Palynologie - Palynology
La palynologie est littéralement « l'étude de la poussière » (du grec : παλύνω , translit. palynō , « saupoudrer, saupoudrer » et -logy ) ou des « particules qui sont éparpillées ». Un palynologue classique analyse des échantillons de particules prélevés dans l'air, dans l'eau ou dans des dépôts, y compris des sédiments de tout âge. L'état et l'identification de ces particules, organiques et inorganiques, donnent au palynologue des indices sur la vie, l'environnement et les conditions énergétiques qui les ont produites.
Le terme est couramment utilisé pour désigner un sous-ensemble de la discipline, qui est défini comme « l'étude d'objets microscopiques de composition organique macromoléculaire (c'est-à-dire des composés de carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène), non capables de se dissoudre dans l'acide chlorhydrique ou fluorhydrique. acides". Il est la science que les études contemporaines et fossiles palynomorphes , y compris le pollen , les spores , orbicules , dinokystes , acritarches , chitinozoaires et scolécodontes , ainsi que la matière organique particulaire (POM) et kérogène trouvent dans sédimentaires des roches et des sédiments . La palynologie n'inclut pas les diatomées , les foraminifères ou autres organismes à exosquelettes siliceux ou calcaires .
Définition
La palynologie est littéralement « l'étude de la poussière » (du grec : παλύνω , translit. palunō , « saupoudrer, saupoudrer » et -logy ) ou des « particules qui sont éparpillées ». Un palynologue classique analyse des échantillons de particules prélevés dans l'air, dans l'eau ou dans des dépôts, y compris des sédiments de tout âge. L'état et l'identification de ces particules, organiques et inorganiques, donnent au palynologue des indices sur la vie, l'environnement et les conditions énergétiques qui les ont produites.
Le terme est couramment utilisé pour désigner un sous-ensemble de la discipline, qui a été décrit comme « l'étude d'objets microscopiques de composition organique macromoléculaire (c'est-à-dire des composés de carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène), non capables de se dissoudre dans l'acide chlorhydrique ou acides fluorhydriques".
Il est la science que les études contemporaines et fossiles palynomorphes , y compris le pollen , les spores , orbicules , dinokystes , acritarches , chitinozoaires et scolécodontes , ainsi que la matière organique particulaire (POM) et kérogène trouvent dans sédimentaires des roches et des sédiments . La palynologie n'inclut pas les diatomées , les foraminifères ou autres organismes à exosquelettes siliceux ou calcaires .
La palynologie en tant que science interdisciplinaire se situe à l'intersection des sciences de la terre ( géologie ou sciences géologiques) et des sciences biologiques ( biologie ), en particulier des sciences végétales ( botanique ). La palynologie stratigraphique , branche de la micropaléontologie et de la paléobotanique , étudie les palynomorphes fossiles du Précambrien à l' Holocène .
Palynomorphes
Les palynomorphes sont généralement définis comme des microfossiles à paroi organique mesurant entre 5 et 500 micromètres . Ils sont extraits des roches sédimentaires et des carottes de sédiments à la fois physiquement, par traitement aux ultrasons et tamisage humide , et chimiquement, par digestion chimique pour éliminer la fraction non organique. Les palynomorphes peuvent être composés de matières organiques telles que la chitine , la pseudochitine et la sporopollénine . Les palynomorphes qui ont une description taxonomique sont parfois appelés palynotaxa.
Les palynomorphes forment un enregistrement géologique d'importance pour déterminer le type de vie préhistorique qui existait au moment où la formation sédimentaire a été établie. En conséquence, ces microfossiles donnent des indices importants sur les conditions climatiques qui prévalaient à l'époque. Leur utilité paléontologique découle d'une abondance se chiffrant en millions de cellules par gramme dans les gisements marins organiques, même lorsque ces gisements ne sont généralement pas fossilifères . Les palynomorphes, cependant, ont généralement été détruits dans des roches métamorphiques ou recristallisées.
En règle générale, les palynomorphes sont des kystes de dinoflagellés , des acritarques , des spores , du pollen , des champignons , des scolécodons (dents scléroprotéiques, mâchoires et caractéristiques associées des vers annélides polychètes ), des organes d' arthropodes (tels que des pièces buccales d' insectes ), des chitinozoaires et des microforams . Les structures microscopiques palynomorphes qui sont abondantes dans la plupart des sédiments sont résistantes à l'extraction de routine du pollen, y compris les acides et bases forts, et l'acétolyse, ou séparation par densité.
