Егор Грязнов,
ученик 4 класса МБОУ Лесногородская СОШ общеобразовательное отделение Дубковская школа Одинцовского городского округа, Московская область
П.Е. Морозов,
к. г.-м. н., педагог дополнительного образования ГБОУДО МДЮЦ ЭКТ
О.О. Язвенко,
учитель биологии ГБОУ «Школа № 1415 «Останкино»
До сих пор микропалеонтологические объекты при всей их доступности и познавательном интересе не бывали предметом подробного любительского изучения. Вместе с тем данная тема весьма перспективная, поскольку в одном и том же объёме породы микрофоссилий может быть в разы больше, чем макрофоссилий, что особенно актуально в свете постепенного истощения местонахождений ископаемых остатков. При этом для исследования микрофауны не всегда требуются лабораторные условия: некоторые микрофоссилии видны невооружённым глазом, а другие можно извлечь из породы в домашних условиях и рассматривать при помощи обычного школьного микроскопа. Таким образом, изучение микрофоссилий может стать хорошим способом расширения познаний о палеонтологии региона.
Целью работы было найти способы изучения микропалеонтологии в домашних условиях и создать любительскую коллекцию микрофоссилий. Были выделены следующие задачи:
1) изучить литературу по микропалеонтологии;
2) выбрать доступные любителям способы сбора и обработки образцов;
3) использовать выбранные способы на практике;
4) создать любительскую коллекцию микрофоссилий.
Результаты работы могут быть использованы для демонстрации на школьных уроках биологии, для различной краеведческой и музейной работы, в том числе в школе.
Определение предмета микропалеонтологии
Микропалеонтология – раздел палеонтологии, изучающий микроскопические организмы или фрагменты организмов прошлых геологических эпох, их строение, биологию, филогенетические связи и распространение во времени и в пространстве. Таким образом, главные её отличия от макропалеонтологии связаны с размером объектов и способами исследования [4]. Основными учебными пособиями в настоящее время являются «Микропалеонтология» 1995 г. (Н.И. Маслакова, Т.Н. Горбатчик и др.) [4] и «Микропалеонтология» 1996 г. (Т.Н. Горбачик, И.В. Долицкая, Л.Ф. Копаевич, Л.Г. Пирумова) [5]. Кроме специализированной литературы, сведения об отдельных группах микроорганизмов можно найти в таких учебниках, как «Основы палеонтологии: справочник палеонтологов и геологов СССР» в 15 томах [7], «Палеонтология» (И.А. Михайлова, О.Б. Бондаренко) [6] и других.
К объектам исследования микропалеонтологии относятся споры и пыльца высших растений, панцири диатомовых водорослей, известковые пластинки жгутиковых водорослей (кокколиты), целые раковины простейших (фораминифер, радиолярий, инфузорий – тинтинниды, кальпионеллы) и ракообразных (остракод), а также мелкие части крупных организмов (спикулы губок, иглы и пластинки морских ежей, членики морских лилий, конодонты, зубы и чешуя рыб, отолиты и так далее) и мелкие представители макрогрупп (микроскопические двустворки, гастроподы, брахиоподы, ранние стадии развития организмов) [4].
Однако не все эти объекты доступны для изучения любителями. Например, в палинологии, или спорово-пыльцевом анализе, не обойтись без лабораторных условий: для выделения спор и пыльцы породу сначала дезинтегрируют с помощью щелочей и кислот, а затем при помощи тяжёлой жидкости отделяют органическое вещество от минерального [11]. Поэтому для определения потенциальных объектов любительского исследования необходимо сначала выбрать доступные нам способы извлечения микрофоссилий из пород.
Методики изучения ископаемого материала вне лабораторных условий
Методики изучения ископаемого материала в общих чертах схожи для всех групп микрофоссилий. Так, в изучении фораминифер различают следующие этапы: 1) сбор материала – образцов горных пород из естественных обнажений или буровых скважин; 2) препарировку фораминифер (разрыхление породы и выделение из неё раковин); 3) визуальное изучение фораминифер в выделенном виде или в шлифах под микроскопом; 4) измерение, зарисовывание и фотографирование раковин или их сечений; 5) определение научного видового названия по специальным монографиям и картотекам; 6) описание видов фораминифер, составление таблиц стратиграфического распределения видов, их распространения в различных типах отложений [7, 10]. Те же этапы подходят и для других групп микрофоссилий, а в адаптированном виде могут использоваться любителями.
