Строматолиты что это такое
Строматолиты, когда и как они возникли, значение
строматолиты они представляют собой микробные рифы, образованные активностью цианобактерий (или сине-зеленых водорослей), которые являются бактериями, способными к фотосинтезу. Слово строматолит происходит от греческого языка и означает «слоистый камень».
Строматолитовые отложения образуются в результате связывания и улавливания морских отложений, а также в результате деятельности по минеральной фиксации микробных сообществ. Живые бактерии обнаружены в поверхностном слое строматолита.
Вместо этого подстилающими слоями являются скопления морских отложений, смешанных с веществами, выделяемыми бактериями, и минералами. Эта модель роста создает своего рода ископаемую летопись. Эти отложения накапливаются очень медленно: структура 1 м может быть от 2000 до 3000 лет.
Тем не менее, крошечные микробы, которые составляют современные строматолиты, похожи на те, которые существовали 3500 миллионов лет назад.
Строматолиты были необходимы для создания жизни организмов, которые возникли позднее в эволюционное время, включая людей (виды: Homo sapiens).
Когда и как они возникли?
Окаменелость, созданная цианобактериями в строматолитах Австралии, позволяет предположить, что они возникли 3,5 миллиарда лет назад. Это само по себе замечательно, но даже больше, если принять во внимание, что самым древним камням, которые были датированы, 3800 миллионов лет.
Эти скальные структуры, столь характерные для строматолитов, возникли в результате нескольких процессов, осуществляемых цианобактериями, в том числе фотосинтеза. Механизм фотосинтеза жизненно важен для роста цианобактерий..
По мере роста цианобактерий они потребляют углекислый газ, который присутствует в окружающей воде. Это вызывает ряд метаболических реакций, которые способствуют образованию карбоната кальция, который осаждается и затвердевает, образуя «скальные» структуры.
Этот процесс является предпочтительным, потому что цианобактерии производят некоторые липкие вещества, которые помогают захватывать карбонат кальция и другие минералы.
Эти минералы образуют корку над цианобактериями, которые продолжают расти вокруг и через хрустящий слой.
Повторение этого процесса неоднократно формирует один слой за другим, пока классическая грибная форма строматолита не выйдет из воды. Таким образом, остатки этих цианобактерий создали самые старые окаменелости на Земле.
Почему они важны?
Строматолиты считаются важными по нескольким причинам:
Они являются основными производителями кислорода на Земле
До появления цианобактерий в воздухе было только 1% кислорода. Затем в течение 2000 миллионов лет фотосинтетические строматолиты перекачивали кислород, полученный в результате фотосинтеза, в океаны. Они были чем-то вроде подводных деревьев, до того, как появились земные деревья.
Когда воды океанов были насыщены, кислород выделялся в воздух, а когда уровень этого элемента поднялся примерно до 20% в воздухе, жизнь многих различных организмов сумела процветать и развиваться..
Они являются ископаемым свидетельством древнейших организмов на планете
Эту запись можно наблюдать с первого взгляда, а в некоторых случаях с помощью микроскопа. Затвердевание и поддержание слоев в течение стольких миллионов лет делает их свидетельством древности первых форм жизни на Земле..
Они являются организмами, которые поддерживают свою эволюционную линию
Успех в размножении и развитии строматолитов позволил этим организмам пережить изменяющиеся условия Земли в течение миллиардов лет.
Эта эффективность в адаптивных механизмах, которые позволили им выжить с момента их возникновения, около 3500 миллионов лет назад, дает им свойство сохранять свою эволюционную линию с момента ее появления..
Участвовать в древних биогеохимических циклах
Поскольку микроорганизмы, которые образуют строматолиты, перерабатывают элементы в естественной среде, они поглощают и производят молекулы, которые являются частью биогеохимических циклов..
Углеродный цикл очень важен в атмосферных процессах, а также уровень углекислого газа (СО)2) и образование определенных карбонатов и биомолекул. Он также участвует в климатических процессах, таких как парниковый эффект.
