Вещественный состав cкелетов современных и ископаемых криноидей, морских звезд, офиур и голотурий (стр. 3 )

После гибели животного скелет как правило рассыпается на составные элементы. При фоссилизации обычно сохраняется монокристаллическая структура каждого скелетного элемента с сохранением первичной ориентировки оптических осей. Посмертное разрушение мягких соединительных тканей в скелетах иглокожих искажает подлинное представление о внутриклеточной пористости.

Содержание магния в ископаемых формах в 3-4 раза меньшее, чем у современных, то есть скелетный кальцит уже не является высокомагнезиальным. По Маслову [1973], причина преобразования скорее всего состоит в потере изоморфного магния при фоссилизации, когда полости, заполненные при жизни органическим веществом, выполняются вторичным кальцитом с незначительным количеством магния. В шлифах ячеистая структура ископаемых иглокожих и вторичный кальцит, заполняющий пустоты, имеют разную окраску в зависимости от стадии диагенетического преобразования. Вторичный кальцит имеет признаки синтаксиального образования, обусловленные особенностями скелетной микроструктуры. Вторичный кальцит растет в оптической непрерывности с биогенными монокристаллами.

Включения микродоломита в среднетриасовых криноидеях северной и центральной Германии сформировались при диагенетической трансформации магнезиального кальцита в процессе микрорастворения и перекристаллизации в закрытых системах в течение длительного времени [Bruckshen et al. 1990]. Включения размером 5-20 нм составляют 30 % объема кальцитового доломита с содержанием 45-48 % MgCO3 [Richter 1974, 1985; Blake et al. 1982; Leutloff, Meyers 1984 и др.]. Зерна микродоломита подтверждены рентеновским исследованием: d(104) – 2,886-2,895 [Richter 1985].

Ископаемые иглокожие могут полностью менять свой состав в результате псевдоморфных замещений. В природе очень распространены процессы окремнения, ожелезнения и доломитизации скелетных элементов иглокожих благодаря их тонкопористой микроструктуре. Первоначальный кальцитовый скелет среднеордовикских криноидей у г. Бероун (Чехия) полностью замещен лимонитом [Prokop, Petr 1986], меловые криноидеи и морские звезды на о. Рюген (Германия) пиритизированы [Hardt 1958]. Широко распространена пиритизация и более древних фоссилий благодаря их тонкопористой или ячеистой микроструктуре.

В обзоре псевдоморфоз различных ископаемых организмов Малахова [1967] приводит данные по криноидеям, взятые из старых источников. В частности, в известняках и мраморах отмечены замещения кальцита криноидей гематитом (ордовик, Тенесси, США), касситеритом (Австралия), флюоритом (верхний палеозой Англии), диопсидом и эпидотом (Вогезы, Франция), хлоритом, тремолитом, тальком, церусситом и др. Создается впечатление, что замещение обусловлено исключительно местными минералогическими ассоциациями, а криноидеи, сложенные достаточно пористым материалом, были благоприятным объектом для образования различных, иногда экзотических по составу псевдоморфоз. Например, раннепермская криноидея Moscovicrinus hoskingi на о. Силуматра (Индонезия) замещена антигоритом с включением магнетита и касситерита благодаря чему сохранились тонкие детали наружного строения [Strimple, Yanely 1976].

3. ЭЛЕМЕНТНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СКЕЛЕТОВ СОВРЕМЕННЫХ КРИНОИДЕЙ (МОРСКИХ ЛИЛИЙ)

Криноидеи или морские лилия исключительно морские животные, большая часть которых крепится к субстрату при помощи гибкого стебля с корнем, другие являются бесстебельчатыми. Кроме стебля криноидеи имеют обращенную вверх чашечку с разветвленными лучами или руками. Строение тела подчинено пятилучевой симметрии.

Криноидеи обладают известковым скелетом, состоящим из разнообразных по форме члеников или пластинок связанных при помощи мышц, как на стебле, так и на чашечке и лучах. Половину объема этих элементов занимают поры. Более массивные известковые скелеты с крупными шипами типичны для криноидей, обитающих в теплых морях.

