphs är dinoflagellater cystor , acritarchs , sporer , pollen , svampar , scolecodonts (skleroprotein tänder, käkarna och associerade funktioner i havsborst Annelid maskar), artropoda organ (såsom insektsmouthparts), chitinozoans och microforams . Palynomorfa mikroskopiska strukturer som är rikliga i de flesta sediment är resistenta mot rutinmässig pollenextraktion inklusive starka syror och baser, och acetolys, eller densitetsseparation.

Palynofacies

En palynofacies är den fullständiga sammansättningen av organiskt material och palynomorfer i en fossil fyndighet. Begreppet infördes av den franska geologen André Combaz 1964. Palynofacies studier är ofta kopplade till undersökningar av organiska geokemi av sedimentära bergarter . Studiet av palynofacierna i en sedimentär deponeringsmiljö kan användas för att lära sig om sedimentära bergsmiljöer av sedimentära bergarter inom prospekteringsgeologi, ofta i samband med palynologisk analys och vitrinitreflektans .

Palynofacies kan användas på två sätt:

  • Organiska palynofacies betraktar allt syra olösligt partikelformigt organiskt material (POM), inklusive kerogen och palynomorfer i sediment och palynologiska preparat av sedimentära bergarter. De siktade eller osiktade preparaten kan undersökas med hjälp av strew mounts på mikroskopglas som kan undersökas med hjälp av ett överfört ljusbiologiskt mikroskop eller ultraviolett (UV) fluorescensmikroskop. Överflöd, sammansättning och bevarande av de olika komponenterna, tillsammans med den termiska förändringen av det organiska materialet beaktas.
  • Palynomorph palynofacies tar hänsyn till överflöd, sammansättning och mångfald av palynomorfer i en siktad palynologisk beredning av sediment eller palynologisk beredning av sedimentära bergarter . Förhållandet mellan marina fossila fytoplankton ( akritarker och dinoflagellatcystor ), tillsammans med kitinozoaner , till terrestriska palynomorfer ( pollen och sporer ) kan användas för att härleda ett markbaserat index i marina sediment.

Historia

Pollen core provtagning, Fort Bragg, North Carolina

Tidig historia

De tidigaste rapporterade observationerna av pollen under ett mikroskop kommer sannolikt att ha varit på 1640 -talet av den engelska botanikern Nehemiah Grew , som beskrev pollen och ståndare, och drog slutsatsen att pollen krävs för sexuell reproduktion hos blommande växter.

I slutet av 1870 -talet, när optiska mikroskop förbättrades och principerna för stratigrafi utarbetades, kunde Robert Kidston och P. Reinsch undersöka närvaron av fossila sporer i de devoniska och karboniska kolsömmarna och göra jämförelser mellan de levande sporerna och de gamla fossila sporer. Tidiga utredare inkluderar Christian Gottfried Ehrenberg ( radiolarians , kiselalger och dinoflagellatcyster ), Gideon Mantell ( desmids ) och Henry Hopley White (dinoflagellatcyster).

1890-40 -talet

Kvantitativ analys av pollen började med Lennart von Post publicerade arbete. Även om han publicerade på svenska språket fick hans metodik en bred publik genom sina föreläsningar. I synnerhet var hans Kristiania -föreläsning 1916 viktig för att få en bredare publik. Eftersom de tidiga undersökningarna publicerades på de nordiska språken ( skandinaviska språk ) var området pollenanalys begränsat till dessa länder. Isolationen slutade med den tyska publiceringen av Gunnar Erdtmans avhandling 1921. Metoden för pollenanalys blev utbredd i hela Europa och Nordamerika och revolutionerade forskning kring kvartär vegetation och klimatförändringar .

Tidigare pollen forskare inkluderar Früh (1885), som räknas upp många vanliga trädpollen typer och ett stort antal sporer och ört pollenkorn. Det finns en studie av pollenprov tagna från sediment av svenska sjöar av Trybom (1888); tall och gran pollen hittades i ett sådant överflöd att han ansåg dem vara funktionsdugliga som " zonfossil ". Georg FL Sarauw studerade fossila pollen från medeltiden Pleistocene ( Cromerian ) från Köpenhamns hamn . Lagerheim (i Witte 1905) och C.A.Weber (i H. A. Weber 1918) tycks vara bland de första som utförde beräkningar med "procentuell frekvens".

