Палеонтология,методичка. Методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальностей 080100, 080300, 080600
 Скачать 14.03 Mb.
|
|
ОСНОВЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ ФОРАМИНИФЕРЫ, АРХЕОЦИАТЫ, ГУБКОВЫЕ, СТРЕКАЮЩИЕ, ЧЛЕНИСТОНОГИЕ, МШАНКИ, БРАХИОПОДЫ Методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальностей 080100, 080300, 080600 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008 ОСНОВЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ ФОРАМИНИФЕРЫ, АРХЕОЦИАТЫ, ГУБКОВЫЕ, СТРЕКАЮЩИЕ, ЧЛЕНИСТОНОГИЕ, МШАНКИ, БРАХИОПОДЫ Методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальностей 080100, 080300, 080600 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008 УДК 56(075.83) ОСНОВЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ. Фораминиферы, археоциаты, губковые, стрекающие, членистоногие, мшанки, брахиоподы: Методические указания / Санкт-петербургский горный институт. Сост. Е.Д. Михайлова, М.Г. Цинкобурова. СПб, 2008. с. Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Основы палеонтологии и общая стратиграфия» с целью обучения навыкам самостоятельного определения ископаемых беспозвоночных и использования их для геологических целей. Методические указания содержат описание особенностей строения скелетов и данные по систематике изучаемых таксонов. Приведены описания главнейших групп ископаемых беспозвоночных. Рассмотренный материал дает возможность определять окаменелости на уровне крупных таксонов: классов, подклассов, отрядов, а некоторых случаях - семейств и родов. Предназначены для студентов специальностей 080100 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых», 080300 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания» и 080600 «Прикладная геохимия, петрология, минералогия». Ил. 57 Библиогр.: назв. 6 Научные редакторы:канд. г-м. н. Ж.А Полярная. © Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В. Плеханова, 2008 г. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6, 7, 8 Тема: Изучение особенностей ископаемых остатков моллюсков Цель работы: Получить представление о морфологии, систематике и геологическом значении важнейших представителей типа Mollusca. Порядок выполнения работы: 1. Знакомство с типом Mollusca. Работа с каменными коллекциями. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9, 10 Тема: Изучение особенностей ископаемых остатков мшанок и брахиопод Цель работы: Получить представление о морфологии, систематике и геологическом значении важнейших представителей типа Brachiopoda. Порядок выполнения работы: 1. Знакомство с типом Brachiopoda. Работа с каменными коллекциями. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11, 12 Тема: Изучение особенностей ископаемых остатков иглокожих и полухордовых Цель работы: Получить представление о морфологии, систематике и геологическом значении важнейших представителей типов Echinodermata и Hemichordata. Порядок выполнения работы: 1. Знакомство с типами EchinodermataиHemichordata. Работа с каменными коллекциями. ВВЕДЕНИЕ Палеонтология – наука, изучающая органический мир прошлых геологических эпох - вымерших животных и растений, населявших нашу планету. Палеонтология изучает видовой состав ископаемых организмов, их морфологию и изменчивость, определяет время существования и ареал распространения видов, выясняет образ жизни древних организмов и связь их со средой, решает вопросы систематики и эволюции, восстанавливает основные направления развития крупных групп животных и растений. Палеонтологические данные позволяют установить относительный возраст осадочных горных пород, из которых происходят органические остатки, выяснить генезис этих пород, восстановить особенности древних бассейнов и палеогеографию региона, реконструировать органический мир прошлых биосфер. В отличие от биологических наук, материалом палеонтологии служат любые сохранившиеся в слоях пород остатки организмов и следы их жизнедеятельности. Остатки древних организмов называют «ископаемые», «окаменелости», «органические остатки», «фоссилии». Чаще всего в ископаемом состоянии встречаются скелеты организмов, их части и слепки. На лабораторных занятиях по разделу основы палеонтологии беспозвоночных студенты изучают особенности строения ископаемых остатков основных групп беспозвоночных животных и на основе определения их таксономического положения устанавливают возрастной интервал существования данных организмов и особенности среды их обитания. Полученные сведения дают основу для реконструкции палеогеографических условий формирования толщ, содержащих изучаемые органические остатки. Конечным итогом таких построений является восстановление особенностей геологических событий прошлых эпох. Целью лабораторных работ является получение студентами навыков понимания основных морфологических признаков крупных таксонов беспозвоночных (типов, классов, отрядов), а в некоторых случаях – более мелких таксонов (родов). В результате