Що е палеоботаника и има ли тя почва у нас

[Last roman]

Представяме ви поредния 96-ти брой на списание "Българска наука" с една статия на доц. Владимир Бозуков за палеоботаниката.

 

Драги читатели, във века на интернета, когато само с няколко кликвания можете да достигнете до нужната ви информация, не виждам смисъл да ви отегчавам с фактология. Желанието ми е да бъда повече описателен и илюстративен по темата, която ще засегна. А именно – какво е палеоботаника? Всички са чували за науката палеонтология и всички я свързват мигновено със скелети на динозаври. Лично аз като палеоботаник, изпитвам известна ревност към колегите палеозоолози, които са „превзели” или „обсебили” публичното значение на думата палеонтология. Всъщност тази думичка означава наука, която изследва следите от изчезнали организми, съществували през изминали епохи, периоди и ери.

А организмите – съществували и съществуващи, могат да се поделят главно на две групи: тези, които сами си приготвят храната (учените ги наричат автотрофи) и тези, които се хранят наготово (хетеротрофи). Към първите спадат растенията, които използват слънчевата светлинна енергия и с нейна помощ свързват водата с въглероден диоксид и така си доставят въглехидрати, необходими за развитието им. Водата растенията я поемат чрез корените си, а въглеродния диоксид, който е съставна част на въздуха, който дишаме (най-вече, който издишаме) те си доставят чрез микроотвори в листата – т.нар. устица. Към втората група спадат животните – растителноядните, които си набавят въглехидрати и други хранителни вещества синтезирани от растенията или хищниците, които изяждат хранещите се с растения или каквато им попадне плът. А има и такива животни, като плъховете, прасетата и потомците на Homo sapiens (много опасна компания ), които ядат всичко – и растителна и животинска храна.

И двете споменати по-горе групи организми оставят следи от своето съществуване през милионите години еволюция на Земята. Полеозоологията изучава останките от животни, а палеоботаниката – останките от растения. Двете науки се явяват дялове на палеонтологията. Тъй като растенията стоят в основата на хранителната верига, от тяхното присъствие и обилие зависи в голяма степен и наличието и разнообразието на животните.

Да не забравим да споменем и още едно велико дело на растенията в лицето на водораслите в световния океан в началото на живота на нашата планета. Именно чрез процеса фотосинтеза те са поели голяма част от въглеродния диоксид от първичната атмосфера и са я наситили с кислород. Така са дали възможност на животинските организми да засилят своя метаболизъм, оттук развитие и еволюция. Сигурно съм пристрастен в моето отношение към растенията, но смятам, че незаслужено палеоботаниката се пренебрегва от общественото мнение, за сметка на палеозоологията. А може би това е и по вина на самите палеоботаници, които не разкриват интересните си находки пред широкия кръг от любознателни хора. Затова с тези редове ще се опитам да поправя нещата.

 

Много автори оприличават седиментните скали като книга за историята на Земята, а пластовете от тези скали като нейни страници, на които са записани етапите в развитието ѝ, включително и тези на живота на нашата планета. (Същото може да се каже и за пластовете полярен лед, които са запечатвали следи от различни събития, протичали бързо или бавно в течение на хилядите години на натрупването му.) Именно седиментните скали са консервантът, който съхранява следите от живите организми през времето.

Следват няколко думи за образуването на тези скали. Ако не бяха непрекъснатите тектонски и сеизмични процеси, които са причина за формирането на планинските вериги и разнообразния релеф на сушата, отдавна повърхността на Земята да е придобила равнинна форма. Под силата на земната гравитация, продукти на ерозията на скалите непрекъснато се свличат от по-високите към по-ниските участъци от релефа.

При транспорта си тези продукти търпят промени. Колкото е по-дълъг той, толкова частиците стават по-фини. Носен от вятъра или водата, този материал се спира и утаява в понижения на релефа (Фигурата най-горе), които най-често се оказват запълнени с вода басейни – езера, блата, стари речни ръкави, лагуни. Растителният материал, който по някакъв начин попада в тези басейни, също се утаява и съответно бива покрит от нов фин скален материал. С течение на времето и голямото налягане, което се получава при натрупване на тонове утаени слоеве, протичат физични и химични процеси, които превръщат седиментите в скала от седиментен тип.

