IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Окаменелости - свидетели прошлого Забайкалья
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Жизнь на нашей планете зародилась более трёх миллионов лет назад, и в геологической истории Земли за это время выделились разные периоды. Для каждого из них характерны свои растения, птицы, животные и рыбы.
Наше Забайкалье не исключение: его природа пережила и ледниковый период, и глобальное потепление. Мне захотелось окунуться в прошлое, подробней изучить флористическую составляющую природного памятника «Красная горка», расположенного в 15 км от Читы.
Мной было изучено 20 образцов каменного материала с отпечатками растительных остатков, собранных на местонахождени «Красная горка». Проведено определение растительных остатков по морфологическим признакам: папоротники, мхи, хвойные - до рода, гинкговые - до вида. Сделана попытка реконструкции климата и условий формирования угленосных отложений Черновского месторождения.
Научно-исследовательская работа
Биология
ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования: отпечатки растительных остатков с местонахождения «Черновские копи».
Гипотеза: предполагаю, что на территории месторождения раньше находилось озеро с заболоченными берегами. Долина являлась болотным лесом и состояла из гингковых с подлеском из папоротников, хвощей, плаунов, мхов и беннеттитов. На склонах, окружающих местность, произрастали хвойные деревья с редкими чекановскиевыми. Климат был достаточно тёплый и влажный с выраженной сезонностью.
Цель: узнать информацию о Черновском буроугольном месторождении, поработать с растительными остатками, найденными на нём. Составить сравнительную характеристику, катену и рисунки для конкретного представления леса мезозойского периода.
Задачи:
• изучить литературу, видовое разнообразие растительных остатков Черновского буроугольного месторождения
• ознакомиться с геохронологической шкалой, геологической картой Забайкалья;
• научиться пользоваться определителями древних растений и приборами для микроскопического изучения морфологических признаков растений;
• составить катену, фотоопределитель родов и видов растений.
Методы исследования:
• Лабораторно-практический
• Реферативно-аналитический
• Методы наблюдения и описательный
Геологическая карта – карта, отображающая на топографической основе геологическое строение определенного участка внешней поверхности земной коры. На геологической карте изображается распределение на земной поверхности различных геологических образований. В основу составления геологических карт положен следующий метод: на карте условными знаками (краской, штриховкой, буквенными индексами и др.) показывается распространение осадочных пород различного возраста (породы одного и того же возраста изображаются одним цветом), магматических пород и разрывных тектонических нарушений. По форме границ на карте судят о геологических структурах, условиях залегания, соотношениях горных пород и о поведении пластов на глубине (Приложение 1, 2).
Древнейшей геологической картой, дошедшей до нашего времени, считается Туринская папирусная карта, созданная около 1 150 г. до н. э. в Древнем Египте.
В 1683 году Мартин Листер (Martin Lister) предложил Лондонскому королевскому обществу обозначать на картах почвы и минералы. Это считается моментом рождением геологической съёмки и геологических карт.
В 1815 году английским геологом Уильямом Смитом впервые опубликована карта, отображающая геологическое строение целого региона – Геологическая карта Англии и Уэльса. Его карта содержит упорядоченные горные пласты, выделенные по содержащимся в них остаткам древних растений и животных.
Зарождение геологической картографии в России связано с организацией Петром I в 1703 году Приказа Рудокопных дел. Приказ ведал «рудосыскным делом», подготовкой сведущих людей, отводом мест, постройкой рудников и заводов, учетом добычи и выплавки, штрафами и наказаниями за нерадивость в горной части» (Приложение 3).
«Рудосыскное дело» в Забайкалье началось за четверть века до этого указа и в 1976 г. в Приаргунье уже был выплавлен первый свинец. Восточное Забайкалье было и остается крупнейшим источником важнейших видов минерального сырья в России. По объему разведанных балансовых запасов оно занимает одно из ведущих мест в стране. Здесь впервые в России добыты флюорит, молибден, вольфрам, олово, серебро, золото, висмут, торий. В 18–19 веках наш регион был крупнейшим поставщиком ювелирных и поделочных камней. Не зря Восточное Забайкалье называют колыбелью горно-рудной промышленности страны (Приложение 4). Геологическое картографирование является основным методом поисков полезных ископаемых.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАБАЙКАЛЬЯ
Для Забайкалья российскими геологами в 1789–1794 гг. составлена первая в мире геологическая карта, охватывающая площадь в 35 000 квадратных верст.