изучения раздела основ палеонтологии беспозвоночных студент должен знать признаки основных групп окаменелостей, использующихся в геологических исследованиях, а также их возраст и особенности среды обитания. Лабораторные работы опираются на знания, полученные студентами по курсу общая геология, а также на первой учебной геологической практике. В лекционном курсе по данной дисциплине приводятся основные сведения об особенностях строения скелета беспозвоночных, распространении изучаемых групп на разных временных этапах геологической истории Земли, а также состав морских, прибрежно-морских и континентальных биот. Лабораторные занятия проводятся по 7 темам, посвященным изучению основ классификации и особенностям захоронения ископаемых организмов, … Для каждого изучаемого таксона приведено описание главных морфологических признаков, которые могут быть использованы при визуальном исследовании окаменелостей. Описание сопровождается рисунками и схемами строения типичных представителей этого таксона. В результате лабораторных занятий студент должен: 1) изучить характеристику высших таксонов ископаемых беспозвоночных (морфология, образ жизни, геологическое значение), 2) научиться определению основных групп окаменелостей и их отдельных представителей, 3) научиться определять возраст пород, содержащих макрофаунистические остатки. Исходный материал для лабораторных работ
Описание морфологических признаков крупных таксонов беспозвоночных, приведенные в данном пособии. В данных методических указаниях основное внимание уделено строению твердого скелета и пояснению общих признаков основных групп ископаемых беспозвоночных животных. Необходимые сведения о строении мягкого тела, развитии и родственных связях изучаемых органических остатков студенты могут найти в рекомендуемой ниже литературе. Приведены признаки ископаемых, которые могут быть использованы при визуальном рассмотрении объектов. Более подробные сведения окаменелостей можно найти в той же литературе. Поскольку перед студентом стоит задача не только определить органические остатки, но одновременно выяснить геологический возраст и обстановку их существования, в характеристику ископаемых групп включены соответствующие пояснения. Методика проведения занятий. В начале каждого лабораторного занятия студент должен изучить хранящиеся на кафедре ИДГ эталонные (с этикетками) коллекции окаменелостей, по каждому изучаемому на данном занятии типу окаменелостей. При этом следует установить главные морфологические признаки каждого таксона и проследить их на образцах разной сохранности. Для лучшего усвоения материала следует сделать несколько схематических зарисовок и кратких описаний изучаемых объектов. Затем студент получает наборы окаменелостей для самостоятельного определения. В начале этой работы следует разобрать окаменелости по принадлежности к разным типам беспозвоночных. Потом надо разделить каждый тип на классы и провести определения с точностью до отряда или рода. Взяв окаменелость для определения, следует в первую очередь установить, что она собой представляет: целая раковина, ядро, часть раковины, отпечаток, фрагмент скелета, кусок колонии и т.п. Это помогает установить характер сохранившихся в данном объекте морфологических признаков. Далее следует рассмотреть описания и изображения изучаемых на данном занятии типов окаменелости, подобрать подходящее название и сравнить свой образец с эталонной коллекцией. Затем следует записать систематическое положение данной окаменелость и сведения о ее возрасте и условиях жизни. ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Лабораторная работа №1 Образ жизни и условия существования организмов. Классификация ископаемых организмов Цель работы: получить представление о типах сохранности ископаемых организмов, условиях захоронения и особенностях классификации, применяемой в палеонтологии. Исходный материал: коллекции скелетов, ядер, следов жизнедеятельности различных типов беспозвоночных и позвоночных, а также коллекции замещений ископаемых остатков различными минералами и соединениями. Задание: изучить признаки сохранности ископаемых остатков в виде целого скелета и его частей, наружных их отпечатков, а также внутренних ядер. Познакомиться с наиболее распространенными типами замещений. Скелет бывает внешний и внутренний в виде раковины, единого панциря, трубок и т.п. Сохранность ископаемых остатков определяется многими физико-географическими факторами. После гибели животного и разложения мягкого тела, обычно остается только твердый скелет. В процессе литогенеза внутренняя часть наружного скелета заполняется осадком (рис.1). Внутренние ядра – форма сохранности в виде естественного слепка («отливки»), образовавшегося в результате заполнения рыхлым осадком или вторичным минералом первичной полости в скелетном остатке организма. Внутреннее ядро воспроизводит его форму и размер, а также часто отражает негативно структуру внутренней поверхности.