Palynofaciès
Un palynofaciès est l'assemblage complet de matière organique et de palynomorphes dans un gisement fossile. Le terme a été introduit par le géologue français André Combaz en 1964. Les études de palynofacies sont souvent liées à des recherches sur la géochimie organique des roches sédimentaires . L'étude des palynofacies d'un environnement de dépôt sédimentaire peut être utilisée pour en apprendre davantage sur les paléoenvironnements de dépôt de roches sédimentaires en géologie d'exploration, souvent en conjonction avec l'analyse palynologique et la réflectance de la vitrinite .
Les palynofacies peuvent être utilisées de deux manières :
- Les palynofaciès organiques considèrent toutes les matières organiques particulaires insolubles dans l'acide (POM), y compris le kérogène et les palynomorphes dans les sédiments et les préparations palynologiques des roches sédimentaires. Les préparations tamisées ou non tamisées peuvent être examinées à l'aide de montures en jonc sur des lames de microscope qui peuvent être examinées à l'aide d'un microscope biologique à lumière transmise ou d' un microscope à fluorescence ultraviolette (UV). L'abondance, la composition et la préservation des différents composants, ainsi que l'altération thermique de la matière organique sont considérées.
- Les palynofacies palynomorphes considèrent l'abondance, la composition et la diversité des palynomorphes dans une préparation palynologique tamisée de sédiments ou une préparation palynologique de roches sédimentaires . Le rapport entre le phytoplancton marin fossile ( acritarques et kystes de dinoflagellés ), ainsi que les chitinozoaires , et les palynomorphes terrestres ( pollen et spores ) peut être utilisé pour dériver un indice d'apport terrestre dans les sédiments marins.
Histoire
Histoire ancienne
Les premières observations rapportées de pollen au microscope ont probablement eu lieu dans les années 1640 par le botaniste anglais Nehemiah Grew , qui a décrit le pollen et l'étamine et a conclu que le pollen est nécessaire à la reproduction sexuée des plantes à fleurs.
À la fin des années 1870, alors que les microscopes optiques s'amélioraient et que les principes de la stratigraphie étaient élaborés, Robert Kidston et P. Reinsch ont pu examiner la présence de spores fossiles dans les filons de charbon du Dévonien et du Carbonifère et faire des comparaisons entre les spores vivantes et l'ancienne spores fossiles. Les premiers chercheurs incluent Christian Gottfried Ehrenberg ( radiolaires , diatomées et kystes de dinoflagellés ), Gideon Mantell ( desmides ) et Henry Hopley White (kystes de dinoflagellés).
des années 1890 aux années 1940
L'analyse quantitative du pollen a commencé avec les travaux publiés de Lennart von Post . Bien qu'il ait publié en suédois, sa méthodologie a gagné un large public grâce à ses conférences. En particulier, sa conférence Kristiania de 1916 était importante pour gagner un public plus large. Parce que les premières recherches ont été publiées dans les langues nordiques (langues scandinaves ), le domaine de l'analyse pollinique était limité à ces pays. L'isolement a pris fin avec la publication en allemand de la thèse de Gunnar Erdtman de 1921. La méthodologie de l'analyse pollinique s'est répandue dans toute l' Europe et l'Amérique du Nord et a révolutionné la recherche sur la végétation quaternaire et le changement climatique .
Parmi les premiers chercheurs sur le pollen figurent Früh (1885), qui a énuméré de nombreux types de pollen d'arbres courants, ainsi qu'un nombre considérable de spores et de grains de pollen d' herbes . Il y a une étude d'échantillons de pollen prélevés sur des sédiments de lacs suédois par Trybom (1888) ; le pollen de pin et d' épinette a été trouvé en telle profusion qu'il les considérait comme utilisables comme « fossiles index ». Georg FL Sarauw a étudié le pollen fossile du Pléistocène moyen ( Cromérien ) du port de Copenhague . Lagerheim (in Witte 1905) et C. A. Weber (in H. A. Weber 1918) semblent être parmi les premiers à entreprendre des calculs de « pourcentage de fréquence ».
des années 40 à 1989
Le terme palynologie a été introduit par Hyde et Williams en 1944, à la suite d'une correspondance avec le géologue suédois Ernst Antevs , dans les pages de la Pollen Analysis Circular (l'une des premières revues consacrées à l'analyse pollinique, produite par Paul Sears en Amérique du Nord). Hyde et Williams ont choisi la palynologie sur la base des mots grecs paluno signifiant « saupoudrer » et pâle signifiant « poussière » (et donc similaire au mot latin pollen ).