Возникли криноидеи предположительно в кембрии. В течении своей эволюции в палеозое и начале мезозоя их затронули периоды массового исчезновения и резкой адаптационной радиации, когда они становились одними из основных породообразующих организмов при накоплении карбонатных и глинисто-карбонатных отложений.

Современные криноидеи, для которых имеются данные относительно вещественного состава их скелетов, в систематическом плане распределяются следующим образом:

Подкласс Articulata – членистые морские лилии

Отряд Bourgueticrinida. Семейство Bathycrinidae: Bathycrinus

Семейство Bourgueticrinidae: Bythocrinus

Отряд Comatulida – бесстебельчатые морские лилии. Семейство Antedonidae: Annametra, Antedon, Anthometra, Compsometra, Florometra, Hathometra, Heliometra, Poliometra, Promachocrinus

Семейство Charitometridae: Chlorometra, Crinometra, Pachylometra

Семейство Comasteridae: Capillaster, Comanthus, Comenthina

Семейство Himerometridae: Craspedometra

Семейство Pentametrocrinidae: Pentametrocrinus

Семейство Ptilometridae: Ptilometra

Семейство Thalassometridae: Parametra

Семейство Tropiometridae: Tropiometra

Семейство Zenometridae: Psathyrometra

Семейство Zygometridae: Catoptometra, Zygometra

Отряд Isocrinida. Семейство Isocrinidae: Hypalocrinus, Isocrinus, Neocrinus

Семейство Isselicrinidae: Diplocrinus, Endoxocrinus, Metacrinus, Saracrinus

Семейство Proisocrinidae: Proisocrinus

Отряд Hyocrinida. Семейство Hyocrinidae: Ptilocrinus

Считается, что скелеты криноидей представлены высокомагнезиальным кальцитом. Это не совсем соответствует истине, потому что содержание магния лишь иногда немного превышает 3 %, о чем свидетельствуют химические анализы скелетов 24 видов современных членистых морских лилий (Articulata), собранных по всему миру [Clark 1911; Clarke, Wheeler 1914, 1922] (Табл. 3.1). Большинство из них относится к отряду бессебельчатых лилий Comatulida.

Согласно приведенным данным, в общих чертах подтвердилась известная зависимость количества изоморфного магния в скелетном кальците криноидей от температуры морской воды. Расчет по регионам показал, что в умеренных или холодных водах содержание магния составляет в среднем 2 %, в теплых и тропических водах – 3 %. Эта разница оказалась статистически значимой, хотя коэффициент корреляции между кальцием и магнием в данном случае составляет всего 0,55. Количество магния в скелетах реально зависит от темпа роста отдельной особи, на который может влиять температура, питание, снабжение растворимым кислородом и другие физиологические факторы.

По данным Чейва [Chave 1954], для выборки со средним содержанием Мg 3,02 %(22) установлена более тесная корреляционная связь между количеством магния в скелетах криноидей и темературой морской воды в местах отбора проб r=0,84.

Таблица 3.1 Химический состав (%) скелетов современных криноидей (по материалам Clark 1911; Clarke, Wheeler 1914, 1922)

