Phytolith

Die Phytolithen oder Phytolitaires (manchmal auch als Opalpflanze -  Pflanzenopal  - Japan und Korea bezeichnet) sind verschiedene Formen der Konkretion von Kieselsäure, die in Pflanzen oder Pflanzenresten, möglicherweise Fossilien, vorkommen.

Dieses Siliciumdioxid wurde ursprünglich (in der löslichen Form von Siliciumdioxid ([[H 4 SiO 4 ]])) von den Wurzeln der Pflanze aufgenommen. Dann fiel das Silicium in einigen Luftteilen der Pflanze in Form von Opalpartikeln aus A (amorpher Opal) in XRD (chemische Formel: SiO 2 nH 2 O, sehr stabil, Phytolith genannt ). Silica-Phytolithe spielen eine große Rolle im biogeochemischen Zyklus von Silica (Silica, das selbst eine große Rolle für Kieselalgen und Kieselalgen spielt Plankton sowie für den Kohlenstoffkreislauf ).

Phytolithen können in Böden oder Sedimenten als mikrometrische Mikrofossilien beobachtet werden, die immer aus Pflanzenzellen stammen, möglicherweise verdaut sind und / oder in früheren Exkrementen von Pflanzenfressern oder Allesfressern vorhanden sind. Diese Phytolithen sind mineralische Konkretionen, die sich während ihres Lebens zwischen den Zellen lebender Pflanzen niedergeschlagen haben und so ihre Formen formen.

Phytolithen haben manchmal so charakteristische Formen, dass sie dann als taxonomischer Charakter erhalten bleiben.
Die Disziplin in Bezug auf Phytolithen ist "  Phytolithologie  ".

Wissenschaftsgeschichte

Obwohl reichlich vorhanden, wurden sie zu Beginn der entdeckten XIX - ten  Jahrhundert transparent zu sein , weil sie mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen ist und schwierig unter einem Mikroskop zu sehen (außer in der Phasenkontrastmikroskopie oder Rasterelektronenmikroskopie , wie bekannt SEM ). Ihre Fossilien werden von Charles Darwin in Die Reise des Beagle erwähnt .

Sie kommen in höheren Landpflanzen, aber auch in Algen vor

Insbesondere konnten sie zeigen, dass Menschen selbst mitten im Dschungel die Flora der von ihnen besetzten Regionen stark verändert haben.

Ursprung, Bildung

Pflanzen nehmen die für ihr Wachstum notwendigen mineralischen Elemente aus dem Boden über ihre Wurzeln auf . Durch die Fütterung (teilweise dank symbiotischer Organismen wie Bakterien und Pilze) im Boden fangen insbesondere Pflanzen Kieselsäure ein, ein lokal reichlich vorhandenes Element, das sogar im Boden dominiert (in sogenannten kieselsäurehaltigen Böden). Einige Pflanzen sammeln sie direkt aus Wasser (Wasserpflanzen) oder aus der Luft und aus meteorischen Gewässern (bestimmte epiphytische Pflanzen) oder seltener durch Parasitierung anderer Pflanzen.

Bestimmte überreichliche Elemente (im Verhältnis zu den Bedürfnissen der Pflanze) kristallisieren unter Bildung von Phytolithen in intrazellulären, extrazellulären Räumen oder in Zellwänden oder werden von der Pflanze aus Gründen synthetisiert, die wahrscheinlich noch nicht vollständig verstanden sind.

Die genauen Mechanismen der Biosilizifizierung sind noch wenig bekannt. In den 1980er Jahren zeigten HRTEM-Beobachtungen, dass Phytolithen manchmal beispielsweise aus einem a priori zufälligen Netzwerk von tetraedrischen SiO 4 -Einheiten bestanden, die durch kovalente Si-O-Si-Bindungen miteinander verbunden waren. Die Infrarot - Spektroskopie hat gezeigt , dass phytolith eine Struktur nahe dem von Kieselgel und anderen Formen von biogenem Siliciumdioxid, wie Diatomeen und hatte Spiculae von Schwämmen .