Атомы углерода постоянно перерабатываются на планете. Часто углерод входит в цикл, фиксируя его в молекулах соли, таких как карбонат кальция (CaCO)3). Это основное соединение, осаждаемое цианобактериями строматолитов..
Строматолиты в Мексике
Строматолиты растут только в определенных частях света. В Мексике их можно найти только в заповеднике Куатроченагас на Коауиле и в лагуне семи цветов в Бакаларе.
В Бакаларской лагуне строматолиты являются главной туристической достопримечательностью и расположены вдоль семи километров в городе, известном как Лос-Рапидос..
Специалисты Автономного университета Мексики представили перед властями исследование, в котором выявлено ухудшение, вызванное строматолитами в лагуне семи цветов..
Вышесказанное представляет собой ущерб для окружающей среды лагуны, потому что строматолиты выполняют роль рифов и потому что они являются основными производителями кислорода в регионе..
В некоторых районах лагуны ущерб уже отражен. Это способствовало созданию комитета среди участвующих муниципальных органов власти, где был достигнут ряд соглашений, направленных на сохранение этих организмов, поскольку они имеют огромное значение в качестве первого доказательства жизни на Земле..
Строматолиты в остальном мире
Помимо Мексики, есть очень мало мест, где вы можете найти эти строматолиты, такие как Бухта Акулы в Австралии, остров Андрос на Багамах и Персидский залив, где находятся самые старые образования..
Строматолиты также можно увидеть в Красном море на западном побережье Австралии, в озере Салгада в Рио-де-Жанейро, в солончаках северной части Чили и в Сан-Хуан-де-Маркона в Перу..
Строматолиты
Строматолиты — ископаемые остатки цианобактериальных матов. Строматолит — ископаемое карбонатное (чаще известковое или доломитовое) стяжение, образовавшееся на дне мелководного водоема.
Содержание
Название
Название произошло от сочетания греческих слов στρῶμα «подстилка» и λίθος «камень», буквально: каменная подстилка, каменная прослойка.
История изучения
На ранних стадиях изучения строматолиты ассоциировались с остатками многоклеточных эукариот — губками, кораллами или мхами. По степени сложности они более всего напоминали исследователям скелеты многоклеточных эукариот. Позже к числу возможных строматолитообразователей были отнесены миксомицеты. Дальнейшее изучение строматолитов позволило однозначно связать их образование с жизнедеятельностью колоний нитчатых цианобактерий. Это было показано в результате обнаружения остатков нитей в ископаемых строматолитах и подтверждено исследованиями их современных аналогов. Таким образом, принципиально изменилось представление о строматолитообразователях, и возникновение постройки связывалось уже не с жизнедеятельностью отдельного организма, а с жизнедеятельностью колонии. Примерно в начале 30-х годов XX века в разных странах началось геологическое изучение строматолитов, что позволило отечественному исследователю Н. Н. Дингельштедту в 1935 г. впервые сопоставить уральские строматолиты с аналогичными постройками из докембрийских толщ Америки и Китая. Им была высказана надежда на дальнейшее успешное использование строматолитов в стратиграфии. При последующем изучении закономерности распределения строматолитов в разрезах оказались теми же, что и у фанерозойских скелетных остатков эукариотических организмов.
Классификация
Разные авторы предлагают различные типы классификаций строматолитовых образований. Так, Конюшков и Пиа рассматривали строматолиты в ранге типа, понизив в ранге следующую категорию, включающую три таксона: столбчатые, пластовые и желваковые строматолиты.
В настоящее время выделяются многочисленные переходные формы (например, столбчато-пластовые). Для этих таксонов предлагаются латинские названия в рамках ботанической номенклатуры.
В классификации Раабен (1986) надродовым таксонам присвоены латинизированные наименования, как правило, производные от характерного рода с добавлением окончаний. Таксон наивысшего ранга — строматолиты (без статуса) делится на пять типов: столбчатые (включая столбчато-пластовые), пластовые, желваковые, столбчато-желваковые и микростроматиты. Первые четыре выделены по форме построек, а пятый — по величине построек и включает в себя все вышеперечисленные морфотипы, с ограничением в размере (до первых десятков сантиметров).