Для некоторых микрофоссилий сбор материала может быть аналогичен сбору макрофоссилий. Например, раковины фузулинид достигают сравнительно крупных размеров (до 20 мм) [2] и видны невооружённым глазом, а их скопления могут составлять целые породы. Для таких образцов подходит сбор с поверхности, который доступен и любителям, а в случае рыхлых пород возможна промывка над ситом (например, для спикул губок или мелких зубов). Для более мелких микрофоссилий необходимо собирать образцы породы для последующей обработки. Рекомендованный вес образца составляет до 100-200 г (объём 50-100 см3) [7, 10]. Не стоит отбирать породу близко к поверхности, так как там она может подвергаться выветриванию и загрязнению четвертичными отложениями [8, 10].
Существует несколько методов извлечения микрофоссилий из пород, однако большинство из них требуют лабораторного оборудования и специальных реактивов. В домашних условиях можно применять три способа: метод декантации (отмучивания), метод кипячения в щелочной среде и метод окисления. Эти способы можно использовать как по отдельности, так и комбинируя между собой.
Метод декантации (отмучивания) предназначен для рыхлых или несильно плотных осадочных пород. Сначала необходимо высушить образец для удаления влажности, так как свежая глина размокает очень медленно; затем поместить высушенный образец в ёмкость с водой до практически полного размокания и осаждения породы. После чего следует перелить содержимое в большую ёмкость, струёй воды и вращением ёмкости взболтать осадок и дать отстояться 1-2 минуты. Затем слить неосевшую муть для удаления глинистых частиц. Промывку осадка необходимо повторять многократно до получения прозрачной воды, после чего промытый образец нужно высушить [3].
Метод кипячения в щелочной среде применяется для разобщения относительно рыхлых пород (глин и мергелей, глинистых или мергелистых песчаников), которые не разрушаются простым отмучиванием. Образец сначала следует высушить (чтобы поровая вода не мешала раствору проникать внутрь образца), а затем размочить в растворе пищевой соды (NаНСО3, 10-15 г на 100 мл воды) [3, 8]. Наиболее эффективно щелочной раствор работает при высокой температуре. Поэтому глину можно либо кипятить в растворе соды вплоть до полного её разрыхления, либо приготовить горячий (90-100 °С) раствор, а затем добавить его в глину и оставить на длительное время. В конце нужно провести декантацию и высушивание. После этого микрофауна становится более заметной на фоне окружающей разобщённой породы [3].
Метод окисления заключается в замачивании глины в 1%-м растворе перекиси водорода (H2O2) на сутки, когда он воздействует на глины при комнатной температуре (при высокой температуре перекись быстро разлагается на Н2О и О2). Чтобы получить 1%-й раствор из 3%-го раствора перекиси водорода, который продаётся в аптеках, нужно к одной части перекиси водорода добавить две части воды. Дальше весь образец породы промывается путём отмучивания [3].
Таким образом, в домашних условиях извлекать микрофоссилии можно только из рыхлых пород, чаще всего глины. Именно такие породы необходимо отбирать для поиска микрофауны и создания любительской коллекции микрофоссилий.
Для дальнейшего изучения собранных и препарированных образцов могут понадобиться лупа с увеличением 10-16х, микроскоп с увеличением 40-100х, пинцет и препаровальная игла для отбора микрофауны, ёмкости для хранения находок. Для создания постоянных микропрепаратов в коллекцию потребуются предметные и покровные стёкла, фиксирующая среда (например, канадский бальзам) и штатив для хранения стёкол (рис. 1).
Рис. 1. Инструменты и материалы, использованные при подготовке данной работы. Сверху (слева направо): покровные стёкла, предметные стёкла, препаровальная игла, пинцет, микроскоп с увеличением 40-800х, канадский бальзам, флаконы для разведения канадского бальзама до нужной консистенции, крепление на микроскоп для фотографирования смартфоном, чашка Петри для временного хранения микроскопических находок, штатив для стёкол. Снизу (слева направо): ёмкость для промывки породы, ёмкость для хранения крупных находок, ксилол для разведения канадского бальзама, лупа с увеличением 10х, лупа с увеличением 16х, портативные микроскопы с увеличением 60х
Создание любительской коллекции микрофоссилий Находки из карьеров у с. Гжель, Московская область
Изучив доступную литературу по микропалеонтологии, мы приступили к сбору образцов и созданию любительской коллекции микрофоссилий. Для начала было решено изучить более крупных представителей микрофауны. С этой целью мы посетили карьер у д. Коняшино, Московская область (карьер Гжельского кирпичного завода, рис. 2), где можно найти фузулиновый известняк, состоящий из раковин фузулинид. Фузулиниды – это простейшие организмы с известковыми раковинами, жившие с карбона по пермь. Отряд Fusulinida относится к классу Фораминиферы (Foraminifera), типу Саркодовые (Sarcodina), подцарству Простейшие (Protozoa), царству Животные (Animalia) [6]. Раковина крупная (до 20 мм), многокамерная, инволютная, как правило, веретеновидной формы [2].