Ort der Bildung in der Pflanze

Innerhalb der Anlage sind drei Arten von Verkieselungsstellen bekannt:

Werden Sie beim Tod der Pflanze

Die Pflanzen bringen sie dann nach ihrem natürlichen Tod direkt in den Boden zurück oder wenn sie durch Brände geringer Intensität zerstört oder gemäht und an Ort und Stelle belassen werden ...; Wenn Pflanzen massiv durch Überschwemmungen oder durch Menschen oder durch Wind oder durch Tiere transportiert werden, die sie in ihren Fäkalien ausgespült haben , werden ihre Phytolithen an anderer Stelle verstreut. Es kann in großen Mengen in torfigen Böden und Sedimenten gefunden werden.

Chemischer Natur

Phytolithen entstehen durch die Anreicherung und Kristallisation von Mineralien, die in der Pflanze in überschüssiger Dichte vorhanden sind:

(Bio-) Indikatoren

Bestimmte Phytolithen erhalten eine Morphologie, die mit der der Zelle vergleichbar ist, in der sie ausfallen, was ihnen einen taxonomischen Wert verleiht. Sie ermöglichen es, die Familie der Pflanze oder sogar eine Unterfamilie, eine Gattung oder eine Art zu identifizieren. Und der Anteil der Phytolithen, der nicht im Boden gelöst ist, bleibt dort in fossiler Form .
Diese Phytolithen bilden eine Erinnerung (fossile Spur) an die Vegetation, aus der sie bestehen. Forscher haben sie verwendet, um die Flora , Ökosysteme oder Paläoklimate des Känozoikums , archäologische Schichten oder früher lakustrine Kontexte zu untersuchen.
Sie sind eines der präzisesten Werkzeuge, die Forschern zur Rekonstruktion der Umweltgeschichte zur Verfügung stehen (wenn sie beispielsweise mit prähistorischen Stätten in Verbindung gebracht werden ) und geben Hinweise auf paläogeografisches Interesse  . Anhand der verschiedenen Aspekte dieser versteinerten Phytolithen kann die Art der Vegetation identifiziert werden, aus der sie stammen. Sie helfen insbesondere dabei, die mehr oder weniger anthropisierte oder kultivierte Natur antiker Schichten archäologischer Stätten zu bestätigen, die unsere Vorfahren kultiviert, gegessen oder (wie Pflanzen) transportiert haben.

Phytolithen sollen in einem multidisziplinären Ansatz ( Palynologie , Karpologie , Geoarchäologie , Traceologie , Isotopenanalysen usw.) zuverlässige Paläoumweltindikatoren darstellen , die jedoch im Allgemeinen mit anderen Indikatoren gekreuzt werden .

Wo finden wir Phytolithen?

Sie kommen in Pflanzen vor, aber auch dort, wo Pflanzen vorhanden oder verdaut waren oder wo tierische oder menschliche Aktivitäten Pflanzen gebracht haben. Archäologen suchen sie insbesondere:

Paläontologie

In reichen Böden oder Torf sind Phytolithen selbst für Zeiträume von mehreren zehn Millionen Jahren reichlich vorhanden. Sie wurden bis zu den Perioden gefunden, die dem Ende des Devon entsprachen. Sie ermöglichen es, die Flora und ihre Entwicklung in fernen Zeiten wiederherzustellen.

Manchmal finden und identifizieren Paläontologen Phytolithen, die mit ausgestorbenen Pflanzenfressern assoziiert sind (z. B. in ihren versteinerten Fäkalien), und geben Auskunft über ihr Verhalten und ihre Ernährung sowie über die Ökosysteme, in denen sie lebten, und darüber, wie sie sich schließlich zusammen mit Pflanzen entwickelt haben. In Indien beispielsweise haben Paläontologen kürzlich krautige Phytolithen in fossilen Dinosaurierkot gefunden , was stark darauf hindeutet, dass sich die Kräuter früher als ursprünglich angenommen entwickelt und die krautige Schicht besiedelt haben.