Хофманн (Hofmann, 1986) классифицировал строматолиты по размерам построек. Он выделяет следующие категории:
Китайские исследователи на основании изучения 50 родов строматолитов из протерозойских отложений Китая предложили свою классификацию, включающую шесть рангов таксонов (Liang et al., 1985). Наивысший ранг — надтип, куда относятся три таксона — столбчатые, пластовые и столбчато-пластовые постройки. Каждый надтип объединяет два типа, выделенные по размерам построек — малый и большой. В типе малых столбчато-пластовых построек выделяются два подтипа — с явной синхронностью роста и без таковой. Далее выделяются 13 семейств с латинизированными названиями, производными от характерных родов с окончаниями, соответствующими Международному кодексу ботанической номенклатуры. В семейства объединены 50 родов, описанных в Китае. Низшей таксономической категорией является вид. Приведены характерные признаки для выделения вида, рода и семейства.
Ридинг (Riding, 1991) предложил классификацию бентосных микробиальных карбонатных отложений по их происхождению. В формировании этих отложений участвовали три группы организмов: бактерии, цианобактерии и водоросли в сочетании с тремя процессами:
На этом основании представлена следующая классификация:
По мнению автора, только агглютинированные строматолиты образуются преимущественно за счёт захватывания частиц осадка. Формирование скелетных строматолитов, дендролитов и тромболитов происходит главным образом за счёт биоминерализации. А процесс поверхностной минерализации доминирует при образовании туфа-строматолитов, субаэральных строматолитов и травертин.
В качестве категории наивысшего ранга предлагается отдел — литофита, состоящий из двух подотделов: строматолитофитина (прикреплённые к субстрату постройки) и онколитофитина (неприкреплённые к субстрату постройки).
Подотдел строматолитофитина делится на пять классов: стириолиты, родолиты, строматолиты, микростроматиты, тромболиты.
Класс строматолиты
В этот класс объединены постройки первично-карбонатного состава.
По морфологии построек класс делится на четыре порядка: пластовые, желваковые, столбчатые и брусковые.
К традиционно выделяемым первым трём добавлены брусковые — вытянутость по длинной оси сопоставима с высотой постройки.
Столбчатые строматолиты делятся на два подпорядка — ветвящиеся (включающий 2 семейства: пассивно — и активно-ветвящиеся) и неветвящиеся (с единственным семейством колонковых).
В качестве примера пассивноветвящихся можно привести род Kussiella Kryl., 1963. Активноветвящиеся делятся на три подсемейства: якутиды (род Jakutophyton Schap., 1965); гимносолениды (род Gymnosolen Steinm., 1911); тунгуссиды (род Tungussia Semikh., 1962). Примером неветвящихся является род Colonnella (Komar, 1964).
Класс стириолиты
Постройки первичнокремнистого состава, термин предложен М. Уолтером, изучавшим оригинальные существенно кремнистые постройки, морфологически сходные со строматолитами и приуроченные к зоне действия горячих источников (Walter, 1976; 1996). Им описаны первичнокремнистые водорослево-бактериальные постройки в термальных источниках и гейзерах Йеллоустоуновского национального парка штата Вайоминг, США (Walter et al., 1972; Walter, 1977). Примером первичнокремнистых фитогенных построек являются находки в гейзеритах Камчатки (Макарихин, 1985). В качестве ископаемых аналогов стириолитов можно указать фитогенные постройки из раннепротерозойской свиты Ганфлинт в провинции Онтарио, Канада, которые морфологически и микроструктурно весьма схожи со стириолитами Йеллоустоуна (Walter, 1972). Примером может служить Gruneria biwabikia Cloud et Semikh., 1969, описанная из железорудных свит Бивабик и Ганфлинт Канадского щита и кремнистых пород вулканогенной свиты Маунт Джоп Западной Австралии (Cloud & Semikhatov, 1969), а также разнообразные кремнистые фитолиты свиты Ганфлинт, содержащие многочисленные остатки микроорганизмов (Hofmann, 1969; Awramik & Semikhatov, 1979). В Китае из протерозойской свиты Умишань (район г. Пекина) описаны кремнистые микроколонковые и пластовые постройки, содержащие нитчатые и сферические микрофоссилии (Cao Ruiji, 1991). Кремнистые фитолиты обнаружены и на Балтийском щите, в частности, в верхах вашозерской свиты Карелии (Медведев, 1991; Куршева и др., 1993).