Наружные ядра – «отливки», образовавшиеся после разрушения наружного скелета организма и заполнения полости осадком. Наружные ядра отражают размеры и структуру внешней поверхности. Существование организмов определяется биотическими (пищевые связи и взаимоотношение с другими организмами) и абиотическими (соленость, температура, глубина, характер грунта и т.д.) факторами среды обитания. Выделяются следующие типы водных бассейнов в зависимости от солености воды: нормальной солености (1,7 – 4,3%, средняя - 3,0-3,5% солей), повышенной солености (более 4,3%), пониженной солености (0,05 - 1,7%), пресная (менее 0,05%). По отношению к изменению солености выделяют стеногалинные организмы (могущие жить только в бассейнах с постоянной соленостью воды - нормальных или пресных водах) и эвригалинные (могут переносить колебания солености). В пределах морских бассейнов выделяют следующие биономические зоны – шельф, толща воды над ним называется неритовой областью, континентальный склон (батиальная область), ложе океана (абиссальная область). Для каждой из них характерен свой комплекс организмов. По образу жизниводные организмы подразделяются на – бентос (придонные жители), планктон (пассивно парящие организмы), нектон (активно плавающие организмы). Между образом жизни и средой, с одной стороны, и особенностям строении организмов, с другой, существует постоянная взаимосвязь. Изучив ее на примере ныне живущих организмов, исследователь может получить материал, позволяющий восстановить среду обитания и образ жизни вымерших организмов. Для органического мира прошлых эпох, также как для современного существует создаваемая в течение длительного времени система органического мира. Она основана на принципах сходства - родственных связях организмов и принципах иерархии – включение мелких таксонов в состав более крупных. Каждый известный организм входит в иерархическую систему классификации и записывается по его положению. Ниже приведена схема соподчиненности основных систематических единиц, принятых в палеонтологии: Царство (самое крупное объединение) Тип Класс Отряд Семейство Род Вид (самое мелкое естественное, природное объединение). Названия организмов приводятся на латинском языке и имеют международный статус. Каждая систематическая единица до рода включительно обозначается одним латинским словом – в одинарной номенклатуре. Вместе с названием таксона часто приводятся фамилия автора и год опубликования. Реально существующей единицей систематики является вид – совокупность особей, обладающих общими морфологическими, биологическими и генетическими признаками и образующих популяции с единым ареалом. Название вида записывается в бинарной номенклатуре - имеетдвойное наименование: первое слово обозначает название рода, а второе – название вида. В случаях невозможности определения вида окаменелости, но ясно название рода, к которому он принадлежит, употребляется так называемая открытая номенклатура: по латыни слово вид (species) сокращенно пишется какsp. Например название Cyrtospirifersp. надо понимать, как «вид из родаCyrtospirifer». Для точного, видового определения палеонтологических объектов требуется провести сложные исследования на образцах из разных популяций. Небольшой объем учебных часов по курсу «Основы палеонтологии» позволяет познакомиться с признаками животных только высоких систематических рангов (тип, класс, иногда отряд или семейство и род), относящихся к наиболее часто используемым для геологических целей беспозвоночным. Лабораторная работа №2 Подцарство Простейшие. Тип