In der Archäologie , fand Phytolith auf Blade Sicheln in Flint oder in den Häusern, oder fast verschiedene Artefakte liefern Informationen über Pflanzen, die angebaut wurden, verbraucht verwendet und Umwelt der menschlichen Bevölkerung , die uns vorangegangen. Es ist sogar manchmal (zum Beispiel für Hirse) möglich, ähnliche Formen (kultiviert und wild) einer Pflanze ( Panicum miliaceum und Panicum ruderale bei Hirse) zu unterscheiden. Wir wissen jetzt auch, dass der Beitrag von Düngemitteln, die reich an Kieselsäure sind, den Gehalt an Phytolithen in Kulturpflanzen ( zum Beispiel in Reis ) erhöht .

Beobachtung und Bestimmung unter dem Mikroskop

Da sie im nativen Zustand transparent sind (sie können in den Überresten verbrannter Pflanzen verändert und gefärbt werden) und weil Kieselsäure im sichtbaren Lichtspektrum transparent ist , können sie beobachtet werden:

Da sie häufig Arten aufweisen, die für eine Art oder eine Gattung oder Pflanzenfamilie spezifisch sind, werden sie anhand von Referenztafeln identifiziert .

Bildergalerie von Phytolithen, die unter einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wurden

Anmerkungen und Referenzen

  1. Alexandre A & al. (1997) Auswirkungen von Pflanzen auf den biogeochemischen Kreislauf von Silizium und verwandte Verwitterungsprozesse , Geochim. Cosmochim. Acta 61 677–682.
  2. Die Reise des Beagle , Kapitel 1
  3. Golohvast, KS, Chaika, VV, Zakharenko, AM, Sergievich, AA, Zemchenko, IA, Artemenko, AF und Seryodkin, IV (2018). Sechseckige Phytolithen aus der Roten Alge Tichocarpus crinitus. In Defect and Diffusion Forum (Vol. 386, S.  256-261 ). Trans Tech Publications | abstrakt
  4. Rostain, S. (2018). Über die historische Ökologie im Amazonas . Die Nachricht von der Archäologie, (152), 16-23.
  5. Perry CC (1989), Chemische Untersuchungen von biogener Kieselsäure , in: S. Mann, J. Webb, JP Williams (Hrsg.), Biomineralisierung: Chemische und biochemische Perspektiven , VCH Publishers, pp. 223–256.
  6. Pironon J & al. (2001) Individuelle Charakterisierung von Phytolithen: experimenteller Ansatz und Konsequenzen für das Verständnis der Paläoumgebung , in: J.-D. Meunier, F. Colin (Hrsg.), Phytolithen: Anwendungen in den Geowissenschaften und in der Geschichte der Menschheit, AA Balkema Publishers, pp. 329–341.
  7. Piperno DR (1988), Phytoliths. Eine archäologische und geologische Perspektive , Academic Press, London, 280 S.
  8. Twiss, PC, Suess, E. und Smith, RM, 1969. Morphologische Klassifikation von Grasphytolithen. Bodenkundliche Gesellschaft von Amerika. Proceedings 33, 109-115
  9. Rovner, I., 1971. Potenzial von Opalphytolithen zur Verwendung in der paläoökologischen Rekonstruktion, Quaternary Research 1 (3), 345-359
  10. Bozarth, SR, 1992. Klassifikation von Opalphytolithen, die in ausgewählten Dikotyledonen gebildet wurden, die in den großen Ebenen heimisch sind. In: Rapp, G. Jr. und Mulholland, SC (Hrsg.): Phytoliths Systematics. Aufkommende Probleme. Fortschritte in der Archäologie und Museumswissenschaft. Vol. 1, Plenum Press, 193-214