Современная геологическая карта Забайкальского края выглядит так (Приложение 5). На разноцветном фоне карты, который соответствует древним геологическим образованиям, отчетливо видны вытянутые в северо-восточном направлении структуры светло-зеленого цвета, отвечающие нижнемеловым отложениям, которые сформировались в межгорных впадинах 145–125 млн лет назад и вмещают месторождения углей. В районе г. Чита такая впадина носит название Читино-Ингодинской. В ней расположены месторождения бурых углей Черновское и Татауровское.
Ископаемый уголь – это твердое горючее, образовавшееся из спрессованных растительных остатков и микроорганизмов в результате их биохимических и физико-химических изменений. Для образования угля необходимо благоприятное сочетание нескольких факторов: накопление растительной массы, определенных климатических условий, равнинного заболоченного рельефа, где стоячая вода, бедная кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. В общем процессе углеобразования выделят две фазы: торфоутворения - превращения исходного материала в торф (или сапропель - гнилостный ил), углефикации - последовательное преобразование торфа (сапропеля) в бурый уголь, а при дальнейшем развитии этого процесса: бурого угля в каменный, а каменного в антрацит.
РАСТИТЕЛЬНЫЕ ОСТАТКИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПАМЯТНИКА ПРИРОДЫ «ЧЕРНОВСКИЕ КОПИ»
Памятник природы «Черновские копи» (Красная горка) – расположен в Читино-Ингодинской впадине, в районе Черновского буроугольного месторождения, на левом берегу реки Жерейка (северная окраина пос. Черновские), в 15 км к юго-западу от г. Чита. «Красная горка» представлена обожженными при подземном пожаре углей песчаниками и алевролитами бурой, красно-коричневой, желтовато-красной окраски. В алевролитах (спрессованных песчанистых глинах) обнаружены многочисленные отпечатки остатков растений, произраставших в то далёкое время, когда накапливались эти осадки (Приложение 6).
Первые сведения о растительных остатках из Черновского месторождения угля опубликованы в статье В. Зверева, вышедшей в 1918 году. В Черновском буроугольном месторождении палеоботаниками в разные годы определены хвойные родов Pityophyllum, Podozamites, Stenorachis, Brachyphyllum, Schizolepis. Ixostrobus. Кроме того, встречаются многочисленные листья гинкговых: Ginkgo, Sphenobaiera, Baiera, Pseudotorellia, реже фрагменты папоротников Coniopteris, Birisia, Cladophlebis, беннеттитовPterophyllum, чекановскиевых Czekanowskia, Phoenicopsis и другие растения.
Результаты палеоботанического исследования углей позволяют установить природу исходных материалов, их генезис и возраст. Палеоботаником Е. В. Бугдаевой (Биологический институт СО РАН, г. Владивосток) современными методами (изучение кутикул листьев непосредственно из углей) установлены растения-углеобразователи: Sphenobaiera sp., Pseudotorellia transbaikalica Bugd. и Phoenicopsis cf. papulosa Samyl.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Автором работы изучено 20 образцов каменного материала с отпечатками растительных остатков, собранных на местонахождении «Черновские копи». Проведено определение растительных остатков по морфологическим признакам. Папоротники, мхи, хвойные определены до рода, гинкговые до вида. Результаты исследования представлены ниже.
