Впервые изучены фосфатные микросферы из нижнеоксфордских чёрных сланцев
Чёрные сланцы в основании верхнего оксфорда, приуроченные к аммонитовой подзоне Amoeboceras ilovaiskii, давно привлекают внимание палеонтологов очень хорошей сохранностью содержащихся в них окаменелостей.
Там сохраняются не только раковины моллюсков или кости и зубы позвоночных, но и мягкие ткани животных, замещённые фосфатными минералами. Так, из окрестностей города Макарьев на реке Унже в Костромской области известны многочисленные находки ископаемых головоногих моллюсков — колеоидей и небольших рыб, аналогичные, хотя и значительно более редкие находки рыб известны из тех же слоёв и на территории Московской области. В целом нижнеоксфордские чёрные сланцы распространены на площади более 300 000 кв. км.
Внешний вид микросфер. Длина масштабного отрезка 0,5 мм
Интересна и содержащаяся в чёрных сланцах микрофауна. Это многочисленные раковинки бентосных и планктонных (Globuligerina) фораминифер, фрагменты небольших панцирей иглокожих, отолиты рыб и статолиты колеоидей. Однако среди этих микроскопических объектов, хорошо известных палеонтологам, встречаются крошечные фосфатные шарики, которые до недавнего времени ни разу не оказывались в фокусе палеонтологических исследований. Эти шарики светло-коричневого цвета имеют диаметр 0,23–0,30 мм, они почти идеально сферические, с гладкой и блестящей внешней поверхностью. Лишь у немногих экземпляров видны небольшие вмятины, напоминающие пластическую деформацию мягкого, эластичного материала. Некоторые микросферы имеют небольшие поры на поверхности.
Выяснить природу этих микросфер решили палеонтологи Олев Винн из Университета Тарту, Эстония и Александр Мироненко из Геологического института РАН, Москва. Результаты их исследования опубликованы в статье «Interpreting phosphatic microspheres in dysoxic clays: an example from the Jurassic (Upper Oxfordian) of the Central Russian Sea» вышедшей в журнале Facies. Исследователи изучили 46 шариков-микросфер из чёрных сланцев подзоны Ilovaiskii Московской и Костромской областей.
Микросферы под сканирующим электронным микроскопом
С помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) было установлено, что микросферы состоят из карбонат-замещённого фторапатита (франколита). Снимки, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) показали, что шарики имеют тонкую (около 3 мкм) фосфатную внешнюю корку, в которой кристаллы франколита растут внутрь — к центру сферы. Это означает, что минерализация шла не путём аккреции (наращивания снаружи), а изнутри некой наружной поверхности. Такой поверхностью могла быть только гладкая внутренняя стенка органической оболочки, которая сама не сохранилась.
Внутри шариков были обнаружены многочисленные бактериеподобные структуры (1,3 × 2,5 мкм) и более крупные фосфатные агрегаты, по форме отдалённо напоминающие ягоды малины. Скорее всего, это остатки отдельных бактерий и бактериальных колоний, участвовавших в замещении исходной органики фосфатом кальция. В целом прекрасная сохранность мягких тканей ископаемых животных в чёрных сланцах нижнего оксфорда связана с бактериальной фосфатизацией на ранних стадиях диагенеза, происходившей в приповерхностных слоях осадка в условиях дефицита кислорода. Таким же был и механизм фосфатного замещения микросфер. Чем же были эти микросферы до фосфатизации?
Здесь авторы не смогли придти к единому решению. Очень сходные форма и размеры микросфер, а также следы эластичной деформации на их поверхности говорят о том, что изначально это были какие-то органические сферы с оболочкой, достаточно прочной для того, чтобы какое-то время сопротивляться разложению, но при этом слегка эластичной. Под это определение может подходить икра или яйцевые капсулы самых разных живых организмов, однако у икринок рыб или двустворчатых моллюсков оболочка не столь прочная, а яйцевые капсулы гастропод обычно крупнее и отличаются по форме. Наиболее вероятным вариантом выглядят покоящиеся цисты мелких ракообразных, аналогичные цистам современных жаброногих рачков Artemia: гладкие, эластичные, способные к слабой деформации, с толстой защитной оболочкой. Размер цист современных артемий идеально совпадает с размерами юрских микросфер. Правда, из юрских отложений находки Artemia не известны, но аналогичный механизм защиты яиц мог конвергентно возникнуть и у других ракообразных.
Варианты сохранности микросфер под сканирующим электронным микроскопом
Ещё одна версия, рассмотренная в статье — фосфатизированные фикомы (покоящиеся стадии) зелёных водорослей Tasmanites либо акритархи рода Leiosphaeridia. Органические оболочки этих палиноморф гладкие, без орнаментации, сходных размеров и формы. Однако, по мнению Александра Мироненко, почти идеально круглая форма абсолютного большинства микросфер свидетельствует в пользу гипотезы о цистах ракообразных, оболочка которых с большей вероятностью могла сохранять свою форму в процессе фоссилизации, чем оболочка палиноморф.
Текст: Александр Мироненко.
Источник: ГИН РАН.