Саркодовые. Подцарство Многоклеточные, Примитивные многоклеточные. Типы Пориферы и Археоциаты. Цель работы:получить представление о морфологии, систематике и геологическом значении важнейших представителей типов Sarcodina - саркодовые, Porifera - пороносцы, класс Spongia, Archaeocyatha Исходный материал: эталонные и учебные коллекции ископаемых представителей данных типов, описания их морфологических признаков, приведенные в данном пособии и в рекомендованной литературе. Задание: 1 – а) изучить морфологические признаки типа Саркодовые, установить отличительные черты представителей класса Фораминиферы и отрядов фузулинида и нуммулитида; выделить родовые признаки представителей родов Schagerina, Fusulina, Nummulites; б) познакомиться с проявлением этих признаков на образцах окаменелостей разной сохранности; в) самостоятельно определить название отрядов и родов фораминифер в учебной коллекции. 2 – а) изучить морфологические признаки типа Порифер, установить отличительные черты представителей классов Губок, Склероспонгий; для склероспонгий установить отличительные черты групп Хететидоидей и Строматопороидей; выделить родовые признаки представителей родов губок Ventriculites и Astylospongia; б) познакомиться с проявлением этих признаков на образцах окаменелостей разной сохранности; в) самостоятельно определить название классов и групп губковых и родов губок в учебной коллекции. Подцарство Простейшие Protozoa (одноклеточные) Подцарство представлено животными, состоящими обычно из одной клетки. Размеры варьируют от 10 мкм до 5 см (очень редко до 10 – 15 см). Клетка простейших – целостный организм и выполняет все основные жизненные функции (обмен веществ, движение, размножение и т.п.). Тип Саркодовые Sarcodina Саркодовые – преимущественно морские простейшие, нередко обладают скелетом и имеют органоиды движения - псевдоподии (ложноножки). Псевдоподии выполняют также функции захвата пищи. Класс Фораминифера Foraminifera Класс фораминиферы многочисленный и разнообразный. К нему относятся бентосные и планктонные формы, живущие в морях, редко в солоновато-водных и крайне редко в пресных водоемах (рис.2). Фораминиферы обладают раковиной с одним или несколькими отверстиями – устьями, через которые наружу выходят длинные псевдоподии. Раковина фораминифер может быть однокамерной, двухкамерной и многокамерной. Большинство фораминифер имеет раковины с агглютинированной и секреционной стенкой. Агглютинированные раковины построены из различного минерального материала, скрепленного органическим веществом (рис. 5). Секреционные раковины (минерализованные) состоят, в большинстве случаев, из карбоната кальция, а некоторые из арагонита (рис.2 – 4 увеличено). Эти раковины наиболее широко распространены в современных морях.
 Рис.7 Основные морфологические признаки фораминифер ОтрядFusulinida РодFusulinaFischer, рис.8. Раковина секреционная, известковая, многокамерная, спирально-плоскостная, веретеновидная, обычно сильно вытянутая по оси навивания. Перегородки на всем протяжении характеризуются правильной складчатостью. Подвижный бентос сублиторальной зоны. Средний и поздний карбон. Встречаются повсеместно. Известняки, сложенные в основной массе раковинами фузулинид, называются фузулиновыми известняками. Часто используются как строительный камень. Род SchwagerinaMuller, рис.9. Раковина секреционная, известковая, многокамерная, спирально-плоскостная, шарообразная. Перегородки слабоволнистые. Ранняя пермь. Бентос. Род встречается почти повсеместно вне бореального палеоклиматического пояса.
