Карельский ученый создает 3D-модели древних строматолитов
Строматолиты – это удивительные ископаемые, постройки древних цианобактерий, образовавшиеся на мелководье водоемов миллиарды лет назад. Геологи находят их чаще всего в карбонатных горных породах: доломитах и известняках. Одни из самых ранних строматолитов обнаружены и изучены в Карелии. Сегодня их исследование вышло на новый этап: молодой ученый Института геологии КарНЦ РАН Андрей Лютиков разработал метод 3D-моделирования построек.
Первыми живыми организмами, которые овладели процессом фотосинтеза, были цианобактерии. Они вместе с другими микроорганизмами формировали цианобактериальные маты, которые в итоге стали настоящими фабриками по производству кислорода. Эти маты состоят из чередования слоев отмерших бактерий и карбонатного осадка. Живые цианобактерии находятся на поверхности самого верхнего слоя. Со временем толщина мата увеличивается, нижние слои уплотняются, обезвоживаются и постепенно окаменевают, захороняясь в окружающем осадке. Эти ископаемые остатки называются строматолитами (греч. «каменный войлок»). В России не так много мест, где можно их увидеть, но Карелии повезло: такие ископаемые находят в регионе, их возраст составляет около 2 миллиардов лет. Эти древние проявления жизни на Земле обнаружены в скальных обнажениях на берегах и островах озера Сундозера в Кондопожском районе.
Изучение карельских строматолитов ведется с 1950-х годов: открыты местонахождения построек по всей Карелии, собран большой палеонтологический материал, описаны новые роды и виды. Увидеть образцы ископаемых можно в Музее геологии докембрия КарНЦ РАН. Появление современных технологий и методов позволило взглянуть на палеонтологический объект по-новому. Младший научный сотрудник Института геологии КарНЦ РАН Андрей Лютиков одним из первых стал использовать 3D-моделирование для его визуализации.
Для реконструкции ученый сначала готовит срезы пород в виде тонких пластинок толщиной 5–7 мм, при необходимости шлифует их. Каждый срез фотографируется с высокой точностью, затем изображения обрабатываются в графическом редакторе и накладываются друг на друга. Для создания трехмерной модели используется программа Blender.
– Раньше объемные изображения строматолитов выполняли вручную методом графического препарирования: также распиливали образец на пластинки, затем на кальке зарисовывали строматолитовые наслоения и накладывали срезы друг на друга. Весь процесс занимал больше 20 часов. Нашу модель мы готовим за 5 часов, и ее точность и функционал в разы выше, – рассказал Андрей Лютиков.
Результаты работы Андрея Лютикова опубликованы в научном журнале «Вестник геонаук». Ученый создал около десятка 3D-моделей строматолитов, встречающихся в восточной части Фенноскандинавского щита. Например – Segosia columnaris (с озера Сегозеро) и Sundosia mira (с Сундозера). Всего база данных микробиалитов в Карелии насчитывает около 50 видов. В планах у Андрея Лютикова – сделать модель по каждому виду и дополнить ее.
Объемные модели позволяют не просто узнать, как выглядели строматолитовые постройки, освобожденные от вмещающей породы. Во-первых, технология помогает построить обобщающую модель конкретного вида строматолита с использованием анализа нескольких образцов. Во-вторых, модель унифицирует объект. Это позволяет исследователям при изучении, даже не имея образца перед глазами, представлять его одинаково. Ранее ученые ограничивались описаниями или графическими и фотоизображениями. В-третьих, 3D-модели могут помочь в уточнении существующей, но пока не утвержденной международной классификации строматолитов по морфологическим особенностям. Трехмерное моделирование позволяет различать мельчайшие детали и особенности строения строматолитовых построек, необходимых при описании видов. Это, в свою очередь, может стать одним из инструментов для палеореконструкции условий окружающей среды во время, когда постройки образовывались.
– Форма строматолитовых построек отличается в зависимости от гидродинамического режима в водоеме. Например, Segosia (оз. Сегозеро) и Sundosia (оз. Сундозеро) относятся к столбчатым строматолитам. У построек Sundosia мы видим пологие арки наслоений и ветвление столбиков. У Segosia же арки очень крутые, столбики гораздо мельче и тесно расположены друг к другу. Это значит, и там и там были течения, волнения, но в районе Сегозера динамики было больше. Изучая комплексно разрез, мы можем говорить, как менялся гидродинамический режим в бассейне два миллиарда лет назад, – отмечает геолог.
Наконец, такая форма визуализации служит инструментом популяризации науки.
– Динозавров, мамонтов давно реконструировали, показывают даже «кембрийскую жизнь» – трилобитов и других представителей палеозойской эры. Я подумал, почему бы не показать строматолиты, ведь это одни из древнейших свидетельств жизни на Земле, – рассказывает Андрей Лютиков.
При этом, по мнению ученых, сегодня строматолиты нужно не только популяризировать, но и уже пора охранять. Благодаря своей доступности и ценности карельские ископаемые стали притягательным объектом со стороны коллекционеров и просто желающих нажиться. В этом году памятник природы Сундозерский разрез получил статус особо охраняемой природной территории (ООПТ).
– Наши строматолиты уникальны, особенно для России. В Карелии сосредоточена основная часть местонахождений строматолитовых построек палеопротерозойского возраста. Их необходимо беречь и сохранять, лишиться такого памятника истории Земли – это невосполнимая утрата, – утверждает ученый.
Информация и фото предоставлены Службой научных коммуникаций КарНЦ РАН
Разместила: Ирина Усик