IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
О палеонтологических находках Кыштырлинского карьера на территории Тюменской области
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я с детства интересовалась палеонтологией. Начнем с того, что же такоепалеонтология? Это наука об ископаемых останках растений и животных, которая пытается восстановить по найденным останкам их внешний вид, биологические особенности, способы питания, а также восстановить на основе этих сведений ход биологической эволюции. Палеонтологи исследуют не только останки животных и растений, но и их окаменевшие следы. И я ещё узнала о существовании такого её раздела как палеоэкология. Эта наука изучает мир организмов геологического прошлого и среду их обитания. Подобно тому, как современная экология ставит перед собой те же задачи по отношению к ныне живущим организмам. Моим вдохновителем была первая женщина палеонтолог Мэри Эннинг. Она родилась в 1799 году в Великобритании. В 11 лет она увлеклась палеонтологией. Это увлечение переросло в серьезную научную работу и она стала известна целым рядом открытий. Её работы способствовали коренным изменениям в научном представлении о доисторической жизни и истории Земли.
Мне всегда было интересно, как ученые составляют картину истории жизни на нашей планете по окаменевшим остаткам ископаемых растений и животных. И вот мне представилась возможность попытаться проникнуть в тайну древнейшей истории нашей планеты, притронуться к окаменелым остаткам существ, живших много миллионов лет назад. Летом 2019 года я узнала, что можно отправиться в палеонтологическую экспедицию на территории Тюменской области (см. фото 1, стр.15) в Кыштырлинский карьер и почувствовать себя археологом.
Немногие знают, что 40 млн лет назад на просторах Западной Сибири плескалось огромное море. На территории этого моря процветала тепловодная жизнь. Это море напоминало нынешнее Черное море по климату и даже по очертаниям. Это море простиралось и на территории современной Тюменской области. Кыштырлинский карьер как раз и является единственным объектом в Тюменской области, где обнажены очень древние слои, которые когда-то и были дном древнего моря.
Данное исследование актуально в связи с тем, что изучение мира прошлых геологических эпох и закономерностей его развития имеет большое значение для понимания картины современного органического мира.
Объект исследования – история появления останков доисторических морских организмов на территории Кыштырлинского карьера, Тюменской области.
Предмет исследования– происхождение и особенности морских отложений, обнаруженные при обнажении Кыштырлинского карьера во вскрытых породах эоценового периода.
Гипотеза исследования – останки морских организмов появились в отвалах Кыштырлинского карьера из-за существования в древности на территории карьера Тюменского моря.
Целью проекта является – определить происхождение морских отложений и морских организмов на месте Кыштырлинского карьера.
Задачами проекта являются:
Исследовать условия обитания ископаемых организмов Кыштырлинского карьера.
Рассмотреть особенности ископаемых организмов, обнаруженных на территории Кыштырлинский карьера.
Классифицировать останки, найденные на территории Кыштырлинского карьера.
Методы исследования использовались следующие:
– геологическая экспедиция на Кыштырлинский карьер в июне 2019 года;
– непосредственное изучение самих ископаемых и минералов, найденных во время экспедиции, используя научную литературу и справочники;
– эмпирический (основанный на опыте, изучении фактов, опирающийся на непосредственное наблюдение, эксперимент), а также исследование предметов и останков флоры и фауны, обнаруженных в обнаженных слоях карьера, добытых при раскопках.
Исследовался также опыт других палео-экспедиций в Кыштырлинский карьер [3].
1. Значение Кыштырлинского карьера для исследования палеонтологического прошлого Тюменской области.
Кыштырлинский карьер находится на 31 километре дороги Тюмень-Ялуторовск, в окрестностях посёлка Винзили, точнее – на пути микро-речки Кыштырла, потому и называется Кыштырлинским карьером. Есть водопады, но отчасти они рукотворные, - из-за карьера, конечно. И вода в них из настоящей речки Кыштырлы, поперёк русла которой когда-то и вырыли этот гигантский карьер (см. фото 2, стр.16). Так что там всегда будет местами и сыро, и топко, и водоёмы не пересохнут.
В настоящее время в этом карьере добывают керамзитовые глины для кирпичных заводов и он является самым крупным в регионе. Кыштырлинский карьер хорошо просматривается из космоса (см. фото 3, стр.16). Он по праву является стратегическим объектом, потому охраняется не только высоким забором, но и вооружённой охраной.