Папоротники, хвощи, плауны, мхи
Эти растения схожи по своему строению с представителями современной флоры. Их можно встретить во многих частях нашей планеты. Но особенно часто встречаются они в тенистых, влажных местах.
|
Coniopterissp. |
Папоротники – реликтовые растения, они появились более 350 млн лет назад, став предшественниками семенных видов. Но те папоротники, что растут сейчас, - это лишь остатки богатого царства, населявшего нашу планету миллионы лет назад. Большинство этих красивых древних растений вымерли из-за изменения климата вместе с динозаврами. Большинство папоротников любят влажный и тёплый климат, они предпочитают расти в тенистых лесах, возле водоемов, в сырых и влажных местах, болотах, оврагах, у солоноватых озер; реже встречаются в горных лесах. Тело папоротника представлено корнем, стеблем и рассеченными листьями, которые называются вайи. |
|
|
Плауны – многолетние, травянистые, вечнозеленые растения. Среда обитания: хвойные и смешанные леса (почва, стволы и ветви деревьев). Стебли у плаунов прямостоячие, свисающие или стелющиеся. Корни боковые и придаточные, стебли и корни ветвятся. Стебель и боковые ветви покрыты мелкими зелеными чешуйками листьями. |
||
|
В настоящее время хвощи – это травянистые растения, которые обитают в широколиственных лесах, на влажных лугах, болотах преимущественно Северного полушария. Стебель у хвоща неветвящийся, членистый, состоит из узлов и междоузлий. В узлах располагаются мутовки чешуевидных листьев и тонких членистых ветвей. Нижняя часть растения – корневище и тонкие придаточные корни. |
||
|
Muscites sp. |
Мхи относятся к высшим растениям. Однако это наиболее древняя и просто устроенная группа. При этом моховидные очень разнообразны и многочисленны и уступают по количеству видов только цветковым растения. Подавляющее число мхов являются многолетними растениями, их высота от нескольких миллиметров до 20 см. Мхи растут только в хорошо увлажняемых местностях. |
|
Хвойные
Имеют широкое географическое распространение, но преобладают в северных флористических областях. Ископаемые остатки хвойных преобладали на болотистых почвах и являлись углеобразователями. Некоторые представители хвойных произрастали по берегам рек и в условиях сухих возвышенностей.
|
Pityophyllum sp. |
К роду Pityophyllum относятся хвойные с длинными, узкими, линейными листьями, 1–5 мм шириной, с единственной продольной жилкой. Они напоминают современные сосновые, которые произрастают в сухом и умеренном климате. |
|
Podozamites sp. |
К роду Podozamites относятся хвойные растения, имеющие длинные, широкие листья с параллельным жилкованием. Они произрастали во влажном и умеренном климате. |
|
Brachyphyllumsp. |
Brachyphyllum – мелкие деревья или кустарники. Листья чешуевидные, в очертании почти всегда треугольные, длиной 1,5–1,7 мм, прижатые к оси побега. Отличие данного вида от других хвойных состоит в незначительной длине листьев и «прижатости» их к оси побега. |
|
Stenorachissp. |
Stenorachis – это шишки хвойных растений. Возможно, рода Pityophyllum. |
Гинкговые
Наиболее многочисленны среди растений Черновского буроугольного месторождения гингковые (Ginkgo, Baiera, Pseudotorellia, Sphenobaiera).
|
Baiera sp. |
Листья черешковые, полукруглые или ширококлиновидные. Пластинка листа рассечена до основания на две части, которые многократно разделены на узкие линейные сегменты. Жилкование дихотомически веерное. В конечных долях проходит 1-2жилки. |
|
Sphenobaiera sp. |
Листья расположены пучком на верхушке укороченного побега. Длина листьев5–15 см. Листовые пластинки клиновидно суженны у основания и закруглённы к верхушке. Они повторно разделены на лентовидные доли. В основание листа входят две жилки, которые далее дихотомируют и идут параллельно краям пластинок. |
|
Pseudotorellia sp. |
Листья линейные, ланцетовидные. Длиной 3–7 см. К верхушке широкозакруглённые, к основанию постепенно черешковидносуженные. Жилки дихотомируют у основания и далее идут параллельно краю листа. В конечных долях проходит более одной жилки. |
Род Ginkgo представлен нескольким видам.
