Введение 3
Глава 1. Региональный геологический обзор 6
1.1 Геологическая и стратиграфическая изученность разрезов 8
1.2 Литологическое и палеонтологическое описание разрезов 10
1.2.1 Литологическое и палеонтологическое описание разреза Монастырский овраг 10
1.2.2 Литологическое и палеонтологическое описание разреза Бабий Камень 12
1.2.3 Литологическое и палеонтологическое описание бассейна Ацрак Плайя 14
Глава 2. Материалы и методы 16
2.1 Материал 16
2.2 Методы 17
2.2.1 Количественные методы в классификации конхострак 17
2.2.2 Применение анализа формы Фурье в классификации конхострак 21
Глава 3. Результаты 25
3.1 Результаты количественных параметров конхострак 25
3.2 Результаты компьютерного анализа формы Фурье 33
3.2.1 Анализ формы Фурье современного материала 33
3.2.2 Анализ формы Фурье материала из разреза Монастырский овраг 35
3.2.3 Анализ формы Фурье материала из разреза Бабий Камень 39
3.2.4 Анализ формы Фурье в классификации конхострак 42
Глава 4. Обсуждение и интерпретация результатов 45
4.1 Количественные показатели конхострак 45
4.2 Анализ формы Фурье 47
Заключение 50
Список литературы 51
Приложение 57
Руководство по выполнению анализа формы Фурье 57
Актуальность работы. Определение границы перми и триаса в континентальных отложениях по всему миру является актуальной задачей. Конхостраки являются одними из самых перспективных групп организмов в биостратиграфии континентальных отложений. Изучение морфометрии конхострак позволит улучшить имеющиеся методики и найти оптимальный набор систематически значимых параметров, чтобы увеличить их применение в биостратиграфии.
Цель работы: изучить возможности классической методики и компьютерного анализа формы Фурье в определении систематически значимых параметров створки конхострак.
Задачи:
1. Подбор и изучение литературных данных по региональной и местной геологии, литологии, стратиграфии, палеонтологической характеристике, фациальной изменчивости средне- и верхнепермских отложений Восточной Европы и Западной Сибири, а также четвертичных отложений востока Иордании.
2. Ознакомление с имеющимися методиками определения видов, их анализ и сравнение по результатам отечественных и зарубежных работ.
3. Препарирование, сортировка и маркировка каменного материала с конхостраками из среднепермского разреза Монастырский овраг (отложения уржумского и северодвинского ярусов), верхнепермских отложений разреза Бабий Камень (терминальная пермь) и бассейна Ацрак Плайя (четвертичный период).
4. Детальные микроскопические исследования раковин конхострак.
5. Освоение компьютерных программ: программный пакет для
статистического анализа, графический редактор векторной графики, эмуляторы DOS-окружения.
6. Интерпретация полученных результатов, обсуждение преимуществ и недостатков каждой методики (таксономическая точность, простота применения, проблемы и возможности методики).
Фактический материал. Материалом исследований послужила коллекция Казанского федерального университета (более 350 экз.) и коллекция Геологического музея ТУ Фрайбергской горной академии (более 120 экз.). Коллекция КФУ была собрана В.В. Жариновой, В.В. Силантьевым, Ф. Шольце и А.С. Бакаевым в период с 2013 по 2016 гг. во время русско-немецких полевых работ в Верхнеуслонском районе республики Татарстан, а также в Кузнецком угольном бассейне (Кемеровская область). Коллекция Геологического музея во Фрайберге была собрана К. Бандел в 1998 году в ходе полевых работ в Иордании в бассейне Ацрак Плайя.
Научная новизна. Впервые опробована методика регистрации систематических признаков (Scholze, Schneider, 2015) на основе фотографий, а в качестве достоверности методики проведен статистический анализ параметров, замеренных по зарисовкам и фотографиям.
Впервые была проведена апробация анализа формы Фурье на створках конхострак в отечественной литературе. Составлена детальная, пошаговая инструкция методики на русском языке.
Практическое значение. Улучшение и упрощение имеющейся методики регистрации систематических признаков (Scholze, Schneider, 2015) позволит повысить использование конхострак в биостратиграфии континентальных отложений.
Анализ формы Фурье может быть применен как для изучения параметров створки раковины конхострак, так и для изучения многих других организмов и объектов, имеющих закрытый контур. Безграничность компьютерного анализа позволяет найти критерии и признаки в изучаемой группе, которые недоступны человеку при изучении палеонтологического материала визуально.
Структура работы и объем. Настоящая работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 70 страницах, иллюстрирована рисунками и таблицами. Список литературы включает в себя 47 наименований. В приложении оформлено краткое, пошаговое руководство выполнения анализа формы Фурье со скриншотами основных этапов.
Благодарности. Автор благодарит своих научных руководителей: зав. кафедрой палеонтологии и стратиграфии ИГиНГТ КФУ д.г.-м.н. В.В. Силантьева, м.н.с. В.В. Жаринову, д.г.н. Ф. Шольце, профессора Й. В. Шнайдера (Фрайбергская горная академия, Германия).
Параметры конхострак из двух разрезов, полученные на основе фотографий и чертежей, были проверены на признак закона нормального распределения по критериям Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Уилка. При значении критериев отличных от нормального распределения использовался непараметрический коэффициент корреляции рангов Спирмена (rs), а при значении критериев, соответствующих нормальному распределению, использовался линейный коэффициент корреляции Пирсона (гр). В результате основные параметры раковины L, H, l, h, H/L имеют высокую силу корреляционной связи, а параметры выпуклости раковины: e, a, b, c, a/b, c/d, e/l и параметр l/L - положительную корреляционную связь средней силы.
При анализе формы Фурье удалось выявить параметры раковины, которые соответствуют значениям PC-матриц, причем более 40% всей дисперсии выборок из трех местоположений приходиться на матрицы PC1 и PC2. Значения матриц PC1, PC2, PC3 для трех местоположений одинаковы. Значения матриц PC1 соответствуют форме раковины и параметру H/L, значения матриц PC2 соответствуют выпуклости и обособленности макушки и спинного края, а значения матриц PC3 - положению точек максимальной кривизны переднего и брюшного края. Матрицы PC4 и выше отличны для каждого из местоположений и трудны в интерпретации.
При анализе формы Фурье всех раковин конхострак вместе удалось выявить 2 отдельных облака индивидов. Первому облаку, имеющему положительные значения матрицы PC1 , соответствуют экземпляры из бассейна Ацрак Плайя, а второму - из разрезов Бабий Камень и Монастырский овраг. Разделительной границей выборок из разрезов Бабий Камень и Монастырский овраг можно считать ось абсцисс (ось х), выше которой (положительные значения матрицы PC2) располагаются экземпляры из Монастырского оврага.
