Андрей Лютиков из Института геологии Карельского научного центра Российской академии наук разработал метод
3D-моделирования строматолитов — построек древних цианобактерий, образовавшихся на мелководье водоёмов
миллиарды лет назад. Результаты работы опубликованы в журнале «Вестник
геонаук».
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 слоёв 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. Один из таких регионов — Карелия. Возраст ископаемых, которых находят в регионе, составляет около
двух миллиардов лет. Эти древние проявления жизни на Земле обнаружены в скальных обнажениях на берегах и
островах озера Сундозеро в Кондопожском районе.
Древние проявления жизни
обнаружены в скальных обнажениях на берегах и островах Сундозера
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 учёный 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 трёхмерной модели используется программа
Blender.
Сравнение пришлифовок
Sundosia mira (А) и Segosia columnatis (B)
«Раньше объёмные 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 пять часов, и её
точность и функционал в разы выше», — рассказал Андрей Лютиков.
Учёный 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 базу.
Сравнение трёхмерных моделей
Sundosia mira (А) и Segosia columnatis (B)
Объёмные модели позволяют не просто узнать, как выглядели строматолитовые постройки, освобождённые 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 учёные
ограничивались описаниями или графическими и фотоизображениями. В-третьих, 3D-модели могут помочь в
уточнении существующей, но пока не утверждённой международной классификации строматолитов по морфологическим
особенностям. Трёхмерное 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 в то время, когда постройки
образовывались.
«Форма строматолитовых построек отличается в зависимости от гидродинамического режима в водоёме.
Например, Segosia (Сегозеро) и Sundosia (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», — отметил геолог.
Андрей Лютиков в процессе
полевых работ. Использование геологического молотка при отборе образцов строматолитов — исключительный
случай, обычно исследователи стараются не нарушать природный вид объекта, и ищут образцы среди обломков
породы
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», — рассказал Андрей Лютиков.
При этом, по мнению учёных, сегодня строматолиты нужно не только популяризировать, но и уже пора
охранять. Благодаря своей доступности и ценности, карельские ископаемые стали притягательным объектом сдля
коллекционеров и просто желающих нажиться. В этом году памятник природы Сундозерский разрез получил статус
особо охраняемой природной территории.
«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», —
уверен учёный.
Источник: служба научных коммуникаций КарНЦ РАН.