МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 593.66
ОПЫТ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ВИДОВ СКЛЕРАКТИНИЕВЫХ КОРАЛЛОВ (ANTHOZOA: SCLERACTINIA) НА ОСНОВАНИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДИАПАЗОНОВ ИХ ОБИТАНИЯ
© 2010 г. Н. С. Оськина1, Н. Б. Келлер1, С. Д. Николаев2
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет
e-mail: nsoskina@mail.ru; keller@ocean.ru Поступила в редакцию 25.03.2008 г., после доработки 22.09.2009 г.
Ранее возраст глубоководных склерактиний определялся только по редким находкам этих кораллов в континентальных толщах, составляющих менее 10% всей современной фауны этих организмов. Поскольку большая часть видов беззооксантеллятных кораллов обитает глубже шельфовой зоны, вплоть до абиссали, и не могут быть встречены в континентальных разрезах, авторами была сделана первая попытка подойти к проблеме определения возраста видов палеоэкологическим путем. Для этого использовались данные о температуре вод океана в геологическом прошлом и температурные диапазоны 53 видов кораллов, установленные авторами. Наши исследования подтвердили ранее высказанное нами предположение об исключительной молодости современной глубоководной фауны.
ВВЕДЕНИЕ
Современные склерактиниевые кораллы обитают на всех географических широтах, от Арктики до Антарктики, в широком диапазоне глубин, от литорали до абиссали, в разнообразных температурных условиях, достигая наибольшего разнообразия в мелководьях тропического пояса. Эта группа кораллов впервые появляется в отложениях среднего триаса, причем в этих отложениях встречены только ри-фостроящие формы.
Изучаемые нами склерактинии — не рифостроя-щие, одиночные, чаще глубоководные кораллы, лишенные зооксантелл, появляются лишь в средней юре. К позднему мелу они уже прочно закрепились в части литорали, на шельфе и в батиальной областях и к концу мела уже приобрели современный облик. Наиболее мощное их развитие падает на конец третичного времени, и в настоящее время в Мировом океане существует около 1000 их видов. Возраст появления большинства наиболее распространенных в океане родов склерактиний варьирует от средней юры до плейстоцена, но большая их часть появилась в палеогене [24, 25]. В ряде случаев указанные рода объединяют как холодноводные, так и тепловодные виды кораллов (табл. 1)
Однако возраст появления большей части видов, населяющих современный океан, остается неясным. Это происходит потому, что палеонтология имеет дело исключительно с мелководными склер-актиниями, обитающими на глубинах существенно менее 1000 м. Древних одиночных полипов в континентальных разрезах находят в основном в тонкозернистых аргиллитах, то есть в осадках глубин, ле-
жащих не намного глубже, чем современные рифовые отложения [14]. Глубоководные отложения на суше встречаются, но находки кораллов в них очень редки. В глубоководных зонах океанов при бурении океанского дна склерактинии, как правило, не обнаруживаются, поэтому определить возраст появления видов глубоководных кораллов обычными стратиграфическими методами практически невозможно.
При историческом анализе условий формирования фауны обычно оценивался уровень генетических связей между отдельными географическими комплексами таксонов низких рангов, а не собственно возраст фауны и отдельных составляющих ее зональных или биогеографических комплексов. Мы считаем, что важнее получить хотя бы спорные, но подкрепленные данными по истории формирования водной среды океанов представления о возрасте той или иной фауны.
Для оценки возраста возникновения ряда видов мы попытались применить палеоклиматический подход, основываясь на ранее установленных нами температурных диапазонах существования различных их форм [4, 5].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В данном исследовании были использованы палеонтологический и изотопно-кислородный методы. В качестве материала для исследования был использован банк данных по распространению склер-актиниевых кораллов в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах, составленный авторами по результатам нескольких десятков экспедиций на судах Института океанологии им. П.П. Ширшова. Эти дан-
Таблица 1. Возраст родов, к которым принадлежат исследованные нами виды
Род Глубина, м Возраст
Fungiacyathus 69- -6328 эоцен-ныне
Leptopenus 682- -5000 ныне
StephanophyШa 15- -1137 эоцен, миоцен-ныне
Madrepora 15- -2700 эоцен, миоцен-ныне
CaryophyПia 0 -3200 верхняя юра-ныне
Trochocyathus 32- -1675 средняя юра-ныне
Stephanocyathus 141 -2210 палеоцен-ныне
Deltocyathus 13- -5080 эоцен, миоцен-ныне
Lophelia 60 -2170 олигоцен-ныне
Conotrochus 110 -1089 эоцен, миоцен-ныне
Crispatotrochus 82- -2329 средний мел, эоцен, миоцен-ныне
Desmophyllum 35 -2460 средний мел-ныне
SolenosmШa 220 -2165 ныне
Paracyathus 0 -1472 эоцен-ныне
Peponocyathus 10 -1097 эоцен-миоцен, плейстоцен-ныне
Flabellum 22 -2260 верхний мел-ныне
Vaughanella 100- -2000 ныне
Javania 32 -2165 эоцен-ныне
Gardineria 2 -728 ныне
Enallopsammia 110 -2165 миоцен-ныне
ные стали основой для проведенного авторами определения температурных диапазонов обитания пятидесяти трех видов глубоководных кораллов [4, 5]. На их основании авторы выделили несколько групп видов, по мере убывания их холодноводности, которые условно названы: холодноводная (от 0 до 5°С), умеренно холодноводная (от 5 до 10°С), умеренная (от 10 до 15°С), тепловодная (выше 15°С). Эти материалы сведены в таблицу 2.
