1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 1/13

Acritarchs and Chitinozoa

Introduction

Acritarchs, the name coined by Evitt in 1963 which means "ofuncertain origin", are an artificial group. The group includes anysmall (most are between 20­150 microns across), organic­walledmicrofossil which cannot be assigned to a natural group. They arecharacterised by varied sculpture, some being spiny and otherssmooth. They are believed to have algal affinities, probably thecysts of planktonic eukaryotic algae. They are valuable Proterozoicand Palaeozoic biostratigraphic and palaeoenvironmental tools.

Chitinozoa are large (50­2000 microns) flask­shaped palynomorphswhich appear dark, almost opaque when viewed using a lightmicroscope. They are important Palaeozoic microfossils asstratigraphic markers.

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 2/13

History of Study

The earliest palynomorphs which we now classify as acritarchs areprobably those reported by White in 1862 from the Ordovician toDevonian of New York. In the early 1930's Eisenack, working onmaterial from the Baltic, re­assigned many species to the acritarchgroup and came to regard them (as we do now) as being derivedfrom phytoplankton. It was Downie, Evitt and Serjeant however whotidied up the classification, providing a usable system, even thoughwe are still uncertain of the groups true affinities.

Chitinozoa were first named by Eisenack in 1931, who noted thechitin­like wall material, (they are actually composed of apseudochitinous material). As there are no living analogues we areagain uncertain of their affinities, Kozlowski (1963) proposed theywere the eggs of annelid worms. The co­occurrence of chitinozoawith scolecodonts and closely linked trend of abundance addweight to this proposal. In 1970 Jenkins recognised an affinitybetween chitinozoa and graptolites, again close associations ofoccurrence, geological range and trends of abundance were notedleading to his theory that graptolites and chitinozoa are probablygenetically linked. Paris (1981) divided chitinozoa into two orders,the Prosomitifera and the Operculatifera.

Range

The oldest known Acritarchs are recorded from shales ofPalaeoproterozoic (1900­1600 Ma) age in the former Soviet Union.They are stratigraphically useful in the Upper Proterozoic through tothe Permian. From Devonian times onwards the abundance ofacritarchs appears to have declined, whether this is a reflection oftheir true abundance or the volume of scientific research is difficultto tell.

Chitinozoa first appear in the early Ordovician (Tremadoc stage)and became abundant and diverse by the Arenig and until theSilurian. Many genera became extinct at the end of the Silurian andfew appear in the Devonian, they disappear in the earliestCarboniferous.

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 3/13

Classification

Natural classifications of acritarchs have not often been attemptednor accepted. The artificial scheme introduced by Downie, Evitt andSerjeant has been widely accepted and serves the purposes ofmost palynologists so there is little incentive to change it. Acritarchsare therefore divided into the following groups (most common first)based on their morphology.

Acanthomorphs have spherical bodies with spines whichusually open into the body.Polygonomorphs have a body­shape defined by the numberand position of spines, they are often triangular or square inoutline.Netromorphs have a fusiform body with one or more spines.Diacromorphs have spherical to ellipsoidal bodies withornament confined to the poles.Prismatomorphs have prismatic to polygonal bodies theedges of which form a flange or crest which may be serrated.Oomorphs have an egg shaped body with ornament confinedto one pole.Herkomorphs have a roughly spherical body divided intopolygonal fields, rather like a football.

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 4/13

Pteromorphs have a roughly spherical central zone oftencompressed, surrounded by a flange or wing lamella whichmay be sustained by radial folds or processes, they resembleunder the light microscope a fried egg!Sphaeromorphs have simple spherical morphology.

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 5/13

Other groups once assigned to the acritarchs are now thought to beprasinophytes or other green algae, these include some species ofherkomorphs, pteromorphs and sphaeromorphs.