В процессе разработки карьера при добыче глины часто встречаются фрагменты окаменелостей и это снижает качество глины и на кирпичных заводах идёт в отвал. Этот, так называемый, «брак» заинтересовал музейных специалистов и руководителей Кыштырлинского карьера (см. фото 4, стр.16).
Когда мы прибыли с экспедицией на карьер, то меня очень впечатлил его размер. Это была огромная яма с крутыми склонами, по которым нам предстояло пройти. По периметру карьер около 3 километров. На срезе склонов виднелись пласты голубой глины (см. фото 5, стр.16) . Эти склоны высотой с 5-ти этажный дом!
Я даже испугалась: «Смогу ли я пройти такое большое расстояние?» Ведь придется еще преодолевать речку Кыштырла вброд по глинистой почве. Но когда началась поисковая работа, ты забываешь о расстоянии и трудностях. Желание найти ископаемое движет тобой.
Кругом такая красота! На дне карьера озёра голубого цвета из-за глины, очень чистые, в которых отражается небо. А останки моллюсков, окаменевших деревьев и порой ещё непонятных находок прямо под ногами. Весенние воды размывают склоны и окаменелости морского дна выходят наружу. Всё складываешь в рюкзак и несёшь на себе. Труд археолога-палеонтолога нелёгок!
Все обнаруженные находки нужно отмыть и определить – что это за останки? Для этого необходимы справочники. Я так и делала. Пользовалась «Кратким определителем ископаемых-беспозвоночных.», энциклопедиями.
Довольно часто встречаются останки моллюсков, гастропод, зубы акул и панцыри крабов. Моллюски целыми стайками, очень плотными находятся в окаменевшем иле древнего моря.
Трудно передать те ощущения, когда прикасаешься к артефактам, которым 40 миллионов лет!!!
Почему же эти ископаемые находятся здесь? Ответ прост - на обнажении карьера вскрыты породы эоценового возраста, на которых возлегают отложения четвертичного периода. Эти пласты богаты многочисленными окаменелыми останками доисторических существ.
Рассмотрим подробнее те периоды, когда существовали эти животные и моллюски и что происходило с планетой Земля.
1.1.Климат эоценового периода на территории Западно-Сибирского бассейна (территория Тюменской области)
Название «эоцен» в переводе с греческого означает «новый рассвет» (55-35 млн. лет назад). Знаменательна данная эпоха тем, что именно в это время на земле стали впервые появляться древние предки млекопитающих, живущих в наше время, к которым можно причислить и приматов, к коим относится человек. Также в самом начале эоцена случилось резкое кратковременное потепление. В эоцене основные массивы суши начали понемногу принимать положение, близкое к тому, которое они занимают в наши дни. Климат эоцена был мягким и теплым, на суше было мало саванн и много джунглей. Биосфера Земли окончательно оправилась от катастрофы, приведшей к вымиранию динозавров (см.рис.5, стр.17).
В течение всего эоцена воды Мирового океана изобиловали различными видами планктона – плавучей массы, образованной мириадами крохотных животных и водорослей. В океанских глубинах появились новые виды моллюсков, а также ракообразные, вроде крабов и раков-отшельников. Большинство моллюсков – улитки. Довольно много развилось двустворчатых моллюсков, многие из них относятся к современным родам. Кругом было множество костных рыб любых форм и размеров. Хрящевые рыбы в эоцене - акулы. Самый большой отряд эоценовых акул – это «классические» торпедообразные акулы с большими пастями, сюда входит, в частности, тигровая акула, этот род появился как раз в эоцене. Скаты в эоцене распространились не то чтобы широко, но перестали быть полувымирающей диковинкой.
На карте Земли эоценового периода (см.рис.6, стр.17) хорошо видно, что вся теперешняя Тюменская область находилась под толщей моря. С точки зрения геологии Кыштырлинский карьер в разрезе представляет собой три слоя. Два самых нижних и являются слоями эоценового периода. Верхний слой – отложения самого позднего периода – четвертичного, нанесенного ледником.
Самый нижний слой эоцена - мощностью около 7 метров состоит из голубой глины, наполненной остатками двустворок и гастропод, частично полости раковин выполнены халцедоном (камень, состоящий из волокон, является вариациями кварца и бывают разными по цвету и узорам). Фауна представлена зубами акул, кораллами, гастроподами и двустворками [ 1, 2].