Рис. 2. Карьер у д. Коняшино, Московская область, на Яндекс Картах
Нами было найдено восемь образцов фузулинового известняка размером от 5 до 15 см (рис. 3). Кроме раковин фузулинид, на некоторых экземплярах встречаются фрагменты брахиопод, губок, кораллов, мшанок, членики морских лилий. Порода относится к гжельскому ярусу верхнего карбона. Некоторые раковины фузулинид частично разрушены таким образом, что можно увидеть поперечный (рис. 4) или продольный (рис. 5) срез. Для детального изучения образцов использовались лупы с увеличением 10х и 16х, а также портативный микроскоп с увеличением 60х. Фузулиниды в образце определены как Triticites sp. [1].
Рис. 3. Образец фузулинового известняка из карьера у д. Коняшино, Московская область
Рис. 4. Поперечный срез (естественного характера) фузулиниды из карьера у д. Коняшино, Московская область. Фотография сделана через микроскоп (увеличение 60х)
Другим примером достаточно крупных находок, также относящихся к предмету микропалеонтологии, являются мелкие представители макрогрупп.
Рис. 5. Продольный срез (естественного характера) фузулиниды из карьера у д. Коняшино, Московская область. Фотография сделана через микроскоп (увеличение 60х)
На рис. 6 представлены губки Gzhelistella cornigera Davydov, Yashunsky, Mirantsev, Krutykh, найденные в карьере у станции «55 км» Московской железной дороги (Гжельский карьер, рис. 7) и переданные в нашу коллекцию Дмитрием Борисовичем Кучером, педагогом-организатором ГБОУДО МДЮЦ ЭКТ, г. Москва. Образцы интересны тем, что их род и вид являются новыми и были описаны только в 2023 году [12]. Данные губки отнесены к классу Calcarea, отряду Incertae, семейству Incertae [12].
Рис. 6. Губки Gzhelistella cornigera Davydov, Yashunsky, Mirantsev, Krutykh из карьера у станции «55 км» Московской железной дороги
Рис. 7. Карьер у станции «55 км» Московской железной дороги на Яндекс Картах
Исследование породы из Кунцевского оврага, г. Москва
Большинство объектов исследования микропалеонтологии настолько малы, что для их изучения требуется промывка породы и использование оптических приборов (лупа, микроскоп). Поэтому при посещении различных местонахождений мы отбирали образцы глины для дальнейшего поиска в ней микрофоссилий, поскольку из известняка микрофауну можно выделить только в лабораторных условиях.
В июле 2023 года мы посетили Кунцевский овраг (г. Москва, рис. 8), в котором выходят породы, относящиеся к волжскому ярусу верхней юры, и собрали образцы глины из трёх разных мест. Каждый такой образец был разделён на три части, каждая из которых была промыта отдельным способом: методом декантации (отмучивания), методом кипячения в щелочной среде или методом окисления. Все три метода показали одинаковую эффективность для данной глины, однако из-за нарушенной техники сбора породы (взята слишком близко к поверхности) все образцы были сильно загрязнены четвертичными отложениями и практически не содержали микрофауны, хотя содержали макрофауну. Для их изучения использовался микроскоп с увеличением 40100х, а также лупы с увеличением 10х и 16х. Было найдено только два ростра белемнитов длиной 5 и 8 мм (рис. 9).
Рис. 8. Кунцевский овраг (г. Москва) на Яндекс Картах
Рис. 9. Ростры белемнитов из Кунцевского оврага
Вместе с тем работа с образцами из Кунцевского оврага была полезна тем, что выявила некоторые проблемы, которые были учтены в последующих исследованиях. Так, просмотр большого количества осадка под микроскопом занимает много времени. Чтобы ускорить этот процесс, можно предварительно воспользоваться 10-кратной или 16-кратной лупой [10], чтобы найти наиболее интересные части образца и посмотреть их потом под микроскопом. Также из-за того, что мы работали с очень маленькими и сухими объектами, появилась проблема статического электричества. Для её решения мы сменили все пластиковые предметы (предметные стёкла, ёмкости для хранения микроскопических находок) на стеклянные и стали пользоваться полностью металлической препаровальной иглой.