L'analyse du pollen en Amérique du Nord provient de Phyllis Draper , une étudiante en MS sous Sears à l'Université de l'Oklahoma. Pendant ses études, elle a développé le premier diagramme pollinique à partir d'un échantillon représentant le pourcentage de plusieurs espèces à différentes profondeurs à Curtis Bog. Ce fut l'introduction de l'analyse pollinique en Amérique du Nord; les diagrammes polliniques d'aujourd'hui restent encore souvent dans le même format avec la profondeur sur l'axe des y et les abondances des espèces sur l'axe des x.
des années 1990 au 21e siècle
L'analyse du pollen a progressé rapidement au cours de cette période en raison des progrès de l'optique et des ordinateurs. Une grande partie de la science a été révisée par Johannes Iversen et Knut Fægri dans leur manuel sur le sujet.
Méthodes d'étude des palynomorphes
Préparation chimique
La digestion chimique suit un certain nombre d'étapes. Initialement, le seul traitement chimique utilisé par les chercheurs était le traitement à l' hydroxyde de potassium (KOH) pour éliminer les substances humiques ; la défloculation a été réalisée par traitement de surface ou traitement par ultrasons, bien que la sonification puisse provoquer la rupture de l'exine du pollen. En 1924, l'utilisation de l'acide fluorhydrique (HF) pour digérer les minéraux silicatés a été introduite par Assarson et Granlund, réduisant considérablement le temps nécessaire pour numériser les diapositives à la recherche de palynomorphes. Les études palynologiques utilisant des tourbes ont présenté un défi particulier en raison de la présence de matière organique bien conservée, notamment de fines radicelles, des folioles de mousse et de la litière organique. Ce fut le dernier grand défi dans la préparation chimique des matériaux pour l'étude palynologique. L'acétolyse a été développée par Gunnar Erdtman et son frère pour éliminer ces fines matières cellulosiques en les dissolvant. Dans l'acétolyse, l'échantillon est traité avec de l'anhydride acétique et de l'acide sulfurique , dissolvant les matériaux cellulistiques et offrant ainsi une meilleure visibilité pour les palynomorphes.
Certaines étapes des traitements chimiques nécessitent des soins particuliers pour des raisons de sécurité, en particulier l'utilisation d'HF qui diffuse très rapidement à travers la peau et provoque de graves brûlures chimiques et peut être mortelle.
Un autre traitement comprend la flottation du kérosène pour les matériaux chitineux .
Une analyse
Une fois que les échantillons ont été préparés chimiquement, ils sont montés sur des lames de microscope en utilisant de l'huile de silicone, du glycérol ou de la gelée de glycérol et examinés en microscopie optique ou montés sur un talon pour la microscopie électronique à balayage .
Les chercheurs étudieront souvent soit des échantillons modernes provenant d'un certain nombre de sites uniques dans une zone donnée, soit des échantillons provenant d'un seul site avec un enregistrement dans le temps, tels que des échantillons obtenus à partir de sédiments de tourbe ou de lac. Des études plus récentes ont utilisé la technique analogique moderne dans laquelle les paléo-échantillons sont comparés à des échantillons modernes pour lesquels la végétation parentale est connue.
Lorsque les lames sont observées au microscope, le chercheur compte le nombre de grains de chaque taxon pollinique. Cet enregistrement est ensuite utilisé pour produire un diagramme pollinique . Ces données peuvent être utilisées pour détecter les effets anthropiques , tels que l'exploitation forestière, les modèles traditionnels d'utilisation des terres ou les changements à long terme du climat régional.
Applications
La palynologie peut être appliquée à des problèmes dans de nombreuses disciplines scientifiques, notamment la géologie , la botanique , la paléontologie , l' archéologie , la pédologie (étude des sols) et la géographie physique :
- Biostratigraphie et géochronologie . Les géologues utilisent des études palynologiques en biostratigraphie pour corréler les strates et déterminer l'âge relatif d'un lit, d'un horizon, d'une formation ou d'une séquence stratigraphique donnés .