  11. Vrydaghs, L., 2004. Taxonomische Regelmäßigkeiten in der Verteilung des Opalphytolithen. Der Phytolitarian 3/16, 16.
  12. Stromberg, CAE, Werdelin, L., Friis, EM, Sarac, G. Die Ausbreitung grasdominierter Lebensräume in der Türkei und in den umliegenden Gebieten während des Känozoikums: Phytolith-Beweise . Paläogeographie, Paläoklimatologie, Paläoökologie 2007
  13. Piperno, D., 1988. Phytolith Analysis . Eine archäologische und geologische Perspektive. New York Academic Press
  14. Piperno, D. 2005. Phytolithen: Ein umfassender Leitfaden für Archäologen und Paläoökologen . Lanham: Altamira Press
  15. Vrydaghs, L., Cocquyt, C., Van de Vijver, T. und P. Goetghebeur. 2004. Phytolithische Beweise für die Einführung von Schoenoplectus californicus subsp. Totora auf der Osterinsel. Rapa Nui Journal 18 (2), 95 - 106.
  16. Laurent C.; Die Beiträge der Untersuchung von Phytolithen zur Archäologie (Beitrag der Untersuchung von Phytolithen zur Archäologie ( Univ. Libre Bruxelles, Fac. Sci., Unit rech. Paléoenvironnement); Übersicht: VA, Vie archaeologique 1992-1993, Nr. 39, S. 30-34 (8 Ref.) Ref. Cat INIST  ; ( ISSN  0775-6135 )
  17. Phytolithen, Erinnerung an die tropische Umwelt; Wissenschaftliche Nachrichtenblätter Nr. 68; Juni 1998
  18. Doktorarbeit: Phytolithen, Boden-Pflanzen-Wechselwirkungen und Paläoumgebungen = Phytolithen, Boden-Pflanzen-Wechselwirkungen und Paläoumgebungen , verteidigt an der Universität von Aix-Marseille 3, Aix-en-Provence von Alexandre Anne-Emmanuelle unter der Aufsicht von Meunier J.- D. D. ;; 1996 [Anmerkung (en): 138 p. (bibl.: 150 ref.) (1996) (Nr.: 96 AIX3 0122); Inist Blatt
  19. Patricia C. Anderson; Phytolithologie (CEPAM / CNRS)
  20. Carter, JA 1999; Spätdevonische, permische und triassische Phytolithen aus der Antarktis ; Mikropaläontologie; Band 45, Ausgabe 1, Seiten 56–61; Zusammenfassung  ; Zugriff 2008-04-22; ;; doi; 10.2307 / 1486202
  21. Fossiler Mist enthüllt, dass Dinosaurier Gras weiden ließen Hecht, Jeff, New Scientist Magazine, 17. November 2005. Zugriff Januar 2008
  22. Zhang, J., Lu, H., Liu, M., Diao, X., Shao, K. & Wu, N. (2018). Phytolith-Analyse zur Unterscheidung zwischen Besenhirse (Panicum miliaceum) und ihrem Unkraut- / Wildtyp (Panicum ruderale) . Scientific Reports, 8 (1), 13022.
  23. Sun, X., Liu, Q., Tang, T., Chen, X. & Luo, X. (2019). Die Anwendung von Siliziumdünger fördert die Anreicherung von Phytolithen in Reispflanzen . Grenzen der Pflanzenwissenschaften, 10.
  24. Canyon, M. Mit feuerveränderten Phytolithen das indigene Feuerregime rekonstruieren .
  25. Parr JF (2006) Wirkung von Feuer auf die Phytolithfärbung . Geoarchaeology: An International Journal, 21 (2), 171-185.
  26. Masson A, Coqueugniot E & Roy S (1981) Kieselsäure und Gebrauchsspuren: der Glanz der Sicheln . Veröffentlichungen des Musée des Confluences, 19 (1), 43-52.

Siehe auch

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Externe Links