Инситные корневые системы в Девонских палеопочвах Среднего Тимана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

По мере развития жизни существовало небольшое количество ключевых эволюционных событий, которые инициировали глобальные биосферные изменения. Одним из таких событий было взрывное развитие наземной растительности и появление в девонский период лесных экосистем. Для колонизации суши, начатой мохообразными и их предками, требовалось появление и развитие разнообразных корневых систем. Корни эволюционировали раздельно и независимо в нескольких основных направлениях, быстро расширяя свою функциональность. В среднем течении р. Цильмы на Среднем Тимане в красноцветных отложениях среднего и верхнего девона исследованы многочисленные палеопочвенные горизонты и их комплексы. Согласно палинологическим данным, на этой территории наземная флора отличалась высоким разнообразием. Исследованные древние почвы отличаются присутствием инситных корней различных типов. Целью работы было морфологическое описание обнаруженных корневых систем. Систематика девонских корневых систем на сегодняшний день находится на этапе первичного накопления данных. В результате исследований в палеопочвах выделены три морфологических типа корневых систем, принадлежавших преимущественно травоподобным растениям. В палеоботанической литературе отсутствуют описания подобных объектов. Морфологические типы корневых систем скоррелированы с геоморфологическими особенностями изучаемой территории.

Об авторах

И. Х. Шумилов

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: telnova@geo.komisc.ru
Россия, ул. Первомайская, 54, Сыктывкар, 167982

О. П. Тельнова

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: ikh_shumiliv@mail.ru
Россия, ул. Первомайская, 54, Сыктывкар, 167982