Отряд Nummulitida Род Nummulites Lamark. рис.10. Раковина секреционная, многокамерная, спирально-плоскостная, монетовидная, обычно очень крупная, до 3 – 10 см. На гладкой наружной поверхности раковины не заметны септальные швы. На поперечном сечении видна спираль, состоящая из многочисленных оборотов, разделенных на значительное число камер. На продольном сечении можно наблюдать, как каждый последующий оборот полностью объемлет предыдущий.
Палеоген – ныне. Подвижный бентос, развиты почти повсеместно, особенно в Средиземноморском поясе. Геологическое значение фораминифер
Планктонная группа фораминифер сравнительно малочисленная и молодая. Ее представители обычно обитают в пелагиали на глубинах 0 – 300 м.
Подцарство Многоклеточные К нему относятся животные, тело которых состоит из большого числа клеток. Надраздел Примитивные многоклеточные Животные не имеют стабильной дифференциации клеток как по морфологии, так и по положению в теле животного. В мягком теле отсутствуют ткани и органы. ТИП ПОРИФЕРЫ ИЛИ ПОРОНОСЦЫ PORIFERA КЛАСС ГУБКИ Spongia Губки – одни из самых примитивных многоклеточных животных – широко представлены в геологической летописи, процветают и поныне. Губки являются морскими и пресноводными, одиночными и колониальными многоклеточными бентосными организмами. Они имеют шарообразную, кубковидную, грибовидную, цилиндрическую форму, но нередко образуют неправильной формы наросты на твердом субстрате, известны всверливающиеся губки. Размеры губок от нескольких миллиметров до 1,5 м. В современных водоемах губки обитают на различных глубинах от 0 до 5000 м и глубже. В ископаемом состоянии обычно встречаются губки с минеральным скелетом. Его элементы – спикулы представляют собой простые или сложные игольчатые образования Они могут быть рассеяны внутри мягкого тела, а могут срастаться между собой, образуя внутренний каркас – скелетную решетку (рис. 10).  Рис. 10. Типы скелетных решеток губок (увеличено). Губки получают свою пищу с током воды, проходящем через водно-сосудистую (ирригационную) систему каналов, пронизывающую тело и скелет губок. Поэтому важным систематическим признаком губок является характер и положение отверстий этой системы. Состав скелета губок бывает минеральный, органический или смешанный. Значительно реже встречаются губки с агглютинированным скелетом. Состав минерального скелета – кремневый или известковый. В зависимости от состава скелета, форме спикул и типе пространственной скелетной решетки выделяют два подкласса губок: Silicispongia (Кремневые), Calcispongia (Известковые). На занятиях по палеонтологии студенты-геологи познакомятся с представителями подкласса кремневых губок – Silicispongia (венд – современность) (Рис.11-14).
Губки являются фильтраторами. Они ведут прикрепленный образ жизни, реже свободнолежащий или всверливающийся. Род Ventriculites Mantell, рис.13 Бокаловидная губка с удлиненными отверстиями, расположенными вдоль вертикальных линий ирригационной системы. Верхний край часто отогнутый, складчатый. Центральная полость очень широкая и глубокая. От нижней части кубка отходят корневые выросты. Верхний мел.