Étant donné que la distribution des acritarques , des chitinozoaires , des kystes de dinoflagellés , du pollen et des spores fournit des preuves d'une corrélation stratigraphique grâce à la biostratigraphie et à la reconstruction paléoenvironnementale , une application courante et lucrative de la palynologie est l' exploration pétrolière et gazière .
- Paléoécologie et changement climatique . La palynologie peut être utilisée pour reconstruire la végétation passée (plantes terrestres) et les communautés phytoplanctoniques marines et d' eau douce , et ainsi déduire les conditions environnementales ( paléoenvironnementales ) et paléoclimatiques passées dans une zone il y a des milliers ou des millions d'années , un élément fondamental de la recherche sur le changement climatique.
- Les études de palynofaciès organiques , qui examinent la préservation de la matière organique particulaire et des palynomorphes, fournissent des informations sur l'environnement de dépôt des sédiments et les paléoenvironnements de dépôt des roches sédimentaires .
- Les études d'altération géothermique examinent la couleur des palynomorphes extraits des roches pour donner l'altération thermique et la maturation des séquences sédimentaires , ce qui fournit des estimations des paléotempératures maximales .
- Etudes de limnologie . Les palynomorphes d'eau douce et les fragments d'animaux et de plantes, y compris les prasinophytes et les desmides ( algues vertes ) peuvent être utilisés pour étudier les niveaux passés des lacs et le changement climatique à long terme .
- Taxonomie et études évolutives . Impliquant l'utilisation des caractères morphologiques du pollen comme source de données taxonomiques pour délimiter les espèces végétales d'une même famille ou d'un même genre. L'état d'ouverture du pollen est fréquemment utilisé pour le tri différentiel ou pour trouver des similitudes entre les espèces d'un même taxon. C'est ce qu'on appelle aussi la Palynotaxonomie.
- Palynologie médico-légale : l'étude du pollen et d'autres palynomorphes pour preuve sur une scène de crime.
- Études d' allergie . Des études sur la répartition géographique et la production saisonnière de pollen, peuvent aider les personnes souffrant d'allergies telles que le rhume des foins .
- Melissopalynology : l'étude du pollen et des spores trouvés dans le miel.
- La palynologie archéologique examine les utilisations humaines des plantes dans le passé. Cela peut aider à déterminer la saisonnalité de l'occupation du site, la présence ou l'absence de pratiques ou de produits agricoles et les « zones d'activités liées aux plantes » dans un contexte archéologique. Bonfire Shelter est un exemple de cette application.
Voir également
Les références
Sources
- Moore, PD, et al. (1991), Analyse du pollen (deuxième édition). Publications scientifiques de Blackwell. ISBN 0-632-02176-4
- Traverse, A. (1988), Paleopalynology . Dégagner Hyman. ISBN 0-04-561001-0
- Roberts, N. (1998), L'Holocène une histoire environnementale , Blackwell Publishing. ISBN 0-631-18638-7
Liens externes
- Fédération internationale des sociétés de palynologie
- Laboratoire de Palynologie, Institut Français de Pondichéry, Inde
- L'unité de palynologie, Kew Gardens, Royaume-Uni
- PalDat, base de données palynologique hébergée par l'Université de Vienne, Autriche
- La Société Micropaléontologique
- L'Association américaine des palynologues stratigraphiques (AASP)
- Commission Internationale de Microflore du Paléozoique (CIMP) , commission internationale de palynologie paléozoïque.
- Centre de palynologie, Université de Sheffield, Royaume-Uni
- Groupe de spécialistes en palynologie de la Linnean Society (LSPSG)
- Association canadienne des palynologues
- Littérature sur l'identification du pollen et des spores
- Palynologische Kring, Pays-Bas et Belgique
- Palynofacies , un répertoire de liens annotés.
- Acosta et al ., 2018. Changement climatique et peuplement des Néotropiques lors de la transition Pléistocène-Holocène. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. http://boletinsgm.igeolcu.unam.mx/bsgm/index.php/component/content/article/368-sitio/articulos/cuarta-epoca/7001/1857-7001-1-Acosta