Други начини на формиране на седиментни скали са възможни при вулканични изригвания, когато изхвърлената във въздуха вулканична пепел се отложи на земната повърхност или когато във водния басейн продукти от жизнената дейност на живи организми (найчесто кремъчни водорасли) се утаяват на дъното му. Разбира се, възможни са и най-различни преходни варианти между посочените по-горе процеси. Тези скали запазват милиони години информацията, която ние използваме сега. За съжаление, до нас достига само част от нея – обикновено се запазват най-устойчивите части на организмите или просто отпечатъци от самите организми, части от тях или от тяхната дейност.

Конкретно за растенията, те много рядко може да се запазят цели, но всяка една част от тях може да бъде запазена при конкретни форми на седиментация (или утаяване, казано на чист български език). В това число: дървесина, смола, листа, цветове, плодове или части от тях, семена, шишарки и дори полен (цветен прашец) и спори.

Под каква форма могат да се запазят отделните части?

Тук ще направя още едно уточнение, че палеоботаниката се поделя според големината на изследваните растителни обекти на микропалеоботаника, която изследва фосилните спори и полен и макропалеоботаника, която изследва останалите от изброените вече растителни части.

При микропалеоботаниката се използва споровополеновият анализ, за който е нужен микроскоп (светлинен или електронен), а макроостанките се изследват предимно с невъоръжено око или с лупа, но понякога също се прибягва и до микроскоп, когато е нужно да се определя фосилна дървесина или запазил се фосилен листен епидермис. Тъй като аз съм специалист по макрофосили, ще се опитам да ви запозная по-отблизо с тях.

Фосилните спори и полен обаче, са също много интересни обекти за изследване, и те носят понякога липсващата информация, която макрофосилите не могат да доставят.

Например, при седиментацията е много трудно да се запазят тревисти растения, които са разпространени навътре в сушата, но техният полен или спори (съответно при семенни или спорови растения) се разпространяват от вятъра на големи разстояния и така попадат в подходящите за запазването им седименти. Обратно – при лавровите растения поленът е с твърде тънка обвивка и поради това не може да се запази във фосилно състояние, за разлика от листата им, които са предимно със здрава „кожеста” структура и се „отпечатват” лесно. Затова най-добри резултати се постигат разбира се, при комбинирането на тези две направления в палеоботаниката. Но да се върна към макрофосилите и как те се образуват.

От структурния състав на седиментните скали – по-груб (песъчлив) или по-фин (глинест) зависи достъпът на кислорода от въздуха до растителните останки. Този газ е силен окислител и при неговото наличие в порьозните скали се стига до пълно разлагане на растителните тъкани.

По този начин те постепенно изчезват – изтляват, а се запазва единствено техният отпечатък, във формата на микропукнатина в скалата. Получава се нещо като гипсова отливка. Колкото е по-фин седиментният материал, толкова по-фин е релефът на тези отпечатъци. Когато седиментните частици са микроскопични, има възможност и съответен метод, с който може да се наблюдава каква е била структурата на епидермиса на листата на клетъчно ниво. Особено важно тук е устройството на устицата, което носи много информация за точното определяне на фосилния вид. Когато седиментите са глинести, те не пропускат газове и течности, така в безкислородна среда растителните останки се овъгляват. По такъв начин се запазва и отпечатъкът на растителната част, и овъглената ѝ тъкан.

По същата „технология” са се образували и въглищните залежи, когато огромни количества от сухоземен растителен материал е погребван и остава без достъп до кислород. Петролът е образуван при същите условия, но при него разликата е в първоначалния органичен материал – при него се погребва планктон, а не сухоземни растения. Затова въглищата и петрола ги наричат фосилни горива. При стволовете на дървесните видове се среща и още един начин на запазване.