Семе- йство	Вид	Орга- ника	Mg	Al	Si	P	S	Ca	Fe
1	Bithocrinus robusta	5,24	2,35	0,08	0,19	Cл		33,59	0,11
2	Anthometra adriani	15,14	1,99	0,10	0,11	Сл		30,60	0,13
“	Florometra asperima	18,27	2,20	0,09	0,02	0,09		29,15	0,13
“	Hathrometra dentata	42,52	1,53	0,09	1,53	0,11		18,55	0,11
“	Heliometra glacialis		3,37				0,55	28,42
“	Promachocrinus kerguelensis	19,35	1,84	0,12	0,01	Сл		29,27	0,16
3	Chlorometra rugosa	13,74	2,42	0,06	0,02	0,02		30,74	0,08
“	Crinometra concinna	12,33	2,93	0,07	0,02	Сл		30,54	0,09
“	Pachylometra patula	13,85	3,00	0,17	0,06	0,19		29,70	0,22
4	Capillaster multiradiata	19,42	2,91	0,16	0,08	Сл		27,54	0,22
5	Craspedometra anceps	11,11	3,12	0,05	0,07	0,05		30,79	0,07
6	Pentametrocrinus japonicus	21,24	2,28	0,19	0,17	0,18		27,61	0,25
7	Ptilometra mulleri	19,71	2,55	0,05	0,08	0,07		28,13	0,07
8	Parametra granulata	13,67	2,72	0,13	0,20	Сл		30,09	0,18
9	Triometra picta	17,59	2,75	0,10	0,01	0,04		28,61	0,13
“	T. carinata	23,56	2,98	0,10	0,19	0,10	0,25	25,62	0,14
10	Psathyrometra fragilis	28,67	1,88	0,27	0,53	Сл		24,41	0,36
11	Catoptometra ophiura	14,99	2,83	0,21	0,02	0,15		29,42	0,28
“	Zygometra microdiscus	20,58	3,02	0,13	0,02	0,07		26,99	0,18
12	Isocrinus decorus (лучи)	11,88	2,87	0,05	0,04	Сл		30,88	0,07
“	I. decjrus (cтебель)	7,14	3,10	0,02	0,01	Сл		32,96	0,03
“	Hypalocrinus naresianus	7,05	2,69	0,02	0,03	Сл		32,97	0,04
13	Endoxocrinus parrae (лучи)	10,35	3,06	0,07	0,07	Сл		31,18	0,09
“	E. parrae (стебель)	7,29	3,07	0,05	0,02	Сл		32,47	0,07
“	Metacrinus rotundus		2,93					35,40
14	Ptilocrinus pinnatus	16,22	1,88	0,29	0,78	0,05		29,45	0,39
Среднее	16,29	2,65	0,11	0,18	0,06		29,43	0,15
Отр. Bourgueticrinida: 1. Сем. Bourgueticrinidae. Отр. Comatulida: 2. Сем. Antedonidae; 3. Сем Charitometridae; 4. Сем. Comasteridae; 5. Сем. Himerometridae; 6. Сем. Pentametrocrinidae; 7. Сем. Ptilometridae; 8. Сем. Thalassometridae; 9. Сем. Tropiometridae; 10. Сем. Zenometridae; 11. Сем. Zygometridae. Отр. Isocrinida: 12. Сем. Isocrinidae; 13. Сем. Isselicrinidae. Отр. Hyocrinida: 14. Сем. Hyocrinidae.

Структура и состав скелетов 4 видов современных глубоководных криноидей-изокринид изучались разнообразными методами [Gorzelak et al. 2013]. В результате установлено, что микроструктура скелетов состоит из сферических частиц размером 20-100 нм, а распределение в скелетах магния исключительно гетерогенно и подчинено разнообразным причинам, большинство из которых установлено предшественниками и связывается с температурой морской воды [Clarke, Wheeler 1922; Chave 1954; Reis 2004 и др.], концентрацией магния и соленостью морской воды [Richter 1984; Richter, Bruckschen 1998; Dickson 2002, 2004; Reis 2004 и др.], а также обусловливается физиологическими факторами [Weber 1973; Roux et al. 1995 и др.]. Обнаружились также изменения концентрации магния в пределах разных частей одного индивида и по поперечным профилям, в которых выявилось увеличение количества магния в центральных частях отдельных члеников до 2,9-3,2 % в сравнении с периферическими частями (1,9-2,4 %), связанное, по мнению авторов, с наличием серосодержащих полисахаридов. Самые низкие значения магния обнаружены у образцов с наибольшей глубиной отбора. Используя данные Чейва [Chave 1954] вместе с собственными определениями, получен коэффициент корреляции r=0,73 для содержания магния в скелетах современных криноидей в зависимости от температуры морской воды.