Находки из д. Марково, Московская область, и создание постоянных микропрепаратов
Мы также исследовали глину, собранную нами в феврале 2022 года на берегу р. Москвы у д. Марково (Московская область, рис. 10). Породы там относятся к оксфордскому ярусу верхней юры и становятся доступными для изучения только при зимнем уровне воды. Образец был разделён на три части: первую промыли методом отмучивания, вторую – методом кипячения в щелочной среде, третью – методом окисления. Лучший результат показал метод кипячения в щелочной среде, эффективнее всего растворив породу (рис. 11), а наиболее крупные части глины остались после отмучивания (рис. 12). Для просмотра промытого осадка использовался микроскоп с увеличением 40-800х.
Рис. 10. Выходы юрских глин на берегу р. Москвы у д. Марково на Яндекс Картах
Рис. 11. Глина из д. Марково, промытая методом кипячения в щелочной среде
Рис. 12. Глина из д. Марково, промытая методом декантации
Данные породы оказались богаты микрофоссилиями, а именно фораминиферами. При просмотре промытой глины под микроскопом с увеличением 40-100x в падающем свете в 1 см2 мы находили в среднем 20-50 фораминифер (рис. 13). Большинство из них относятся к Epistomina sp. (отряд Robertinida, семейство Epistominidae), Lenticulina sp. (отряд Vaginulinida, семейство Vaginulinidae) и Globuligerina sp. (отряд Globigerinida, семейство Globuligerinidae) [8, 14] (рис. 14).
Рис. 13. Промытая глина из д. Марково, содержащая фораминиферы, под микроскопом (увеличение 40х)
Часть фораминифер с хорошей сохранностью мы отобрали для создания постоянных микропрепаратов в коллекцию микрофоссилий. Для этого сначала необходимо подготовить предметные и покровные стёкла, а также фиксирующую среду, в качестве которой мы использовали канадский бальзам.
Рис. 14. Фораминифера Epistomina sp. (д. Марково, Московская область). Фотография сделана через микроскоп (увеличение 100х)
Для разбавления канадского бальзама до нужной консистенции (как сахарный сироп) мы использовали ксилол, а для удобства его дозирования – небольшие флаконы с капельницей. На предметное стекло необходимо нанести каплю канадского бальзама (рис. 15), затем препаровальной иглой аккуратно перенести фораминиферу в эту каплю и накрыть покровным стеклом (рис. 16). Не стоит надавливать непосредственно на покровное стекло, так как тем самым можно раздавить микрофоссилию. Лучше накрыть его небольшим куском туалетной бумаги и осторожно натянуть этот кусок по краям, чтобы он слегка прижал покровное стекло. После этого микропрепарат нужно подписать и поместить в штатив для хранения (рис. 17), при этом хранить препараты необходимо в горизонтальном положении, поскольку канадский бальзам застывает длительное время.
Рис. 15. Необходимый объём фиксирующей среды (канадского бальзама) для создания постоянного микропрепарата
Рис. 16. Готовый постоянный микропрепарат
Рис. 17. Штатив с микропрепаратами
Находки из карьера Заборье, Московская область
В апреле 2022 г. был посещён карьер в микрорайоне Заборье г. Серпухов (Московская область, рис. 18), где обнажаются породы серпуховского яруса нижнего карбона. Как и в предыдущих случаях, взятый там образец породы был разделён на три части для промывки тремя разными способами. Данная глина разламывалась не очень хорошо и отличалась слоистостью, которая сохранилась и после промывки. Наилучший результат вновь показал метод кипячения в щелочной среде, на втором месте – метод окисления, а хуже всего дезинтегрировал породу метод декантации. Для просмотра промытого осадка использовался микроскоп с увеличением 40-800х и лупы с увеличением 10х и 16х. Раковин простейших в осадке не обнаружено, но найдены небольшие брахиоподы Pleuropugnoides pleurodon Phillips, класс Rhynchonellata, отряд Rhynchonellida, семейство Pugnacidae, и Composita sp., класс Rhynchonellata, отряд Athyridida, семейство Spirigerellidae, удовлетворительной сохранности (рис. 19).
Рис. 18. Карьер в микрорайоне Заборье г. Серпухов (Московская область) на Яндекс Картах
Рис. 19. Брахиоподы Pleuropugnoides pleurodon Phillips (слева) и Composita sp. (справа) из карьера Заборье, Московская область
Находки из карьера у д. Рогачёво, Тверская область
Мы исследовали образцы породы, собранной в карьере у д. Рогачёво Вышневолоцкого городского округа Тверской области (рис. 20) в 2023 году и переданной нам для изучения Дмитрием Борисовичем Кучером, педагогом-организатором ГБОУДО МДЮЦ ЭКТ, г. Москва. Эта плотная серо-зелёная порода, относящаяся к среднему ордовику, очень плохо разделялась на небольшие куски и промывалась хуже образцов из других мест. Наилучшим способом промывки для неё оказался метод окисления, но и в этом случае оставалось большое количество крупных кусков неразобщённой породы. Для просмотра промытого осадка использовались лупы с увеличением 10х и 16х и микроскоп с увеличением 40-800х. Были найдены брахиоподы Clitambonites sp. (рис. 21), класс Strophomenata, отряд Billingsellida, семейство Clitambonitidae, хорошей сохранности в большом количестве; раковин простейших не обнаружено.