Класс родолиты
В этот класс объединены современные нелитифицированные постройки, морфология и текстура которых сходна с ископаемыми. Сам термин «родолиты» предложен для обозначения современных строматолитоподобных образований, сформированных цианобактериальными сообществами в гиперсолёных или пресноводных экосистемах (Заварзин, 1984; Boselini & Ginsburg, 1971; Hypersaline Ecosystems, 1985; Stromatolites, 1976).
Класс микростроматолиты
Первой выделила постройки максимальных размеров до первых см по высоте в отдельный таксон М. Е. Раабен (1980; 1991; 1998). В микростроматиты включены две категории: миниколумеллы (колонковые) и министромиды (слоисто-желвачковые).
Класс тромболиты
Внешне сходные со строматолитами, но лишённые отчётливой слоистости постройки (Aitken,1967; Schmitt & Moninger, 1977).
Стратиграфия
Как объекты палеонтологии, строматолиты были выделены благодаря устойчивости и повторяемости их морфологических признаков. Известны с протерозоя, особенно обильны от докембрия до ордовика. Строматолиты широко используются при расчленении и корреляции (в том числе межконтинентальной) верхнепротерозойских образований. В ископаемом состоянии чаще всего встречаются постройки, сформированные в зоне накопления относительно мелководных морских отложений существенно карбонатного состава, причем большая часть таких построек несомненно испытывала влияние приливно-отливных течений.
Образование
Формируются в опреснённых или засолонённых зонах или в зонах с периодической сменой пресной и солёной воды. Образователями строматолитов являются цианобактерии и другие виды бактерий; в постройке некоторых из них принимают участие и эукариотические водоросли.
Значение и применение
Отличается высокими декоративными свойствами. Материал хорошо полируется. Широко используется, как поделочный камень для изготовления подсвечников и декоративных шаров. Кроме этого, образцы строматолитов могут быть включены в минералогическую или палеонтологическую коллекцию. Отполированные образцы демонстрируют слоистую текстуру камня, составленного более широкими и тончайшими полосками коричневого, серого, красноватого и дымчатого цвета.
Фотографирование и описание образцов
Желательно сделать серию фотографий с последовательным увеличением. Первая фотография серии должна иллюстрировать обнажения, следующие — демонстрировать отдельные столбики, детали столбиков (ветвление), детали бокового ограничения построек. Можно дополнить серию фотографией полированного образца. Мелкие детали строматолитовых наслоений фотографируются в шлифах и прозрачных плёнках под микроскопом. Каждая фотография должна быть снабжена масштабным отрезком.
Описание строматолитов также может нести существенную таксономическую информацию, важную для специалистов. Общий план описания строматолитов (на примере столбчатых построек):
Палеонтологи обнаружили древнейшие окаменелости на Земле
Строматолиты возрастом 3,7 миллиарда лет
Allen P. Nutman et al. Nature, 2016
Палеонтологи из Австралии и Великобритании обнаружили следы существования микроорганизмов в породах, возраст которых насчитывает 3,7 миллиарда лет. Хотя тот факт, что жизнь существовала уже 3,8–3,7 миллиарда лет назад, считается признанным, возраст самого раннего убедительного свидетельства этого составляет 3,48 миллиарда лет назад. Результаты исследования ученые опубликовали в журнале Nature.
Точный момент возникновения жизни на Земле до сих пор не определен. Для того чтобы его оценить, ученые используют различные подходы, как основанные на анализе геномов современных организмов, так и на датировке находок палеонтологов. К примеру, существует гипотеза последнего универсального общего предка — LUCA. Построив филогенетическое дерево видов, ученые смогли примерно определить момент, когда мог существовать микроорганизм и каким он был. Разделение на бактерий и архей, по данным биологов, могло произойти ранее 3,8 миллиарда лет назад — по оценкам некоторых ученых, даже ранее 4 миллиардов лет назад. Для сравнения, возраст Земли оценивается в 4,54 миллиарда лет.