 

Вероятно сте чували за вкаменени дървета или дори гори. Те се образуват, когато цели дънери попаднат в подходящи седименти и минерали от тях (най-често силиций) заместят органичните вещества от структурата на дървесината. Така структурата се запазва непокътната в течение на милиони години и днес, след приготвяне на свръх тънки срезове от вкаменената дървесина и изследването им под микроскоп, може да се определи от кой род е било дървото и дори от кой фосилен вид.

Разбрахме какво е палеоботаника.

Но за какво ни е тя?

За съжаление много от политиците ни задават този въпрос с подтекст, че науката трябва да бъде свързана единствено с практиката. Според тях единствено научната дейност, на която трябва да се обръща внимание и трябва да се финансира е тази, свързана с производството. Явно на тях им е чуждо всякакво желание за знание извън правенето на пари.

Но човекът се различава от животните точно по това, че е любознателен и си задава въпроси като: Кой съм? Откъде идвам? Накъде отивам? Каква е историята на света преди мен и какво е бъдещето на този свят? Свойството на човека да мисли, да наблюдава природата около себе си и да я анализира, да използва за добро или за лошо натрупаните знания, го прави различен и уникален на фона на всички живи организми на планетата ни.

Разбира се и сред хората има индивиди, за които смисълът на живота е единствено да се множат и ако може това да е съпроводено с повече и по-силна музика, но всяко правило си има изключения.

Та думата ни е за: какво ни носи палеоботаниката?

За човекът, който се интересува от заобикалящия го свят, палеоботаниката може да му предложи знание за разнообразието на растителните видове в далечното минало, как е протекла еволюцията на растенията, как е протекла еволюцията на растителните съобщества, информация за произхода на отделни видове и миграцията им във времето и пространството.

Чрез палеоботаниката с голяма точност може да възстановим и палеоклимата по времето на погребването на растителните части, открити от нас палеоботаниците след милиони години. Това става възможно като определяме рецентни аналози на фосилните видове и установяваме при какви климатични условия са разпространени днес тези аналози.

Така може да докажем, че преди около 35 млн. години, на територията на Родопите е царял тропичен климат и са расли палми на сушата, а в крайбрежните зони на топлото палеогенско море са се развивали коралови рифове. Възможно е от това и някой да не се впечатли, но съм сигурен, че у повечето хора ще се появи интерес да научат още нещо за тези праисторически времена и още, как са се развили събитията до днес.

Чрез палеоботаничните данни могат също така да се възстановят и палеоекологичните условия. Отново посредством рецентните аналози на фосилните видове може да се представи релефът в околността на седиментния басейн, наличието на езера, блата или лагуни, гори или степи. Друго, с което може да помогне палеоботаниката е датирането на седиментите, в които са открити растителни фосили. След като се установи възрастта на даден фосилен вид или цяла фосилна растителна формация, може да се твърди, че ако той/тя се открие някъде в друг географски район, седиментите от новото находище ще са със същата възраст.

Палеоботаниката с палеозоологията са в основите на биостартиграфската наука, която определя относителната възраст на скалите, изграждащи земната кора. И накрая на тази тема, няколко думи за емоциите, които предизвиква у мен работата ми като палеоботаник.

Срещата с многомилионното минало винаги носи тръпката на откривателя. Тя е същата, като при палеозоолога, археолога или историка, попаднал на ценна реликва. Чувството, че нещо ново и непознато, непипнато от човешка ръка стои и чака някой да го открие, не дава мира на изследователя в мен. Природата ни дава възможности да я разберем, да проникнем в същността ѝ, да разкрием вечните процеси в нея. Пример за това са фосилите и в частност растителните останки. Да не се възползваме от тази възможност е според мен, твърде високомерно. А високомерието на човека се наказва рано или късно от тази същата природа. Нека да използваме всяка възможност, която ни се отдава!

Целият брой 96 на "Българска наука" може да изтеглите от тук.

[Last roman]

Седем цели екземпляра от цвете на 100 милиона години

Тиранозавър Рекс си проправя път през борова гора и вероятно откъсва цветя, които 100 милиона години по-късно ще бъдат идентифицирани в своята фосилизирана форма като нов вид.