Верхний слой эоцена мощностью в 10 метров состоит из глин серо-голубоватых и зеленовато-серых. Глины так же содержат массу зубов акул, скатов и остатки костистых рыб, отмечаются остатки рептилий [1,2].
1.2.Климат четвертичного периода на территории Западно-Сибирского бассейна (территория Тюменской области).
В четвертичный период существования Земли почти вся территория Западно-Сибирской низменности покрыта льдами. Эти ископаемые льды перекрывают слои с теплолюбивой флорой и фауной. Отложениях этого периода содержат морскую, солоновато-водную и пресноводную флору и фауну, характерные для сравнительно глубоководного арктического бассейна. Продолжительность четвертичного периода оценивается в несколько сотен тысяч - миллион лет.
В Западной Сибири во времена оледенения (150 тыс. лет назад) море захватило всю северную часть низменности. Море отступило только спустя 60-70 тыс. лет назад. За ничтожное с геологической точки зрения время огромная территория испытала подъем на 300метров (см.рис.7, стр.18).
Четвертичный период длится до сих пор, он молод и подвижен. При нём произошло общее поднятие территории, многократные оледенения, изменение уровней в морях, появление человека. На Кыштырлинском карьере это самый верхний слой, состоящий в основном из песков и суглинков, мощностью слоя 3 метра. Этот слой образован сравнительно недавно. Глины местами огипсованы (см. фото 8, стр.18). Причем гипс часто наблюдается в виде кристаллов, иногда очень крупных, и щёток [1,2].
Таким образом, особенности отложений во всех слоях эоцена и четвертичного периода позволяют восстановить некоторые палеоэкологические параметры условий обитания ископаемых организмов. Нижние слои формировались в более глубоководной обстановке, о чем свидетельствуют обеднённость фауны хрящевых и костных рыб, наличие глубоководных форм беспозвоночных. Верхние же слои формировались в условиях мелководья и в них отмечается большое наличие зубов акул, крабы и остатки рептилий, что говорит о нормальной солёности бассейна с мягким грунтом.
2.Особенности ископаемых организмов, обнаруженных на территории Кыштырлинский карьера
2.1.Древние двустворчатые моллюски (мягкотелые)
Моллюски – высокоорганизованные беспозвоночные животные. Это - более 200000 современных и ископаемых видов, обитавших и обитающих в морских и пресноводных бассейнах, а также на суше. Именно двустворчатые моллюски обитали в море на территории нынешней Тюменской области в эпоху эоцена (см фото 9, стр.19). Известковые раковины моллюсков разнообразны по форме, размерам и строению. Тело подразделяется на туловище и мускульную брюшную часть – ногу.
Кыштырлинский карьер является основным объектом таких находок. Древние двустворчатые моллюски находились на крупных окаменевших кусках морского дна, и барельефами красовалось сразу по нескольку раковин. В грунте, размытом вешними водами была найдена крупная двустворчатая раковина, что торчала из окаменевшей глыбы. Кстати, сейчас она украшает витрину магазина «Легенды Сибири» торгового центра «Галерея Вояж» города Тюмени.
2.2.Гастропода-брюхоногий моллюск
Брюхоногие моллюски или гастроподы - наиболее многочисленный класс типа моллюсков , к нему относится почти 100 тысяч видов - вымерших и современных. Обитают они в морских, солоноватых и пресных водах, а также на суше. Наземные формы это - улитки и слизни. Слизни в процессе эволюции раковину утратили вообще. Раковины морских гастропод спирально закрученные, иногда с шипами. Размеры их от 2-3 мм до десятков см. Мягкое тело животного, находящееся внутри раковины, состоит из головы, туловища и расположенной на брюшной стороне широкой «ноги». Раковина брюхоногих всегда представлена одной створкой, которая может быть колпачковидной, спирально-плоскостной. Судя по всему, это очень древний класс моллюсков (см. фото 10, стр.19).
Гастроподы многочисленны в морских отложениях всех эпох, но сохранность их в ископаемом состоянии может существенно различаться. В глинах можно найти перламутровые раковины удивительной сохранности, выглядящие так, будто вчера, а не несколько десятков миллионов лет назад они лежали на дне моря. Дайверами в озерах Кыштырлинского карьера были найдены две раковины весьма необычного вида, с острыми рогами-отростками по бокам (см. фото 11, стр.19). На Кыштырлинском карьере обнаружено огромное количество гастропод, плотными стайками сконцентрированных в окаменевшем иле (см. фото 12, стр.19).