Вместе с тем, LUCA не обязательно являлся первым или единственным организмом, существовавшим в то время. Поэтому для датировки возникновения жизни необходимы и палеонтологические данные — поиски древних окаменелостей. К эпохе 3,7–3,8 миллиарда лет назад относится находка в формации Исуа (юго-запад Гренландии). На ее биологическое происхождение указывает изотопный анализ карбонатных отложений. В 1979 году немецкие химики выяснили, что концентрации углерода-13 в отложениях меньше, чем ожидалось. Это ученые интерпретировали как последствия некоторого геохимического процесса, возможно связанного с существованием жизни.
Спутниковый снимок столицы Гренландии, города Нуук, и окрестных территорий, где и находится формация Исуа
Аналогичные изотопные признаки существования жизни были обнаружены в 2015 году. Американские геологи обнаружили кристаллы графита возрастом 4,1 миллиарда лет, содержание углерода-13 в которых также соответствовало органическим тканям. Однако эти свидетельства нельзя считать однозначными — похожие результаты могли дать некоторые химические процессы, такие как реакция Фишера-Тропша. Более надежными доказательствами существования жизни являются следы деятельности микроорганизмов — строматолиты.
Строматолиты силурийского периода, обнаруженные в Сааремаа, Эстония
Строматолиты — морские отложения, которые возникают из пленок («матов») микроорганизмов, в частности цианобактерий. Эти окаменелости обладают выраженной морфологией, которая позволяет определить их происхождение. Самая древняя подобная находка датируется 3,48 миллиарда лет назад и была обнаружена в Австралии, вблизи города Марбл-Бар. Она была найдена в 1980 году, а ее биогенную природу удалось установить по изотопному анализу, морфологии и напрямую обнаружив микроскопические окаменелости.
Новая находка относится к гренландской формации Исуа. В недавно обнаженных метакарбонатных породах ученые также зафиксировали следы строматолитов высотой от одного до четырех сантиметров. Возраст пород составлял 3 709 ± 9 миллионов лет. Строматолиты обладают конической формой, причем в некоторых областях эти конусы асимметричны. Как отмечают ученые, морфология отложений напоминает собой строматолиты, обнаруженные на западе Австралии.
По словам палеонтологов, это скорее всего морские отложения, нежели озерные, гидротермальные или эстуарийные. На это указывают аномалии содержания редкоземельных элементов в породах. Также на биологическую природу отложений указывает их слоистость.
Ученые отмечают, что сложность структуры строматолитов сопоставима с австралийскими отложениями. Это может означать, что живые системы на тот момент уже были достаточно развиты. Это предположение поддерживает гипотезу о том, что жизнь на Земле возникла четыре миллиарда лет назад или даже ранее.
Ученые усомнились в биологическом происхождении древнейших окаменелостей
Предполагаемые строматолиты (показаны стрелками). Красной стрелкой показана структура, направленная сверху вниз, которая не могла вырасти на дне.
Ученые усомнились в происхождении древнейших строматолитов на планете, возраст которых насчитывает 3,7 миллиарда лет, говорится в Nature. По мнению авторов исследования, отложения, которые считались древнейшими строматолитами, на самом деле образовались в результате деформации карбонатных пород и к микроорганизмам отношения не имеют.
Строматолитами называют ископаемые остатки бактериальных сообществ (матов), которые образуются на дне неглубоких водоемов. Они могут быть разной формы, в частности конической или столбчатой. Конические строматолиты образуются при участии биологических процессов, а не только в результате осаждения неорганических веществ. Анализ современных строматолитов показал, что в них содержатся остатки бактериальных матов в виде пленок, которые придают им форму конусов, а сохраняют ее частицы горных пород, которые попадают в бактериальные маты и связываются с ними. Поэтому в случае конических строматолитов их форма служит доказательством их биологического происхождения.