Оценки возраста отдельных родов были взяты из работ Вогана и Уэллса [24, 25]. Упоминания о редких датированных находках видов из континентальных отложений содержатся в работах Вогана, Уэллса, Зибровиуса, Кернса [15-22, 24-27, 29-30].
Изотопно-кислородный метод дал возможность количественно оценить изменения температуры воды океана в течение геологического времени. Сравнение температурных диапазонов с полученной па-леотемпературной кривой и позволило предположить возраст появления ряда видов глубоководных кораллов.
Для попытки реализовать палеоклиматический подход к оценке возможного возраста этой группы кораллов необходимы представления об изменении палеотемператур вод Мирового океана, как поверхностной водной массы, так и более глубинных. Что
касается поверхностной водной массы, то проблему изменения ее палеотемператур можно считать решенной с эоцена на уровне, достаточном для целей данной работы, на основе сочетания фораминифе-рового и изотопно-кислородного методов [10, 23, 1, 9 и др.]. В этих материалах представлены карты и термические разрезы, отражающие изменения палеотемператур от поверхности до глубин 200-300 м. Согласующиеся результаты были получены и с помощью изучения наннопланктона [2], что увеличивает достоверность результатов. Изменение термической структуры поверхностной водной массы Мирового океана во времени показано на рис. 1.
Менее подробно, но для наших целей вполне приемлемо, реконструированы палеотемперату-ры вод более ранних геологических периодов до юры включительно на основе изотопно-кислородного метода, примененного к рострам белемнитов и, частично, к раковинам моллюсков (см. сводку [13] и др.).
Сложнее обстоит дело с более глубокими горизонтами. Изменения изотопного состава карбонатов бентосных фораминифер изучены весьма основательно, имеются и прекрасные обобщающие работы [28], хотя разделение по глубинам и водным массам не проводилось. Однако это обстоятельство уходит на второй план из-за относительно небольших температурных колебаний по вертикали большей части глубоководных зон океана. Более важным является оценка изменения изотопного состава кислорода океанских вод во времени при развитии антарктического оледенения (другие льды до покровного оледенения Северного полушария мы можем не учитывать: их и сейчас, вместе с гренландскими льдами, около 10%).
История антарктического оледенения важна потому, что изотопный состав кислорода образующегося карбоната зависит не только от температуры воды, но в равной степени и от изотопного состава кислорода этой воды, так называемого водного фона. Для его оценки необходимо знать как изменения объема оледенения, так и изотопного состава льда того времени.
Изотопно-кислородный метод основан на зависимости изотопного состава кислорода образующихся в водной среде различных соединений (кремнезема, фосфата, карбоната) от температуры: чем холоднее вода, тем богаче образующееся соединение тяжелым изотопом 18О. Однако величина этого обогащения относительна и определяется исходным изотопным составом кислорода воды. В изотопно более тяжелой воде образовавшееся соединение будет соответственно богаче 18О, чем в изотопно более легкой.
К сожалению, изотопный состав океанских вод непостоянен во времени и пространстве в силу целого ряда процессов и, прежде всего фазовых переходов воды. При испарении пар обедняется
Таблица 2. Температурные диапазоны, возраст и глубины обитания видов
Группы видов Вид Температурный диапазон,°С Возраст по литературным данным Глубины, м
А Fungiacyathus marenzelleri -0.4-+3.3 300-6328
А Deltocyathus parvulus 1.4-2.2 1940-5080
А Leptopenus irinae 1.5-1.6 4655
А Gardineria antarctica 1.6-1.8 87-728
А Caryophyllia alaskensis 1.9-3.9 плейстоцен 40-656
А Flabellum marcus 3.0-4.2 1210-1620
А Stephanocyathus nobilis 3.2-3.4 609-2200
А Vaughanella concinna 3.3-5.5 100-3018
Б Flabellum thouarsii 0.5-7.5 71-900
Б Deltocyathus magnificus 1.4-10.4 118-1500
Б Desmophyllum dianthus 1.8-8.0 плиоцен 35-2460
Б Crispatotrochus rubescens 1.9-10.4 110-634
Б Caryophyllia ambrosia 2.0-6.9 плейстоцен 311-2670
Б Flabellum impensum 2.1-7.2 46-2260
Б Flabellum knoxi 2.8-5.8 160-1167
Б Fungiacyathus pliciseptus 3.0-9.5 480
Б Caryophyllia cornuformis 3.2-6.0 37-2360
Б Flabellum apertum 3.5-7.1 220-1575
Б Deltocyathus conicus 3.8-8.0 миоцен 200-2300
Б Stephanocyathus coronatus 4.2-7.1 543-1276
Б Flabellum japonicum 4.4-7.2 128-1141
Б Flabellum lowekeyesi 5.0-10.0 835-1050
Б Stephanophyllia complicata 7.2 плейстоцен 229-1137
Б Caryophyllia profunda 8-9.5 35-1116
1-В Javania cailleti 0.7-15.0 плиоцен—плейстоцен 400-2165
1-В Peponocyathus australiensis 2.3-14.0 э
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.