2.3. Фауна хрящевых и костных рыб, рептилий и скатов
В толще нижнего и верхнего отдела эоцена Кыштырлинского карьера обнаружены остатки зубов акул и скатов (см. фото 13, стр.20). Это довольно редкая находка. Акулы и скаты – очень большая и разнообразная группа, появившаяся в девоне и дожившая до наших дней. Сейчас их насчитывается около 1000 видов. Живут практически исключительно в соленых водоемах.
В Каштырлинском карьере выявлены остатки:
- Эласмобранхии(акулы и скаты)-это одна из основных групп хрящевых рыб , скелет которых состоит из хряща. Хрящ – это довольно мягкая ткань, поэтому крайне редко сохраняется в ископаемом состоянии. Зубы, напротив, состоят из более прочного материала, — именно поэтому зубы акул и скатов достаточно частые находки в палеонтологической летописи. Первые эласмобранхии появились 400 млн лет назад. Они представляли собой небольшие акулообразные существа с длинными спинными шипами и довольно примитивно устроенными зубами. Зубы эласмобранхий того времени были двух видов — дробящие или многозубчатые. На данной территории присутствуют во многих отложениях и могут служить индикатором возраста вмещающих пород.
Интересная находка позвоночника акулы была сделана в карьере(см. фото 14, стр.20). Это при том, что у неё позвонки хрящевые, и обычно никогда не сохраняются. Находка мирового уровня, не меньше!!!
-Предков тигровых песчаных акул, особо широко распространенных в слоях эоцена данного карьера (см фото 15, стр.20).В настоящее время песчаные тигровые акулы распространены, в основном, в теплых климатических поясах, особенно много их у Австралийских побережий. Следует отметить оригинальный метод поддержания плавучести, используемый этим видом акул — глотание воздуха и задержание его в желудке. Эти акулы практически не изменились со времен эоцена.
-Гребнезубых акул, к которым относятся и семижаберные. Эти акулы считаются одними из самых древних представителей акул, доживших до наших времен. Это примитивные творения. Их длинные стройные тела по сей день сохраняют признаки самых древних видов: шесть или семь жаберных щелей и один спинной плавник, сдвинутый к хвостовой части туловища. Из множества известных нам сейчас акул ни одна не напоминает своих доисторических предков, так как гребнезубые акулы. Эти рыбы плавали еще в доисторических морях(см. фото 16, стр.21).
- Предков «Морского ангела» - одного из видов акул, принадлежащих к отряду скватинообразных (см. фото17, стр.21). Всех представителей этого отряда отличает широкое сплющенное тело, огромные грудные и брюшные плавники (из-за которых они и получили свое «ангельское» название) и короткая морда. Длина его тела может достигать 2,5 метров, а масса тела составляет около 70 килограммов. Окрас буроватый, с темными пятнами (см. рис 18, стр.22).
- Предков ската. Вид хрящевых рыб семейства орляковые скаты. Эти скаты обитают в тропических водах западной Атлантики. Встречаются на глубине до 180 м. Грудные плавники этих скатов срастаются с головой, образуя ромбовидный диск, ширина которого превосходит длину. Характерная форма плоского рыла напоминает утиный нос. Длинный тонкий хвост. Окраска ровного шоколадного или серо-коричневого цвета (см. фото 19, стр. 22).Так как скелет этих рыб состоял их хрящей до наших времен сохранились только останки зубов, по которым и определяют тот или иной вид ископаемого (см. фото 20, стр.22).
В настоящее время учеными-палеонтологами был решен вопрос, связанный с происхождением и развитием скатов. Один из видов акул постепенно отделился и в результате стал эволюционным основанием для рождения нового отряда морских животных, представители которого спустя много тысячелетий были названы шестижаберными скатами.