Со временем строматолиты, находящиеся в толще горных пород, частично или полностью разрушаются под действием температуры и давления. В породах, сформировавшихся в начале архея, в период примерно 3,2-4 миллиарда лет назад, определить строматолиты особенно сложно. Однако в 2006 году палеонтологи под руководством австралийского астробиолога Абигайль Аллвуд (Abigail Allwood) нашли на западе Австралии конические строматолиты, образовавшиеся 3,43 миллиарда лет назад. Вдобавок к коническим ученые обнаружили там же строматолиты других морфотипов, которые, по-видимому, образовались на мелководье. Авторы статьи предположили, что разнообразие форм, которые не смогли бы образоваться только осаждением неорганических пород, доказывает, что строматолиты образовались в результате жизнедеятельности бактерий.
В 2016 году палеонтологи из Австралии и Великобритании сообщили, что обнаружили на юго-западе Гренландии в формации Исуа еще более древние бактериальные окаменелости, возрастом примерно 3,7 миллиарда лет. У строматолитов была коническая асимметричная форма и по морфологии они напоминали окаменелости, найденные Аллвуд и ее коллегами в Австралии.
В новой работе Аллвуд и ее коллеги опубликовали результаты исследования отложений в формации Исуа. Ученые взяли для исследования образцы строматолитов, находившихся в полуметре от древнейших строматолитов. Они изучили морфологию породы, сделали элементный анализ, позволяющий заметить следы микроорганизмов, и анализ присутствия и распределения редкоземельных элементов, позволяющий определить, где формировались отложения, в морской воде или нет.
В результате ученые пришли к выводу, что древнейшие «строматолиты» имеют неорганическое происхождение и к микроорганизмам не имеют отношения. На это указывала их морфология и отсутствие следов бактериальных пленок, которые сформировали строматолиты конической формы. Элементный состав образцов тоже указывал на их неорганическое происхождение. Хотя Аллвуд и ее коллеги подтвердили результаты предыдущего исследования которые свидетельствовали, что отложения формировались в морской воде, они не нашли доказательств того, что осадочные породы образовались на мелководье, где могли обитать бактерии.
В прошлом году палеонтологи сообщили о находке окаменелостей древнейшего многоклеточного организма. Микроорганизмы, жившие около 2,4 миллиардов лет назад, были похожи на тонкие нити и могли относиться к царству грибов.
Энциклопедия камней – Строматолит
Строматолит – это порода органического происхождения, созданная ископаемыми остатками прокариотных сообществ, которые составляли фотосинтезирующие, аэробные и анаэробные бактерии. Возраст окаменелостей насчитывает более 3 млн. лет. Пристальное внимание и тщательное изучение строматолитов началось в 30-х годах прошлого столетия.
Свойства и назначения строматолита
Цианобактериальные маты, или строматолиты, образовывались на мелководье древних водоемов. Относятся к осадочным образованиям, в составе которых содержится биогенный углерод. В России известны уральские, карельские месторождения. За рубежом добыча строматолита ведется в Китае, Северной Америке. Основная окраска минерала – различные оттенки коричневого, иногда с розовым или бурым отливом.
Является ценным коллекционным материалом. Минерал отлично полируется, образуя стеклянный блеск. После полировки на гранях камня четко проступает причудливый узор – лабиринт из расходящихся хаотично линий. Фото строматолита отлично передает его характерный узор. За необычайную красоту камень используется как поделочный материал.
Лечебные и магические свойства строматолита
За миллионы лет камень накопил мощнейший заряд энергетики, которую следует использовать в лечебных целях. Для этого рекомендуется постоянно иметь строматолит при себе. Он, как губка, впитывает недуг и заряжает бодростью. Считается, что камень благотворно влияет на иммунную систему, восстанавливает обмен веществ.
Богаты его магические свойства. Он заряжает владельца энергией, дарит силы для выполнения сложных задач. Из него изготавливают талисманы и обереги. Привлекателен строматолит невысокой ценой.
Кому подходит строматолит
Астрологи на этот счет никаких советов не дают. Поэтому купить строматолит рекомендуется каждому, кого привлекает его причудливый узор.
В нашем интерент-магазине Вы можете приобрести: