Bài giảng Cổ sinh - Địa tầng Chương 2: Sinh vật nhân nguyên thuỷ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾKHOA ĐỊA LÝ - ĐỊA CHẤT Chương 2: SINH VẬT NHÂN NGUYÊN THUỶ Chương 3: SINH VẬT NHÂN CHÍNH THỨC Bài giảng MÔ TẢ CỔ SINH VẬT - Tên một số sinh vật đặc trưng và có ý nghĩa trong địa chất - Một số đặc điểm hình thái quan trọng - Ý nghĩa trong nghiên cứu địa chất địa tầng học + Định tuổi + Môi trường sống - Tế bào chưa có nhân chính thức  Chỉ gồm chất nguyên sinh, màng và vách. - Gồm các sinh thể đơn bào và đa bào, kích thước chỉ từ 0,015m đến 20cm. - Nhóm sinh vật này bao gồm ba giới: Virus, Vi khuẩn và Sinh thể lam. - Ý nghĩa: Chúng xuất hiện trên Trái đất từ đầu liên đại Arkei và tồn tại cho đến nay nhưng lại không có ý nghĩa nhiều trong nghiên cứu địa tầng. ĐẶC ĐIỂM CHUNG SINH VẬT NHÂN NGUYÊN THUỶ 2.1. Giới Vi khuẩn (Bacteria) Di tích sinh vật Nhân nguyên thuỷ tuổi AR & PR a-e. Di tích sinh vật Nhân nguyên thuỷ và Nhân chính thức (?) có tuổi 2 tỉ năm g-k. Vi khuẩn và Sinh thể lam có tuổi 2,5 tỉ năm (g) và 3,5 tỉ năm (h, k) 2.1. Giới Vi khuẩn (Bacteria) - Gồm những sinh thể đơn bào, bất động hoặc di động nhờ lông roi. - Hình dạng đa dạng (sợi, que, cầu, xoắn...) - Có khả năng trao đổi chất nhưng không có nhân riêng biệt và sắc tố lục, trừ một số Vi khuẩn có chứa một loại chất đặc biệt được gọi là diệp lục khuẩn Vi khuẩn Oscillatoria Ancient Fossil Bacteria : two kinds cyanobacteria from the chert in the central Australia, a site dating to the Late Proterozoic, about 850 million years old. On the left is a colonial chroococcalean form, and on the right is the filamentous Palaeolyngbya 2.1. Giới Vi khuẩn (Bacteria) Môi trường sống: trong không khí, nước, đất, đá, trong cát sa mạc, trong cơ thể động thực vật... và ngay cả trong cơ thể của Vi khuẩn khác, trong những điều kiện đặc biệt như nhiệt độ cao (110 - 1400C), nước biển có độ mặn cao (>32‰). Trong những điều kiện sống không thuận lợi  mất dần nước, giảm thể tích và được bao bọc bởi một lớp vỏ cứng chắc hơn, khi môi trường thuận lợi chúng sẽ trở lại bình thường The calcareous shell of the bryozoan is perforated with a network of channels and tunnels, made by bacteria that bore into such shells. Such trace fossils have been found all through the last 600 million years of the fossil record, and add a new dimension to the study of the history of bacterial life. (Vi khuẩn đục khoét phần thân của vỏ sò thành mạng lưới các đường. Dấu vết của hoá thạch Vi khuẩn này được tìm thấy khoảng 600 tr.n trở lại đây) 2.1. Giới Vi khuẩn (Bacteria) Ý nghĩa: - Có vai trò quan trọng trong chu trình chuyển hoá vật chất trên Trái đất - Ít có ý nghĩa trong địa tầng do hiếm gặp ở trạng thái hoá thạch. Người ta mới chỉ phát hiện được hoạt động sống của chúng trong đá vôi và quặng sắt nguồn gốc Vi khuẩn có tuổi Arkei (3,8 tỉ năm). 2.2. Giới Sinh thể lam (Cyanobionta) - Có hình dạng tương đối ổn định nhưng cơ thể chưa có nhân, tồn tại dưới dạng đơn bào hoặc quần thể - Cấu trúc cơ thể phức tạp hơn và đã có sắc tố giúp quang hợp 2.2. Giới Sinh thể lam (Cyanobionta) Sống phổ biến trong môi trường nước ngọt, ít hơn có nước mặn, môi trường bị vẩn đục, trong đất, đá tảng, sa mạc, nguồn nước nóng, nước đóng băng... Stromalit 1,9 tỉ năm Stromalit banded iron deposite from Port Hanford, Western Australlia, more than 2 billion years A,B. Organo-sedimentary structures (stromatolites) forming in modern environments (intertidal zone and at a depth of about 3 meters) at Shark Bay, Australia C.  Cross-section cut through a modern columnar-shaped stromatolite from Shark Bay, Australia illustrates one type of domal, laminated form 2.2. Giới Sinh thể lam (Cyanobionta) A.  Oncolites.  B.  Stromatolites.  Ý nghĩa: - Sinh thể lam + Vi khuẩn  các tầng đá vôi Stromatolit tuổi PR, là thành tạo do quá trình tích tụ carbonat trên lớp chất nhầy của những sinh thể sống dưới dạng quần thể - Tạo thành các tập hợp hoá thạch Oncolit có tuổi Tiền Cambri, là những hạt hình bầu dục đồng tâm (gần giống với cấu tạo trứng cá trong đá vôi), kích thước khoảng vài milimet tới vài centimet. 2.2. Giới Sinh thể lam (Cyanobionta) SINH VẬT NHÂN CHÍNH THỨC Giới Thực vật (Phyta) Thực vật bậc thấp hay Tản thực vật (Thallophyta) Thực vật bậc cao (Telomophyta) ĐV đa bào nguyên thủy (Parazoa) ĐV đa bào chính thức (Eumetazoa) 3.1. Giới Thực vật (Phyta) 3.1.1. Thực vật bậc thấp hay Tản thực vật (Thallophyta) - Gồm tất cả các ngành tảo, hiện có khoảng 50.000 loài đang sống và hàng nghìn loài hoá thạch đã được phát hiện. - Cơ thể Tảo cấu tạo đơn giản, đơn bào hoặc đa bào, có thể chuyển động hoặc sống cố định dưới dạng đơn lẻ hay tập đoàn. - Phần lớn Tảo thuộc sinh vật tự dưỡng do có khả năng quang hợp nhờ các sắc tố trong thể nhiễm sắc, một số ít sống dị dưỡng hoặc tạp dưỡng. - Sinh sản bằng cách tự phân chia tế bào theo kiểu sinh dưỡng, vô tính và hữu tính, và có sự xen kẽ giữa các thế hệ vô tính và hữu tính. - Ý nghĩa: Một số ngành Tảo có ý nghĩa trong địa tầng Kainozoi, là địa tầng chứa dầu ở nước ta. 3.1.1. Thực vật bậc thấp hay Tản thực vật (Thallophyta) Ngành Khuê tảo (Diatomeae) = Tảo silic a,c. Pinnularia; d- Arachnodiscus (E); e- Melosira (N) - Có những con có kích thước rất nhỏ - Cấu trúc vỏ gồm hai mảnh như hai nắp của 1 chiếc hộp - Sống trên thân cây, đất ẩm ướt, trong nước biển ở các độ sâu khác nhau. - Gồm Khuê tảo lông chim (Pennatophyceae) và Khuê tảo trung tâm (Centricophyceae) - Ý nghĩa: + J-E-N-nay + Nhạy cảm với độ mặn  Xác định đk môi trường trầm tích 3.1.1. Thực vật bậc thấp hay Tản thực vật (Thallophyta) Ngành Khuê tảo (Diatomeae) Mixed Phytoplankton Bloom Pleurosigma Ngành Khuê tảo (Diatomeae) 3.1.1. Thực vật bậc thấp hay Tản thực vật (Thallophyta) Ngành Tảo vàng ánh (Chrysophyta)= Tảo vôi - Đơn bào, sống tập đoàn trôi nổi hoặc bám đáy trong nước ngọt hoặc nước mặn, kích thước hiển vi, hình cầu, trên cơ thể có những lông roi hoặc chân dài giúp di chuyển; - Tảo vàng ánh gồm hai lớp: Tảo roi silic và Tảo phiến vôi (Hình 7). Lớp Tảo roi silic (Silicoflagelateae) - Sống trong môi trường biển, có khung xương silic. - Cấu tạo khung xương rất phức tạp: có gai (thẳng/cong) và các thanh kết nối Lớp Tảo phiến vôi (Coccolithophorales) - Sống đơn lẻ ở biển, có hai lông roi để bơi lội tự do và một giáp cấu tạo từ nhiều phiến vôi mang mấu dạng gai, dạng cột... - Tế bào chưa có vỏ cứng nguyên sinh nhưng đã có lớp nhầy bao bọc, là nơi thu hút các phiến vôi tạo thành lớp vỏ cứng gọi là Coccolit. - Ý nghĩa: Các tảo này đang góp phần tạo thành những lớp bùn vôi, còn Tảo silic cùng với Khuê tảo hình thành lớp bùn silic. Hình 7. Ngành Tảo vàng ánh a-e- Coccolithophorales; a- Rhabdosphaera; b- Umbricosphaera; c-e- các yếu tố của phiến vôi; g-h- Tảo roi silic; g- Dictyocha (K-Q); h- Distephanus (E2-Q) - Định tuổi K - nay - Phục vụ công tác tìm kiếm dầu khí ở thềm lục địa và đất liền Đại dương??? 3.1.1. Thực vật bậc thấp hay Tản thực vật (Thallophyta) Ngành Tảo vàng ánh (Chrysophyta)= Tảo vôi 3.1.2. Thực vật bậc cao (Telomophyta) - Thực vật bậc cao = Thực vật có phôi (Embryobionta), - Đa bào, cơ thể có cấu tạo phức tạp hơn - Là thực vật phổ biến rộng rãi nhất trên Trái đất, kiểu sống gắn chặt với môi trường sống (cố định) và vươn cao. - Gồm những cây từ thân cỏ đến thân gỗ, phần lớn có thân, rễ và lá chính thức, còn có một số có thân, rễ, lá giả; - Có sắc tố màu lục, tự quang hợp từ ánh sáng mặt trời để nuôi cơ thể (sinh vật sống tự dưỡng). - Xuất hiện từ Silur và được cho rằng có nguồn gốc từ Tảo nâu. - Quá trình phát triển: - Dạng hoá thạch: lá, thân cây, hạt, hoa, quả, bào tử, phấn hoa... 3.1.2. Thực vật bậc cao (Telomophyta) Gồm TV Có bào tử và TV Có hạt, được chia thành 7 ngành Thực vật Có bào tử: Ngành Lộ trần (Rhyniophyta) Ngành Rêu (Bryophyta) Ngành Thạch tùng (Lycopodiophyta) Ngành Mộc tặc (Equisetophyta)=Thân đốt (Sphenopsida) Ngành Dạng Dương xỉ (Polypodiophyta) Thực vật Có hạt: Ngành Hạt trần (Gymnospermae) Ngành Hạt kín (Angiospermae) Ngành Lộ trần (Rhyniophyta) Hình 9. Ngành Lộ trần a-b- Protobarinophyton (D); c- Horneophyton (D1-2) - Xuất hiện trên lục địa từ Silur và được coi là có nguồn gốc từ Tảo nâu, phát triển mạnh mẽ ở Devon sớm và Devon giữa, đến cuối Devon bị tiêu diệt hoàn toàn. - Cơ thể chưa chia thành các bộ phận thân, lá, rễ rõ ràng mà vẫn còn là lá giả, thân giả và rễ giả - Là nguồn nguyên liệu tạo than đá ở Kuzbat, than bùn ở Scotland. - Các chi tiêu biểu: Rhynia (D2), Cooksonia (S2 - D1), Psilophyton (D1-2), trong đó chi Psilophyton rất phổ biến trong địa tầng ở Việt Nam - Phát sinh ra 3 ngành: Thạch tùng, Mộc tặc và Dương xỉ Ngành Rêu (Bryophyta) - Thân thảo sống cả trên cạn lẫn dưới nước. - Có nhiều đặc điểm tiến hoá hơn Tảo: cơ thể đã phân hoá thành thân và rễ giả, có sự xen kẽ thế hệ rõ ràng, cơ quan sinh sản là túi bào tử đa bào và có khả năng sống trên cạn. - Ý nghĩa: Rất ít để lại hoá thạch. Hoá thạch cổ nhất của Rêu tìm thấy trong trầm tích Denvon hạ, khi chết có thể tạo than bùn Hình 10. Ngành Rêu a- Marchantiles, một phần tản của Rêu tản (E); b- Intia, lá rêu (P); c- Eurhynchium, một phần thân của Rêu thật (N) Silur - Xuất hiện từ Silur  Sang Devon: phát triển mạnh  Carbon - Permi cực thịnh với những thân cây cao 30 - 40m, và là nguồn vật liệu của những vỉa than lớn nhất của thể giới - Các giống điển hình: Lepidodendron (C), Sigillaria (C - P). Ở Việt Nam Cây vẩy Lepidodendropsis (D2) được tìm thấy ở Hói Đá (Quảng Bình), Đồ Sơn (Hải Phòng). Hình 12 . Bộ Cây vẩy (Lepidodendrales) a. Sigillaria (C-P), b. Lepidodendron (C-P), Pleuromeia (T1) Hình 11. Thạch tùng (Lycopodium) hiện nay a- cành mang hai bông bao tử, b- sự phát triển của thể giao tử Ngành Thạch tùng (Lycopodiophyta) Ngành Thạch tùng (Lycopodiophyta) Giống Lepidodendron (C-P) Giống Sigillaria (C-P) Ngành Mộc tặc (Equisetophyta) hay ngành Thân đốt (Sphenopsida) - Thân cây chia đốt bởi khớp đốt, lá mọc ở những đường khớp đốt này, bên trong thân cây rỗng. - Ít hoặc không có cành con, vỏ cây nhẵn hoặc chia dóng tạo các gờ dọc, gờ ở các đốt cạnh nhau so le (xen kẽ) nhau khiến cho ranh giới giữa hai đốt có dạng một đường ziczắc. - Quá trình phát triển: thân thảo (D)  Thân gỗ 20 – 30m (C-P)  Thân thảo (hiện nay) So sánh với Thạch tùng: vỏ thân cây Hình 14. Nhóm Dạng lau (Calamitales) a- Calamites (C); b- cành Calamites với lá xếp kiểu Annularia; c- Asterocalamites (D3-C1); h- cấu trúc bông bào tử Hình 15. Nhóm Mộc tặc (Equisetales) a-b- Mộc tặc hiện đại (Eqiusetum); c- Schizoneura (P-J); d- Phyllotheca (P-K1) Ngành Mộc tặc (Equisetophyta) hay ngành Thân đốt (Sphenopsida) Chi Calamites (C); Ngành Dạng Dương xỉ (Polypodiophyta) * Quá trình phát triển: - Xuất hiện từ Devon và được coi là có nguồn gốc từ thực vật Lộ trần. - Trong C - P phát triển những loài còn nguyên thuỷ và kích thước chưa lớn, nhưng lại có ý nghĩa đáng kể trong việc thành tạo than. - Phát triển phồn thịnh trong MZ, đặc biệt là có sự tiến hoá về mặt sinh sản (hạt), điển hình là thực vật Hạt trần. - Sang KZ chúng tiếp tục phát triển mạnh với những loại tiến hoá nhất là lớp Hạt kín. - Dương xỉ phát triển theo hai xu hướng: 1. Phát triển thành dạng thân mộc cao lớn, 2. Chuyển sang dạng thân thảo rồi dẫn đến biểu sinh và thuỷ sinh. * Hóa thạch