Tropidogyne pentaptera. Вкаменено цвете на 100 милиона години, идентифицирано и наименувано от изследователите на OSU Джордж Пойнар-младши и Кентън Чембърс. Credit: Image courtesy of George Poinar Jr., Oregon State University

Джордж Пойнър-младши, почетен професор в Oregon State University (OSU), заявява, че това е първият път, в който седем цели цвята на тази възраст са били описани и докладвани в едно проучване. Цветовете варират от 3,4 до 5 мм в диаметър, което налага изучаване под микроскоп.

Пойнър и неговият сътрудник Кентън Чеймбърс, почетен професор в Колежа по аграрни науки към OSU, назовават откритието Tropidogyne pentaptera, заради петте твърди, разперени чашелистчета (гръцката дума за пет е „penta“, а „pteron“ означава крило).

„Кехлибарът запазва флоралните части толкова добре, че те изглеждат като че ли току-що са набрани от градината“, казва Пойнър. „Динозаврите може би са съборили клони, които са откъснали цветята, а те са паднали в слоеве от смола върху кората на дървото Аракурия, за което се смята, че е произвело кехлибара. Тези растения са свързани с дървото Каури, което се среща в Нова Зеландия и Австралия и произвежда специална смола, която е устойчива на атмосферни влияния.“

Това изследване допълва по-раншно откритие на Пойнър и Чеймбърс, при което те описват друг вид от същия род покритосеменни растения: Tropidogyne pikei, включен в бирмански кехлибар. Този вид е кръстен на откривателя си Тед Пайк. Това откритие наскоро беше публикувано в Paleodiversity.

И двата вида са поставени в съществуващото семейство Cunoniaceae, което е широко разпространено в Южното полукълбо и към него спадат 27 рода.

Пойнър казва, че T. pentaptera вероятно е дърво на тропическите дъждовни гори.

„По общата си форма и жилките си, изкопаемите цветя приличат много на тези от рода Ceratopetalum, които се срещат в Австралия и Папуа Нова Гвинея“, казва той. „Един от съществуващите видове е C. gummiferum, който е известен като коледен храст (New South Wales Christmas Bush), защото неговите пет чашелистчета стават ярко червеникаво-розови около Коледа.“

Друг съществуващ вид в Австралия е C. apetalum, който няма венчелистчета, както новия вид, а само чашелистчета. Дървото може да достигне височина над 36 метра, като живее в продължение на векове и осигурява материал за подови настилки, мебели и фино дърводелство.

И така, каква е връзката между Tropidogyne pentaptera живял в средата на Креда в Мианмар (Бирам) и все още съществуващия Ceratopetalum от Австралия, открит на повече от 6500 км през океана, далеч на югоизток?

„Това е лесно“ – казва Пойнър. „Ако вземете предвид геоложката история на районите.“

„Вероятно местоположението на кехлибара от Мианмар е било част от Голямата Индия, която се е отделила от южното полукълбо, от суперконтинента Гондвана, и се отправила към Южна Азия“, казва той. „Малайзия, включително Бирма, е формирана по време на Палеозоя и Мезозоя, чрез раздалечаване на терените, които успешно се разделят и след това се преместват на север от континенталния дрейф.“

https://nauka.bg/sedem-tseli-ekzemplyara-ot-tsvete-na-100-miliona-godini/

[Last roman]

https://m.phys.org/news/2018-12-fossils-million-years-earlier-thought.html

Fossils suggest flowers originated 50 million years earlier than thought

Редактирано Декември 18, 2018 от Last roman

[Last roman]

World’s Oldest Flower Unfurled Its Petals More Than 174 Million Years Ago

The fossil of the world's oldest flowering plant (left) with an illustration of what it might have looked like some 174 million years ago (right).

Credit: Fu et al., 2018/CC BY 4.0 license; NIGPAS

Dinosaurs that lived during the early Jurassic period could stop and smell the flowers if they so desired, according to a new study that describes the oldest fossil flower on record.

