6.4.2. Использование водорослей в геологии и юридической практике (Н. П. Масюк)

Использование водорослей в качестве индикаторных организмов в геологии и юридической практике зиждется на наличии среди них большого количества стенотопных видов, нуждающихся для своего существования в определенной комбинации внешних условий, привязанных к определенному биотопу, вне которого они не могут существовать. В противоположность им широко распространенные эвритопные виды, способные существовать в разных биотопах, в качестве индикаторных организмов непригодны. Использование водорослей как индикаторных организмов в геологии, кроме того, возможно благодаря их большой древности, а также способности некоторых из них сохраняться в ископаемом состоянии.

Водоросли принадлежат к древнейшим организмам, населяющим нашу планету. Согласно имеющимся данным [274 , 321, 586], синезеленые водоросли возникли почти одновременно с водной оболочкой Земли, около 4 млрд лет тому назад, и в течение почти 2 млрд лет вместе с бактериями были единственными представителями органической жизни на нашей планете [118, 321]. В ходе эволюции водорослей наблюдалось несколько узловых моментов [125]: появление синезеленых (их достоверные остатки найдены в горных породах раннего архея возрастом 2,7-3,5 млрд лет), появление эукариот в начале рифея (1,5-1,4 млрд лет назад), формирование в рифее многоклеточных слоевищ и первых зеленых, возможно, также красных и бурых водорослей (1,3-0,7 млрд лет тому) От начала кембрия (570 млн лет тому) сформировались все основные отделы (классы) водорослей: в силуре Charophyta, в карбоне - Xanthophyta, в мезозое - Dinophyta, Bacillariophyta, Chrysophyta, и, возможно, Euglenophyta (табл. 6.1). Определенная последовательность в их развитии позволяет использовать находки палеоальгеологических объектов (макро- и микрофоссилий) для датировки возраста геологических пород, что способствует развитию Исторической геологии, палеогеографии и палеоэкологии, биостратиграфии, относительной геохронологии, облегчая геологическое картирование осадочных пород, поиск полезных ископаемых [56-59, 71, 72, 105, 125, 157, 167, 193, 194, 215, 241].

Особое значение в геологии имеют водоросли, обладающие прочными клеточными покровами или внутриклеточным скелетом, благодаря которому они хорошо сохраняются в ископаемом состоянии (дурипартическая сохранность). К ним принадлежат диатомовые и золотистые (включая Silicoflagellatophyceae и Coccolithales) с кремнеземовыми панцирями или внутриклеточными скелетами (Silicoflagellatophyceae); у представителей порядка Coccolithales клеточные покровы включают известковые чешуйки - кокколиты. Некоторые синезеленые, зеленые (включая Charophyceae) и красные водоросли образуют вокруг своих слоевищ в процессе фотосинтеза известковые чехлы или откладывают карбонаты в клеточных стенках. Их органические соединения постепенно замещаются кристаллами кальцита - происходит петрификация, возникают окаменелости. Из таких окаменелостей в морях и океанах вырастают огромные подводные скалы - рифы, которые тянутся на тысячи километров (например, у берегов Австралии). Харациты - известняки, сложенные обызвествленными оогониями Charophyceae, образуют пласты толщиной до 12 м. Мощные известняки толщиной до 1100 м возникли благодаря жизнедеятельности древних докембрийских синезеленых водорослей. Некоторые ископаемые водоросли сохраняются в виде фитолейм (обугленных остатков) или отпечатков. Они принимают участие в образовании углей (богхедов), твердых и жидких нефтеподобных соединений (горючих сланцев, сапропелей), графита.

Все типы остатков - это ценнейшие документы, позволяющие судить о физико-географических условиях среды в различные геологические периоды. Изучение их имеет большое практическое значение. Помимо непосредственного использования полезных ископаемых, образовавшихся в результате жизнедеятельности древних водорослей (см. раздел 6.3), находки их имеют большое индикационное значение. К рифовым известнякам, например, приурочены залежи алюминиевых бокситовых руд, месторождения нефти и каменного угля. Широкое применение в геологической разведке приобрел разработанный советскими учеными (А. П. Жузе, М. М. Забелина, И. А. Киселев, В. С. Порецкий, А. И. Прошкина-Лавренко, В. С. Шешукова) метод диатомового анализа. Этот метод пытаются использовать в юридической практике для выяснения обстоятельств гибели людей (особенно в водной среде), однако возможность таких подходов дискутируется [411].

Особый интерес для геологической науки представляет открытие ископаемых остатков синезеленых водорослей - строматолитов и онколитов - в до кембрийских отложениях, ранее считавшихся "немыми". Докембрий по времени составляет ⁷/₈ геологической истории нашей планеты. В докембрийских отложениях сосредоточены важнейшие полезные ископаемые: до 70% мировых запасов железных руд, ²/₃ залежей урана и марганца, 95% кобальта, важнейшие месторождения меди, золота, фосфоритов и других полезных ископаемых. Строматолиты, называемые плойчатыми известняками, или скорлуповатыми породами, внешне напоминают многочисленные стопки часовых стекол, плотно прижатых друг к другу (см. рис. 5.1). Их мощные пласты тянутся иногда на несколько километров. Онколиты - желваки размером от 1 мм до нескольких сантиметров в поперечнике со слоистостью такого же типа, как у строматолитов, но облекающей желвак со всех сторон. Онколиты и строматолиты - результат жизнедеятельности древних сообществ синезеленых водорослей и бактерий. Открытие их в докембрийских отложениях имело также мировоззренческое значение, коренным образом изменив наши представления о времени возникновения жизни на Земле, способствуя воссозданию научной картины мира.

Таблица 6.1. Появление водорослей из разных отделов (классов и порядков) в геологической истории Земли (по [125], с изменениями

Примечание: ○ - первые единичные находки остатков водорослей; ● - массовые находки остатков; | - время существования группы водорослей.