|
Ginkgo concinna Heer |
GinkgosibiricaHeer |
GinkgolepidaHeer |
|
Листья длинно-черешковые, небольших или средних размеров. Листовая пластинка глубоким разрезом разделена на 2 приблизительно симметричные половины, каждая из которых разделяется еще на 2–3 части. Таким образом, пластинка разделена на 12–16 конечных долей. Конечные доли узкие, имеют 1,5–2,2 мм в ширину. Разветвление жилок происходит почти на одном уровне с разветвлением пластинки |
Листья полукруглые или широко клиновидные, узколопастные. Черешок в длину 5–5,5 см, в ширину примерно 1–1,5 мм. Средний вырез, разделяющий листовую пластину на 2 части, очень глубокий, доходит до верхушки черешка. В листе 6–8 долей, в каждой 5–8 жилок, параллельных краям долей. Конечные доли – 5–6 мм в ширину. Доли обычно не более 1 см в ширину. |
Листья длинно-черешковые, полукруглые или широко клиновидные. Пластинка до 5,5–6 см в длину и до 10 см в ширину, разделена на 6–16 лопастей. Средний вырез очень глубокий, захватывает верхушку черешка. Конечные лопасти линейно-ланцетные, с узкими закруглёнными верхушками, достигают 3,5–5 мм в ширину. В конечных лопастях проходят 4–5 параллельных жилок. Жилки тонкие, ветвятся на уровне разделения лопастей. |
Гинкговые – вымерший класс, единственным современным представителем которого является гинкго двулопастный (Ginkgo biloba), что по латыни означает «серебряный абрикос». Он был обнаружен в Японии и описан в 1712 г. голландским врачом Е. Кемпфером. Это листопадное дерево высотой до 40 м и диаметром до 3 м. Оно имеет мощный ствол с коричневой грубой корой, который переходит в раскидистую или пирамидальную крону.
|
Ginkgo biloba L. |
|
Удивительные листья нежно зелёного цвета с волнистыми краями и полуразделённые на две лопасти, похожи на веера японок и располагаются на тоненьких длинных черешках. Растение двудомное, но различить женские и мужские особи можно лишь спустя тридцать лет, когда дерево начинает цвести. На мужских растениях развивается пыльца, переносимая ветром на семязачатки женских особей. Серебристо-жёлтые семена, с зародышем внутри к осени опадают, издавая неприятный запах.
В настоящее время в диком виде растение произрастает только в двух районах восточного Китая. Наиболее распространён вблизи провинции Аньхой, неподалёку от Шанхая. На этой территории преобладает влажный субтропический климат. Годовая температура около +16ºC. Коэффициент увлажнения равен единице, а осадков в год выпадает примерно 1 000 мм. Многие жители нашей страны, особенно в Подмосковье, хотят вырастить гинкговые у себя на участке. Но, к сожалению, это невозможно, так как на территории нашей страны преобладает резко-континентальный климат с недостаточным для гинкго увлажнением.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Многообразие растительных остатков в Черновских копях, состоящих из листьев, побегов, шишек, семян, позволяет утверждать, что 145–125 млн лет назад в районе Читы располагалось озеро c заболоченными берегами, окружёнными густым гинкгово-хвойным лесом. Захоронения растительных остатков здесь наблюдаются в виде листопадов, без следов транспортировки, т. е. на месте их произрастания. Обилие остатков флоры позволяет реконструировать катену – смену растительных сообществ от долины к водоразделу (Приложение 7): долинный болотный лес, состоящий из гинкговых родов Ginkgo, Pseudotorellia, Sphenobaiera, Baiera, с подлеском из папоротников Coniopteris, Birisia, Cladophlebis, в меньшей степени хвощёвых –Equisetites и беннеттитов –Pterophyllum. В самом нижнем ярусе леса произрастали мохообразные рода Muscites,в прибрежных заводях – хвощи и плауны. Выше по склону гинкговые сменялись хвойными лесами с Pityophyllum, Podozamites, Brachyphyllumи редкими чекановскиевымиCzekanowskia,Phoenicopsis.