Изучив найденные остатки зубов акул и скатов, остатки моллюсков — одних из самых распространенных окаменелостей в Кыштырлинском карьере можно сделать вывод, что у хрящевых рыб зубы изменялись значительно быстрее внешности их обладателей. По ним можно точно проследить их эволюцию. Появившись сотни миллионов лет назад рыбы быстро умножили свои виды, со временем некоторые представители которых стали играть роль морских супер-хищников в современных морях. До сегодняшнего дня акулы и скаты сохранили эту нишу. Это еще раз доказывает их успешность и высокий уровень биологического прогресса.
Заключение
Найденное в Кыштырлинском карьере большое количество окаменелостей, в частности зубов акул, скатов, раковины моллюсков, черепах и останки окаменелых деревьев свидетельствует о том, что окаменелые останки принадлежат животным, которые существовали в палеозое эпоха эоцена (55–35 млн. лет назад).
Учитывая вышесказанное, можно предположить, что на данный момент времени (эоценовый период палеозоя) многие животные уже существовали в том же виде, что и в настоящее время. Кроме того, наличие среди окаменелостей останков морских костных рыб и акул, морских моллюсков свидетельствует о том, что во времена палеогена на территории Тюменской области было море.
Таким образом, одно из удивительных и загадочных мест в Тюменской области – Кыштырлинский карьер является крайне интересным геологическим объектом. Отложения которого позволяют восстановить условия обитания ископаемых организмов. Этот карьер пока является единственным обнажением палеогена на территории юга Тюменской области.
Его исследование имеет важное значение, так как проблема эволюции органического мира является в значительной мере проблемой экологической, а именно палеоэкологической. Эволюция органических форм происходит под влиянием внешних и внутренних факторов. Познание внешних факторов, действовавших на организмы геологического прошлого, является одной из задач палеоэкологии.
Список использованных источников:
1. Бондаренко О.Б.Михайлова И.А. Краткий определитель ископаемых-беспозвоночных./ Под ред. В.Н.Шиманского. 2-е издание, дополненное и переработанное. М.: Недра, 1984. 536 с.
2.Журнал «Нефть и газ», №4, 2017 год, Тюмень// Тюменский индустриальный университет, С. 20-26.
https://doi.org/10.31660/0445-0108-2017-4;
3. Ситников П.С. На дне «Тюменского» моря // Ж. «Свой дом», 07-08'14. С. 62-64.
4. Ситников П.С. Морские сувениры… из Тюмени // «Тюменские известия», № 105 (6471) от 18.06.2016. С. 7. http://www.t-i.ru/article/new/7145 .
5. Сейвиор Пиротта. Кости и окаменелости // Серия «Загадки Земли». М.: «РОСМЭН», 1999. 50 с.
6. http://dostoyanieplaneti.ru/40-dolina-sharov
7. http://www.nashgorod.ru/news/news89577.html
8. https://cloud.mail.ru/public/KR6a/jiqP1X8iD
9.http://paleotema.com
10.http://ianimal.ru
11.http://sibac.info
12.http://scharks.ru
Фото 1. Я на раскопках в Кыштырлинском карьере и мои «трофеи», лето 2019 год.
Фото 2. Речка Кыштырла размывает Фото 3. Вид карьера с высоты птичьего полёта.
стенки карьера, обнажая ископаемые.
Фото 4. Экспонаты Тюменского краеведческого Фото 5. На отвалах карьера.
музея, добытые в Кыштырлинском карьере.
Рис. 6. Пейзаж эоценового периода.
Рис. 7. Карта мира эоценового периода.
Рис.8. Карта оледенения четвертичного периода на территории нынешней России.
Фото 9. Кристаллы гипса из карьера.
Фото 10. Доисторический двустворчатый моллюск с Кыштырлинского карьера.
Фото 11. Гастропода- брюхоногий моллюск Фото 12.Гастроподы со дна озера.
Фото 13. Кусок окаменевшего ила с гастроподами.
Фото 14. Зубы ископаемых акул.
Фото 15. Часть позвоночника акулы, эоцен.
Фото 16. Зуб самого многочисленного в Западно-Сибирском эоценовом бассейне вида акул. Данный зуб (длина 2,5 см.) принадлежал акуле средних размеров. Возраст: верхний эоцен.
Фото 17. Гребнезубая семижаберная акула, нижний боковой зуб. Эоцен
Фото 18. Зубы доисторической акулы (морского ангела) скватинообразных.
Фото 19. Вид «Морского ангела» в наше время. Фото 20. Скат-орляк.
Фото 21. Зубы ската, найденные в карьере.