Список литературы

  1. Алексеева Т.В. Ризолиты в палеопочвах девона и раннего карбона и их палеоэкологическая интерпретация // Почвоведение. 2020. № 4. С. 398–413. https://doi.org/10.31857/S0032180X20040024
  2. Арефьев М.П., Наугольных С.В. Изолированные корни из татарского яруса бассейна рек Сухоны и Малой Северной Двины // Палеонтологический журнал. 1998. № 1. С. 86–99.
  3. Орлова О.А., Юрина А.Л., Горденко Н.В. О первой находке древесины археоптерисовых в верхнедевонских отложениях Среднего Тимана // Вестн. Моск. ун-та, сер. 4. Геология. 2011. № 5. С. 42–47.
  4. Таршис Л.Г. Анатомия подземных органов высших сосудистых растений. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 221 с.
  5. Федоров Ал.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Стебель и корень. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1962. 352 с.
  6. Фролов В.Т. Литология. М.: Изд-во МГУ. Т. 1, 1992; Т. 2, 1993; Т. 3, 1995.
  7. Berner R.A. The carbon cycle and CO2 over Phanerozoic time: the role of land plants // Philos. Trans. R. Soc. B: Biol. Sci. 1998. V. 353. № 1365. P. 75–82. https://doi.org/10.1098/rstb.1998.0192
  8. Berry C.M. Palaeobotany: the rise of the earth’s early forests // Curr. Biol. 2019. № 29. P. 792–794. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.07.016
  9. Berry C.M. The evolution of the first forests in the Devonian // Vestn. Inst. Geol. Komi Sci. Cent. Ural Branch RAS. 2019. № 11. P. 20–24. https://doi.org/10.19110/2221-1381-2019-11-20-24
  10. Driese S.G., Mora C., Elick J. Morphology and taphonomy of root and stump casts of the earliest trees (Middle to Late Devonian), Pennsylvania and New York, U.S.A. // Palaios. 1997. V. 12. № 6. P. 524–537. https://doi.org/10.2307/3515409
  11. Kenrick P., Strullu-Derrien Ch. The origin and early evolution of roots // Plant Physiology. 2014. V. 166. № 2. P. 570–580. https://doi.org/10.1104/pp.114.244517
  12. Liu L., Wang D.-M., Zhou Y., Qin M., Ferguson D.K., Meng M.-C. A Late Devonian tree lycopsid with large strobili and isotomous roots // Communication Biology. 2022. V. 5. Р. 966. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03934-4
  13. Matsunaga K.K.S., Tomescu A.M.F. Root evolution at the base of the lycophyte clade: Insights from an Early Devonian lycophyte // Annals of Botany. 2016. V. 117. № 4. P. 585–598. https://doi.org/10.1093/aob/mcw006
  14. Morris J.L., Leake J.R., Stein W.E., Berry C.M., Marshall J.E.A., Wellman Ch.H., Milton J.A., Hillier S., Mannolini F., Quirk J., Beerling D.J. Investigating Devonian trees as geo-engineers of past climates: linking palaeosols to palaeobotany and experimental geobiology // Palaeontology. 2015. V. 58. № 5. P. 787–801. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.067
  15. Retallack G.J. Early forest soils and their role in Devonian global change // Science. 1997. V. 276. № 5312. P. 583–585. https://doi.org/10.1126/science.276.5312.583
  16. Retallack G.J. Soils of the past. London: Unwin-Hyman, 1990. 520 p. https://doi.org/10.1002/9780470698716
  17. Smart M.S., Filippelli G., Gilhooly III W.P., Marshall J.E.A., Whiteside J.H. Enhanced terrestrial nutrient release during the Devonian emergence and expansion of forests: Evidence from lacustrine phosphorus and geochemical records. Climate Change and Life. Elsevier, 2023. Ch. 5. P. 117–144. https://doi.org/10.1130/B36384.1
  18. Shumilov I.Kh. Gleization and paleosoils in Devonian red rocks of the Middle Timan region // Lithology and Min. Res. 2014. V. 49. № 4. Р. 308–319. https://doi.org/10.1134/S0024490214040051
  19. Shumilov I.Kh., Mingalev A.N. First find of paleosoils in the Devonian red deposits of the Middle Timan // Doklady Earth Sciences. 2009. V. 428. № 7. Р. 1080–1082. https://doi.org/10.1134/S1028334X09070083
  20. Shumilov I.Kh. Preservation conditions of in situ root systems in Devonian sections of the Middle Timan region // Lithology and Min. Res. 2013. V. 48. № 1. Р. 65–73. https://doi.org/10.1134/S0024490212050070
  21. Shumilov I.Kh., Telnova O.P. History of the geological evolution of the Tsil’ma river basin (Middle Timan) in the Devonian // Lithology and Min. Res. 2017. V. 52. № 3. P. 234–248. https://doi.org/10.1134/S0024490217030063
  22. Shumilov I.Kh. The first discovery of paleosoils in green Devonian sediments of Middle Timan // Doklady Earth Sciences. 2010. V. 434. № 4. P. 515–517. https://doi.org/10.1134/S1028334X1010003X
  23. Shumilov I.Kh. Unusual Devonian coal: A new type of jet // Russian Geology and Geophysics. 2015. V. 56. № 10. P. 1461–1474. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2015.09.008
  24. Stein W.E., Berry C.M., Morris J.L., Hernick L.V., Mannolini F., Ver Straeten C., Landing E., Marshall J.E.A., Wellman C.H., Beerling D.J., Leake J.R. Mid-Devonian archaeopteris roots signal revolutionary change in earliest fossil forests // Curr. Biol. 2020. V. 30. № 3. P. 421–431. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.067
  25. Taylor L.L., Leake J.R., Quirk J., Hardy K., Banwart S.A., Beerling D.J. Biological weathering and the long-term carbon cycle: integrating mycorrhizal evolution and function into the current paradigm // Geobiology. 2009. № 7. Р. 171–191. https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2009.00194.x
  26. Tel’nova O.P., Shumilov I.Kh. Middle–Upper Devonian terrigenous rocks of the Tsil’ma river basin and their palynological characteristics// Stratigraphy and Geological Correlation. 2019. V. 27. № 1. Р. 27–50. https://doi.org/10.31857/S0869-592X27131-56

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. а – фрагмент геологической карты ТПНИЦ (г. Ухта, 2000 г.): Свиты 1–5: 1 – крайпольская, 2 – устьярегская, 3 – цилемская и устьчиркинская, 4 – валсовская, 5 – лиственничная и яранская; 6 – пижемская серия; 7 – верхний рифей (фундамент), 8 – валсовские базальтовые покровы и туфы; 9 – Канино-Тиманский долеритовый гипабиссальный комплекс. b – распространенность красноцветных пролювиальных отложений на заключительном этапе формирования устьярегской свиты.

Скачать (285KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фрагменты ископаемых растений: a – фрагмент древесного ствола; b – корневая система в песчанике (фото С. М. Снигиревского).

Скачать (507KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Красноцветные глинистые породы: а, b – обломочная структура; c, d – формы обломочного материала от остроугольных до размыто-сгустковых.

Скачать (867KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Корневые системы. 1 тип: а – в плане, b – в вертикальном сколе; 2 тип: c – зоны интенсивного ветвления трех систем в горизонтальном срезе, d – зона интенсивного ветвления в вертикальном срезе, e – реконструкция; 3 тип: f – колоннообразная зона оглеения вокруг “стержневого” корня, g – вертикальный и горизонтальный срезы зоны интенсивного ветвления, h – вертикальный срез зоны интенсивного ветвления, i – реконструкция.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Типы корневых систем, пояснения в тексте.

Скачать (76KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024