1940- till 1989

Begreppet palynologi introducerades av Hyde och Williams 1944, efter korrespondens med den svenska geologen Ernst Antevs , på sidorna i pollenanalyscirkuläret (en av de första tidskrifterna för pollenanalys, producerad av Paul Sears i Nordamerika). Hyde och Williams valde palynologi på grundval av de grekiska orden paluno som betyder "att strö" och blek betyder "damm" (och därmed liknar det latinska ordet pollen ).

Pollenanalys i Nordamerika härstammade från Phyllis Draper , en MS -student under Sears vid University of Oklahoma. Under sin tid som student utvecklade hon det första pollendiagrammet från ett prov som skildrade andelen flera arter på olika djup vid Curtis Bog. Detta var introduktionen av pollenanalys i Nordamerika; pollendiagram förblir idag ofta i samma format med djup på y-axeln och överflöd av arter på x-axeln.

1990 -talet till 2000 -talet

Pollenanalys avancerade snabbt under denna period på grund av framsteg inom optik och datorer. Mycket av vetenskapen reviderades av Johannes Iversen och Knut Fægri i deras lärobok om ämnet.

Metoder för att studera palynomorfer

Kemisk beredning

Kemisk matsmältning följer ett antal steg. Ursprungligen var den enda kemiska behandlingen som användes av forskare behandling med kaliumhydroxid (KOH) för att avlägsna humiska ämnen; deflokulation uppnåddes genom ytbehandling eller ultraljudsbehandling, även om sonifiering kan orsaka att pollenexinen brister. I 1924, användningen av fluorvätesyra (HF) för att smälta silikat mineraler introducerades av Assarson och Granlund, vilket kraftigt minskar den tid som krävs för att skanna diabilder för palynomorphs. Palynologiska studier med torv presenterade en särskild utmaning på grund av förekomsten av välbevarat organiskt material, inklusive fina rotar, mossblad och organiskt skräp. Detta var den sista stora utmaningen i den kemiska beredningen av material för palynologisk studie. Acetolys utvecklades av Gunnar Erdtman och hans bror för att ta bort dessa fina cellulosamaterial genom att lösa upp dem. Vid acetolys behandlas provet med ättiksyraanhydrid och svavelsyra , löser upp cellulistiska material och ger därmed bättre synlighet för palynomorfer.

Vissa steg i de kemiska behandlingarna kräver särskild omsorg av säkerhetsskäl, särskilt användningen av HF som sprids mycket snabbt genom huden och som orsakar allvarliga kemiska brännskador och kan vara dödlig.

En annan behandling inkluderar fotogenflotation för kitina material.

Analys

När prover har beretts kemiskt monteras de på mikroskopglas med hjälp av kiselolja, glycerol eller glycerolgelé och undersöks med hjälp av ljusmikroskopi eller monteras på en stubbe för skanning av elektronmikroskopi .

Forskare kommer ofta att studera antingen moderna prover från ett antal unika platser inom ett visst område, eller prover från en enda plats med en tidsprofil, till exempel prover från torv eller sjönsediment. Nyare studier har använt den moderna analoga tekniken där paleo-prover jämförs med moderna prover för vilka föräldervegetationen är känd.

När objektglasen observeras under ett mikroskop räknar forskaren antalet korn för varje pollentaxon. Denna post används sedan för att ta fram ett pollendiagram . Dessa data kan användas för att upptäcka antropogena effekter, såsom avverkning, traditionella mönster för markanvändning eller långsiktiga förändringar i det regionala klimatet

Ansökningar

Palynologi kan tillämpas på problem inom många vetenskapliga discipliner, inklusive geologi , botanik , paleontologi , arkeologi , pedologi (jordstudier) och fysisk geografi :

  • Biostratigrafi och geokronologi . Geologer använder palynologiska studier inom biostratigrafi för att korrelera skikt och bestämma den relativa åldern för en given säng, horisont, formation eller stratigrafisk sekvens.

Eftersom fördelningen av acritarchs , chitinozoans , dinoflagellater cystor , pollen och sporer ger belägg för stratigrafisk korrelation genom biostratigrafi och palaeoenvironmental rekonstruktion, en gemensam och lukrativ tillämpning av palynology i olja och gas prospektering.

Se även

Referenser

Källor

  • Moore, PD, et al. (1991), Pollenanalys (andra upplagan). Blackwell Scientific Publications. ISBN  0-632-02176-4
  • Traverse, A. (1988), paleopalynologi . Unwin Hyman. ISBN  0-04-561001-0
  • Roberts, N. (1998), The Holocene an environment history , Blackwell Publishing. ISBN  0-631-18638-7

externa länkar