The flower, named Nanjinganthus dendrostyla, lived more than 174 million years ago, the researchers said. Until now, the oldest widely accepted evidence of a flowering plant, also known as an angiosperm, dated to the Cretaceous period, roughly 130 million years ago. Meanwhile, a study using a computer model estimated that flowers evolved about 140 million years ago.

"Researchers were not certain where and how flowers came into existence, because it seems that many flowers just popped up in the Cretaceous from nowhere," study lead author Qiang Fu, an associate research professor at the Nanjing Institute of Geology and Paleontology in China, said in a statement. "Studying fossil flowers, especially those from earlier geologic periods, is the only reliable way to get an answer to these questions." [Photos: Ancient Flowering Plant May Have Lived with Dinosaurs]

To describe the ancient flower, Fu and his colleagues examined 264 specimens from 198 individual flowers that were preserved in rock slabs. These slabs came from the South Xiangshan Formation, a rocky area in China's Nanjing region that contains fossils from the early Jurassic period. The researchers found many detailed fossil specimens of the flower, which they then analyzed with high-powered microscopes.

This fossil shows a profile of a flower, including its ovary (bottom center), sepals and petals (on either side), and tree-shaped style (top).

Credit: Fu et al., 2018/CC BY 4.0 license

The flower had spoon-shaped petals and a stalky style that rose out of its center, according to the fossils.

One key feature of angiosperms comes in the "angio-ovuly," or fully enclosed ovules — precursors of seeds, which appear before pollination occurs. The newly discovered N. dendrostyla has a cup-like receptacle and an ovarian roof that come together to enclose the ovules and seeds. This structure confirms that the newfound plant was an angiosperm, the researchers said.

Some of the researchers on the study also took part in a 2015 study about a 160-million-year-old flower, Live Science previously reported. However, that specimen, dubbed Euanthus panii, is controversial because it was found by an amateur fossil collector in China and its age is uncertain.

A siltstone slab with Nanjinganthus fossils.

Credit: NIGPAS

As for N. dendrostyla, the researchers said they hope it will shed light on the early family tree of flowers. The scientists are still trying to figure out whether N. dendrostyla is monophyletic, which would mean it's part of an early angiosperm group that gave rise to later flower species, or polyphyletic, which would mean it's an evolutionary dead end that has little to do with flowers that sprouted after it.

"The origin of angiosperms has long been an academic headache for many botanists," study senior author Xin Wang, a research professor at the Nanjing Institute of Geology and Paleontology, said in the statement. "Our discovery has moved the botany field forward and will allow a better understanding of angiosperms, which in turn will enhance our ability to efficiently use and look after our planet's plant-based resources."

The study was published online yesterday (Dec. 18) in the journal eLife.

https://www.livescience.com/64354-oldest-fossil-flower.html?utm_source=oap-newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=20181220-oap

[Last roman]

Less-famous living fossil: Botanist fine with 'iconic' Wollemi Pine overshadowing his own rare tree find

ABC Gold Coast 

By Tom Forbes

Updated about 3 hours ago

PHOTO: Botanist David Jinks in 2018, returned to visit the Springbrook Leatherwood he discovered in 1993. (Supplied: David Jinks; ABC Gold Coast: Tom Forbes)

RELATED STORY: Precious Wollemi pine trees flourishing at the National Arboretum

RELATED STORY: Secret bid to save prehistoric Wollemi Pines

RELATED STORY: Fossil hunters uncover world's oldest tree

If you have never heard of the Springbrook Leatherwood tree it may be because it was discovered around the same time as another living fossil — the headline-grabbing Wollemi Pine.

Botanist David Jinks was walking through a remote section of the Springbrook National Park, west of the Gold Coast, in 1993, when he came across an unusual looking rainforest tree.

"I never expected to discover a tree," he said.

Dr Jinks collected samples and testing revealed it was an undiscovered species of Eucryphia, an evergreen plant that is only found in Australia and South America.