Chitinozoa have been classified by Paris (1996) based on thestructure of their openings and overall shape of flask and neck,again this is not a natural classification but it has become widelyaccepted. The Order Operculatifera containing one family theDesmochitina (simple spherical forms often found in chains) andthe Order Prosomatifera containing two families the Conochitinidae(with little differentiation between flask and neck) and theLagenochitinidae (with clearly distinct flask and neck).

Applications

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 6/13

Acritarchs are extremely valuable for stratigraphic correlation ofrocks of Proterozoic and Palaeozic age, primarily because they arethe only microfossils commonly preserved. Chitinozoa are similarlyutilised in studies of Palaeozoic strata. Both groups are also used inpalaeoenvironmental reconstructions, providing useful evidence onenvironmental conditions where few other fossils exist.

Biology

Acritarch morphology forms the basis of their classificationtherefore it is worth describing in some detail. Overall body shaperanges from spherical through fusiform (grain of rice shaped),stellate to prismatic. Processes may be simple or complex, solid orhollow, opening into the body or separated from it. Ornament mayoccur on the body and/or the processes. The form of opening calleda pylome (through which excystment occurs) ranges from adistinctive opening in a defined area, a random split anywhere onthe body or complete disintegration.

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 7/13

Chitinozoa are flask­shaped sacs or vesicles, their surface may besmooth, striated, granular, spongy, spiny or ornamented withbranching appendages. The main chamber may have a neck with amarked flexure between the two, the opening or pseudostome iscovered by a disc or operculum which may be carried by a ringedstopper­like tube or prosome. The base of the vesicle may beconvex, pointed or flat, sometimes with a crown of appendages. Itis thought that at least some chitinozoa were linked together atthese points to form colonial chains.

Lifecycle

Acritarchs are extant but little is known about the organism whichproduces them. It is generally accepted that they are probably theresting cysts of marine phytoplankton and therefore represent onlyone stage of a multi­stage lifecycle. The gross morphology ofacritarchs, a single organic sac or hollow vesicle, and their size,generally between 15 to 80 microns, suggests derivation from aunicellular organism. Many show simple excystment structureswhich may be divided into two groups: linear sutures which vary inposition and shape, and pylomes which are complete small circularholes in the vesicle which may have a plug which fits in the holecalled an operculum. These features are strongly suggestive of adinoflagellate­like host organism. The fact that they are only foundin rocks of marine origin, their great age and other preservationalassociations allows us to be almost sure they are wholly marine.

Chitinozoa are extinct marine organisms and it is therefore evenharder to draw any inferences about their lifecycle from their shapeand structure. They have been assigned to the protozoans,metazoans, protists and fungi, however some conclusions havebeen made. The chain­forming attribute of many chitinozoa is animportant clue, the generally accepted theory is that the chitinozoaare the eggs of a metazoan, as long coiled chains of eggs areknown in some groups for instance polychaete worms andmolluscs. The fact that the chitinozoa vesicles of each species areall of the same size hints that they are the product of one life stage.There have been reports of "juvenile" chitinozoa but these have notbeen convincing and have not been generally accepted.

Preparation Techniques

WARNING: Please remember all preparation techniques requirethe use of hazardous materials and equipment and should only becarried out in properly equipped laboratories, wearing the correctsafety clothing and under the supervision of qualified staff. Inparticular the preparation of organic walled microfossils requires theuse of potentially lethal chemicals and procedures and should onlybe carried out by trained personnel.

Clays, silts, mudstones, sandstones, limestones and shales mayfirst be broken down physically into less than five millimeterfragments. The sample is then placed in a plastic beaker in a fumecupboard and covered in hydrochloric acid to remove carbonates.The sample is then removed from the hydrochloric acid and placed

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 8/13

in hydrofluoric acid to remove silicates. Once removed from thehydrofluoric acid the sample is checked in a wet mount to ascertainthe next procedure required. If the sample is clean of mineralmatter it can be oxidised either using nitric acid or Schultze'ssolution. If mineral matter is present boiling in hydrochloric acidmay be required before oxidation. The sample is removed from thelast acid treatment and can either be swirled to separate organicmatter from any remaining mineral matter or heavy liquidseparation can be used where a heavy liquid with specific gravity of1.6­2.5 is added to the sample and centrifuged, the organic materialfloating to the surface.