Род AstylospongiaRoemer, рис. 14 Одиночная губка шарообразной формы без стебля. Центральная полость очень маленькая, в виде слабого углубления на вершине, от которого отходят тонкие радиальные борозды. Поверхность губки несет многочисленные мелкие поры. Ордовик – силур. Заросли известковых губок нередко входят в современных и древних состав рифов. Кремневые губки участвуют в формировании осадков типа «стеклянный войлок». Впоследствии этот осадок преобразуются в кремневые породы (спонголит, яшма, трепел, опока). КЛАСС СКЛЕРОСПОНГИИ SCLEROSpongia Современные склероспонгии – морские колониальные организмы разнообразной формы, высотой до 0,5 м, и поперечником до 1 м. Они обитают в подводных пещерах и гротах коралловых рифов на глубинах до 200 м, отчего их называют также коралловыми губками. О губковой природе представителей этого класса свидетельствуют фильтрационный способ питания через систему множества отверстий и полостей, наличие ирригационной системы и одноосных кремневых спикул. Склероспонгии существуют с ордовика – поныне. Из вымерших склероспогний наиболее распространены группы Хететоидей и Строматопорат. Ранее они рассматривались как представители типа Cnidaria. В настоящее время выяснено, что по внутреннему строению (наличию спикул и присутствию водно-ирригационной системы) хетедоидеи и строматопораты наиболее близки не к Книдариям, а к Склероспонгиям. Группа Хететоидеи Chaetetoidea. Рис.15. Хететоидеи - колониальные вымершие организмы с карбонатным скелетом. Полипняки обычно массивные, состоят из тонких параллельных или веерообразно расходящихся зооидных трубок. Диаметр трубок 0,16 – 1,2 мм, форма поперечного сечения – округлая, многоугольная или меандрически изгибающаяся. Внутри трубок зооидов развиты горизонтальные днища.
Колонии могут достигать 1 м в длину. Их форма обычно полусферическая, пластинчатая, желваковидная. Хететоиды существовали с ордовика по неоген. Группа Строматопораты StromatoporataРис.16 Строматораты являются вымершими животными, от которых в ископаемом состоянии сохраняются только известковые слоистые скелеты. Скелеты состоит из многочисленных, последовательно наслаивающихся параллельно друг другу пластин – ламин. Скелеты колоний строматопорат отличаются большим разнообразием как внешней формы, так и размеров. Они бывают массивными (желвакообразными, шаровидными, цилидрическими, пластинчатыми), ветвистыми или обрастающими. Ламины состоит из горизонтальных, вертикальных и пузырчатых элементов. Он был пронизан звездообразными пустотами – астроризами, которые не имели самостоятельных стенок. Строматопораты – донные колониальные животные, прикрепленные или свободнолежащие. Могли образовывать банки и рифы, давшие строматопоратовые известняки. Жили обычно в нормально-морских условиях, но могли выдерживать колебание солености.
Время существования: средний ордовик – палеоген. Тип Археоциаты Archaeocyathi Археоциаты являются вымершими раннекембрийскими морскими одиночными и колониальными прикрепленными организмами. Их скелет состоит из одной или двух известковых пористых стенок и соединяющих их элементов. О строении мягкого тела археоциат практически нечего не известно.Пористость стенок скелета сближает археоциат с губками. В отличие от губок скелет археоциат не спикульный, а зернистый. Химический состав стенок только известковистый. Археоциаты были фильтраторами и составляли основную часть неподвижного бентоса раннего кембрия. Размеры скелетов археоциат: диаметр от 3-5 до 300-500 мм, высота от 6-10 до 80-150 мм. Археоциаты могли быть свободнолежащими, но часто они прирастали к дну при помощи каблучка прирастания. Обычно в скелете присутствуют наружная и внутренняя стенки (рис. 17). Пространство между стенками называется интерваллюм. В нем развиваются скелетные образования: вертикальные – септы, горизонтальные – днища. Внутренняя часть скелета представляет собой центральную полость. Она обычно свободна, но иногда может быть заполнена скелетными элементами – пузырями, стерженьками и т.п. По форме существования выделяют одиночные археоциаты и колониальные археоциаты. Колонии могут быть массивными (индивидуумы срастаются друг с другом) и ветвистыми (индивидуумы отрастают друг от друга). Внешняя форма скелетов археоциат бывает тарельчатой, полусферической, бесформенной, конической, грибовидной, цилиндрической.  Рис.17. Морфологические формы одиночных и колониальных археоциат и строение одиночной археоциаты: нс – наружная стенка, вс – внутренняя стенка | ||||||||||||||||||||||||||||