Рис. 20. Карьер у д. Рогачёво, Тверская область, на Яндекс Картах
Рис. 21. Брахиоподы Clitambonites sp. из карьера у д. Рогачёво, Тверская область
Заключение
По итогам проведённой работы можно заключить, что поставленные цели и задачи удалось выполнить. Мы выяснили, что изучение микропалеонтологии доступно даже в домашних условиях, поскольку существует как минимум три способа обработки породы для поиска в ней микрофоссилий без лабораторного оборудования и специальных реактивов. Вместе с тем мы узнали, что микропалеонтологические объекты, которые любители могут выделить из породы, встречаются не везде. Также не все породы можно промыть в домашних условиях: для этого подходят только рыхлые породы, чаще всего глины.
Нам также удалось создать собственную коллекцию микрофоссилий, включающую постоянные микропрепараты с фораминиферами, которая в дальнейшем может использоваться на школьных уроках биологии, на занятиях палеонтологических кружков и для различной краеведческой и музейной работы. Хотя создание подобной коллекции требует больших усилий и занимает длительное время, это знакомит нас с микрофауной прошлых геологических эпох и служит отличным дополнением коллекции макрофоссилий.
Список источников и литературы
1. Бондаренко О.Б. Краткий определитель ископаемых беспозвоночных / О.Б. Бондаренко, И.А. Михайлова. – М.: Недра, 1984. – 536 с.
2. Бондаренко О.Б. Методическое пособие по изучению ископаемых беспозвоночных (палеонтология в задачах и упражнениях) / О.Б. Бондаренко, И.А. Михайлова. – М.: Недра, 1986. – 197 с.
3. Воронкова Е.А. Обзор методик извлечения известковых микрофоссилий из пород различного литологического типа // Недра Поволжья и Прикаспия. – 2012. – № 71 – С. 6-15.
4. Микропалеонтология: Учебник / Н.И. Маслакова, Т.Н. Горбачик, А.С. Алексеев [и др.]. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 256 с.
5. Микропалеонтология: Учебное пособие / Т.Н. Горбачик, И.В. Долицкая, Л.Ф. Копаевич, Л.Г. Пирумова. – М.: Изд-во МГУ, 1996. – 112 с.
6. Михайлова И.А. Палеонтология. Ч. 1: Учебник / И.А. Михайлова, О.Б. Бондаренко. – М.: Изд-во МГУ, 1997. – 448 с.
7. Основы палеонтологии: справочник палеонтологов и геологов СССР: в 15 т. / глав. ред. Ю.А. Орлов. – М.: Госгеолтехиздат, 1958-1964. – Т. 1: Общая часть. Простейшие / отв. ред. Д.М. Раузер-Черноусова, А.В. Фурсенко. – 1959. – 482 с.
8. Практическое руководство по микрофауне. – СПб., Изд-во ВСЕГЕИ, 2005. – Том 8. Фораминиферы кайнозоя. – 324 с.
9. Практическое руководство по микрофауне СССР. – Л.: Недра, 1991. – Т. 5. Фораминиферы мезозоя/ М-во геологии СССР. Всесоюз. нефтяной науч.-исслед. геол.-развед. ин-т. – 375 с.
10. Фурсенко А.В. Введение в изучение фораминифер. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1978. – 242 с.
11. Юрина А.Л. Палеоботаника. Высшие растения: Учебное пособие / А.Л. Юрина, О.А. Орлова, Ю.И. Ростовцева. – М.: Издательство Московского университета, 2010. – 224 с.
12. Davydov A.E., Yashunsky Yu.V., Mirantsev G.V., Krutykh A.A. New Hypercalcified Calcareous Sponges from the Gzhelian Stage of the Moscow Region // Paleontological Journal. – 2023. – Vol. 57, No. 11. – Pp. 1325–1351.
13. Картографическая служба «Яндекс Карты»: [Электронный ресурс]. URL: https://yandex.ru/maps. (Дата обращения: 27.01.2024).
14. The Foraminifera.eu Lab: [Электронный ресурс]. URL: https://foraminifera. eu. (Дата обращения: 27.01.2024).
№ 1 (15) / 2024