"It's one of the few trees we have that link us directly to the supercontinent Gondwana," said the botanist.

"There's Eucryphias in Tasmania, Eucryphias in far north Queensland and now we've got Eucryphias in south-east Queensland, so it links up the extent of them over the latitude."

A second stand of the subtropical trees was then discovered inside the National Park and it is estimated there are as few as 400 plants in existence.

PHOTO: Botanist Bill McDonald says a decision was made 25 years ago to keep the location of the Leatherwood sites secret. (ABC News: Tom Forbes)

 

"The fact that there are so few left now, probably means that they were on a decline naturally and they're hanging on here because it's a relic — the conditions are just perfect enough for them to survive," Dr Jinks said.

Former Queensland Herbarium botanist, Dr Bill McDonald said the discovery of the Springbrook Leatherwood cannot be underestimated.

"It was one of the most significant botanical discoveries, in certainly eastern Australia, in probably the last 50 years," he said.

To the untrained eye, the Leatherwood, which grows up to 30 metres in height, resembles many other rainforest trees, but Dr Jinks said the species has some physiological anomalies.

"It really is a quite a unique tree," he said.

"There some really strange physiological things it does with its leaf, it changes leaf sizes and shapes when it flowers."

The more 'iconic' Wollemi Pine

A few months after Dr Jinks found the Springbook Leatherwood, a former New South Wales National Parks and Wildlife employee, David Noble discovered the Wollemi Pine.

Located in a series of steep-sided gorges inside the Wollemi National Park, west of Sydney, the coniferous tree was thought to be extinct.

The critically endangered tree attracted international attention and a recovery plan was drawn up, outlining strategies to manage the fragile population.

PHOTO: Adult Wollemi Pines in the wild. (Supplied: J Plaza/Van Berkel Distributors)

 

Dr Bill McDonald, who retired from Queensland Herbarium after 40 years service, said a decision was made 25 years ago to keep the location of the Leatherwood sites secret.

"Being a conifer, the Wollemi Pine had that little bit more, whatever you want to call it, iconic status and this [Springbrook Leatherwood] really slipped under the radar," he said.

David Jinks said he was happy for the Wollemi Pine to grab the headlines.

"My concern was more for the tree," he said.

"I was happy that it was protected and didn't have people traipsing after it.

"There are collectors that will come from all around the place to try and find a rare plant, and I know that the Queensland Herbarium and National Parks are very concerned that this would be a 'let's go find the Eucryphia' situation."

Dr Jinks agrees the discovery of the Wollemi Pine was significant, but he believes the Springbrook Leatherwood or Eucryphia Jinksii, which was named after him, is more beautiful.

"One thing that New South Wales should be jealous about is that the Eucryphia has a beautiful big white flower," he said.

"The Wollemi doesn't have a flower, so this is a much nicer plant than the Wollemi Pine."

Threats to Springbrook Leatherwood

The Springbrook Leatherwood may be safe from indirect human intervention, but Dr Jinks is worried about its long-term future.

"The threats that they're facing now relate to water, I am convinced they are dependent on permanent water," he said.

The botanist believes rainfall patterns are changing and the Springbrook National Park is experiencing drier periods than it once did.

PHOTO: A Springbrook Leatherwood tree. (Supplied: David Jinks)

 

He also said the level of cloud rain, which can supply up to 30 per cent of the rainforest trees' water, is gradually lifting and nearby water extraction may be impacting on the ancient species.

Queensland Parks and Wildlife ranger, Ebony Hall manages the 6,197-hectare Springbrook National Park and said she is aware of the ancient species and its significance.

"It's been given World Heritage status for a reason and we're here to maintain that status," she said.

"Everything is a threat to this area and it's such a smaller area that it needs that level of protection."

Future prospects

Dr Jinks estimates the Springbrook Leatherwood has been growing on earth for up to 40-million years.

He said there have been multiple efforts to propagate the tree, with just one successful planting, which occurred inside the national park.

"I'd like to find a PhD student to answer some of the theories we've got about why it's here and why it's not somewhere else," Dr Jinks said.