của Dương xỉ: phổ biến là lá cây. Ngành Dạng Dương xỉ (Polypodiophyta) Hình 16. Các lá Dạng Dương xỉ và Dương xỉ - Tuế theo phân loại nhân tạo a. lá Archaenopteris (D3); b. Neuropteris (C); c. Pecopteris (C-P); d. Sphenopteris (C); e. các dạng gân lá; g. các dạng lá chét: 1- dạng Sphenopteris; 2- dạng Pecopteris; 3- dạng Neucopteris. Ở Việt Nam, các thành tạo chứa Dương xỉ là các thành tạo chứa than thuộc hệ tầng: Hòn Gai, Nông Sơn, Văn Lãng, Suối Bàng T3 Pecopteris sp. Neuropteris sp. Ngành Dạng Dương xỉ (Polypodiophyta) Ngành Hạt trần (Gymnospermae) - Là thực vật có hạt đầu tiên, nhưng chỉ là hạt sơ đẳng trần vỏ  Ý nghĩa trong sự duy trì và phát triển nòi giống. - Gồm những cây thân mộc cao lớn, ít hơn là cây bụi hoặc dây leo, hiếm khi là thân thảo (trừ Dương xỉ - cau). Cây có rễ, lá, thân thật, phân biệt rõ ràng Ngành Hạt trần (Gymnospermae) Nhóm Dương xỉ - Tuế (Cycadofilicales) - Hạt trần cổ sơ nhất - Devon  Permi  Jura Nhóm Tuế (Cycadales) Nhóm Dạng lưỡi (Glossopterridales) - Bị tuyệt diệt vào kỷ Trias - Chi Glossopteris (C-T) - Hoá thạch trong than Hòn Gai, Nông Sơn Hình 17. Nhóm Dương xỉ - Tuế và Dạng lưỡi Ngành Hạt trần (Gymnospermae) Nhóm Dương xỉ - Tuế (Cycadofilicales) - Carbon  Jura - Kreta sớm  cuối Kreta bị tiêu giảm nhiều  nay - Các chi điển hình: Ginkgo (J - nay), Baiera (T3 - K) Hoá thạch Baiera filiformis Oishi, B. guilhaumati Zeiller  trầm tích chứa than hệ tầng Hòn Gai ở vùng Cọc Sáu (Quảng Ninh) Nhóm Quả nón (Coniferales) Ngành Hạt trần (Gymnospermae) - Carbon  Jura  nay Sequoia (K-nay) Cây Bao báp Ngành Hạt kín (Angiospermae) - Lớp Một lá mầm và Hai lá mầm - Hai lá mầm: + 75%  Cây thân thảo, trảng bụi, thân mộc (sồi, sở) + Kreta  Kreta muộn  nay (KZ) + rễ cọc - Một lá mầm: + 25%  thân thảo, thân mộc + Kreta + rễ chùm - Định tuổi KZ Ngành Hạt kín (Angiospermae) Một lá mầm (Monocotyledoneae) Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Liliopsida Bộ: Arecaceae Họ Cau (Arecaceae) Chi: Areca Loài: A. catechu Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Liliopsida Bộ: Poales Họ: Poaceae Chi: Oryza Loài: Oryza savita Hai lá mầm (Dicotyledoneae) Ngành Hạt kín (Angiospermae) Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Fabales Họ: Fabaceae Chi: Vigna Loài: V. radiata Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Myrtales Họ: Myrrtaceae Chi: Psidium Loài: P.guajava - Có nhân, không có sắc tố, có khả năng phân giải và hấp thụ chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể. - Sinh sản vô tính, hữu tính, sinh dưỡng. - Hầu như không để lại di tích hóa thạch. - Là giới trung gian giữa động vật và thực vật. - Nhóm Địa y là cộng sinh của Tảo (lục, vàng), sinh thể lam và nâm trở thành một sinh thể rất đặc biệt. - Di tích Nấm cổ nhất hiện nay tìm được có tuổi Silur. Giới Nấm (Fungi)