Вместе с растительными остатками в Черновском месторождении угля встречены многочисленные остатки насекомых. Палеоэнтомологи считают, что большая их часть представлена водными обитателями: прямокрылые, поденки, домики ручейников, веснянки, вислокрылые. Остальные: стрекозы, жуки, водные клопы и др. найдены в единичных экземплярах (Синиченкова,2005). Водные насекомые – обычные обитатели озер, но с движущейся водой, которая приносит пищу. Веснянки обычно обитают в ручьях и речках. Реже в захоронениях встречаются остатки пресноводных двустворчатых моллюсков и остракод (мелких усоногих рачков) – обитателей прибрежных зон мелких озер, единичные рыбы (Приложение 9).
Благодаря всем вышеперечисленным факторам, мы делаем вывод о том, что в раннемеловое время (145–125 млн лет назад) на территории Забайкалья был достаточно тёплый и влажный климат, а в районе Читино-Ингодинской впадины находились озера с рыбами, двустворчатыми моллюсками, усоногими рачками и водными насекомыми. Озера сообщались с помощью ручьев и речек, имели заболоченные берега, были окружены густым гинкгово-хвойным лесом с подлеском из папоротников, хвощевых и беннетитов (Приложение 8).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бугдаева Е. В., Маркевич В. С. Фитералы раннемеловых углей Забайкалья и юга Российского Дальнего Востока / Геология и минералогия Забайкалья – Чита, 2010. С. 26–31.
2.Вахрамеев. В. А. Палеофлористика, фитогеография и климаты мезозоя: Избранные труды – М.: Наука 1990.
3.Долуденко М.П., Орловская Э.Р. Юрская флора Каратау. – М.: Наука, 1976
4.Долуденко М.П., Лебедев Е.Л., Рассказова E.C., Самылина В.А. Мезозойские растения (гинкговые и чекановскиевые) Восточной Сибири – М.: Наука, 1972.
5.Жизнь растений, том 4 «Мхи. Плауны. Хвощи. Папоротники. Голосеменные растения» – М.: Просвещение, 1978.
6.Куриленко А. В. , Котляр Г. В. , Кульков Н. П. и др. Атлас фауны и флоры палеозоя-мезозоя Забайкалья Забайкалья – Новосибирск: Наука, 2002. – 714 с.
7.Основы палеонтологии, Голосеменные и покрытосеменные, том 15 – . М.: Гос. научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр. ,1963.
8.Принада В.Д.. Мезозойская флора восточной Сибири и Забайкалья – М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1962.
9.Синица С.М.Черновские копи – мезозойские лес и озеро / Ресурсы Забайкалья. №1. – Чита, 2001. С. 26–27.
10.Синиченкова Н. Д., Сукачёва И. Д. Особенности фауны водных насекомых верхнемезозойского местонахождения Черновские Копи, Забайкалье / Меловая система России: проблемы стратиграфии и палеогеографии. СПб., 2005. С. 152–159
11. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Геологическая_карта
12. https://www.chita.ru/articles/121974/
13. https://cyberleninka.ru/article/n/gosudarstvennaya-geologicheskaya-karta-rossiyskoy-federatsii-novogo-pokoleniya-kak-osnova-dalneyshih-issledovaniy-vostochnogo
14. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Ископаемый_уголь
15. http://encycl.chita.ru/encycl/person/?id=7916
16. http://www.garshin.ru/evolution/biology/botany/gymnosperm/ginkgo.html
17. https://zargo.com.ua/product/ginkgo-dvulopastnyj-saratoga-saratoga-2-0-2-5-metra/
18. http://old.geology.lnu.edu.ua/phis_geo/fourman/Cadok/Ginkgo%20biloba.htm
19. http://infokitai.com/provintsiya-ankhoj.html
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
|
Фрагмент крыла стрекозы |
Фрагмент крыла стрекозы |
|
Отпечаток рыбы и фрагмент членистого тела насекомого (подёнка) |
Отпечатки усоногих рачков (остракды) |
|
Отпечаток насекомого (веснянка) |
Отпечаток рыбы |
1