Two techniques for washing the acid out of the samples can beused. The decanting method involves allowing the acid and samplemix to settle and then carefully decanting off the acid, topping upwith distilled water and repeating until the liquid is neutral. This is atime­consuming method. The second method is to wash the acidand sample mix through an acid resistant sieve gauze of a meshsize suitable to retain the palynomorphs. The mesh sizes oftenused are ten and twenty micron, ten micron gauzes being fineenough to catch all but the smallest spores and acritarchs, so if it isknown these may be present five micron mesh size may be used.Chitinozoa are large enough to be captured in twenty microngauzes and are often prepared for separately.

Staining of samples (with Safranin­0, a red colour, for example)may be used depending on the natural colour remaining in thepalynomorph. Coals and "coal­like" samples are often so devoid ofmineral matter that the initial acid treatments can be omitted andoxidation only is required. This needs careful handling, however, asthe oxidising reaction may be extremely vigorous. Kerogen slidesare often required and require a special preparation techniquewithout any oxidation or sieving to retain the total organic matterpreserved in the sample. Once all acid treatment and separationprocesses are complete the sample may be mounted by strewingonto cover slips and allowing to dry. The inverted cover slip is thenglued onto a slide using Norland Optical Adhesive or Petropoxy orsimilar proprietary glue of sufficient refractive index.

Observation Techniques

Palynology slides are examined using transmitted lightmicroscopes, commonly with times forty dry and times one hundredoil immersion objective lenses. Accurate co­ordinates of individualspecimens on a slide may be required and are often given usingeither the graduated scale on the traversable slide table of aparticular microscope or, preferably, by giving England Finder co­ordinates. An England Finder is a specially made slide which isdivided into a grid of segments each one given an alpha­numericreference. When a specimen is located on a slide the slide iscarefully removed from the microscope and replaced by theEngland Finder and the co­ordinates marked down, as long as theorientation of the slide is also noted it is then possible to re­locatethe specimen using the England Finder on any microscope.

Images

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 9/13

The following images are of a representative selection of acritarchsand chitinozoa aimed at giving a general overview of the differentmorphotypes. Each specimen is given a generic and if possible aspecies name followed by its age range, the site location fromwhich the sample was obtained and the magnification at which theimage was taken or its size in microns. Click on an image to view alarger version.

Multiplicisphaeridium sp.SilurianRushbury, WalesLMcolony of Leiosphaeridium sphaeromorphacritarchsSilurianRushbury, WalesLMCrassiangulina tesselitaSilurianRushbury, Wales

Neoveryhachium carminaeSilurianRose Hill, New York State, USALMFungochitina sp.SilurianRose Hill, New York State, USAlength 250 microns LMFungochitinasp.SilurianRose Hill, New York State, USAlength 250 microns LMFungochitinasp.SilurianRose Hill, New York State, USAlength 250 microns LM

Lagenochitina sp. (right) Conochitina sp. (left)

Silurian

Rose Hill, New York State, USA

Lagenochitina sp.SilurianRose Hill, New York State, USALM

chitinozoa (aboral view)

Silurian

unknown

Veryhachium sp.SilurianRushbury, Wales19 microns excluding processes

Cymatiosphaera octoplana

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 10/13

Silurian

Rushbury, Wales

25 microns

Leiofusa tumidaSilurianJoslin Hill, New York State USA25 microns excluding processesVeryhachium cf. lairdiSilurianJoslin Hill, New York State USA9 microns excluding processesVeryhachium cf. lairdiSilurianJoslin Hill, New York State USA13 microns excluding processesMultiplicisphaeridium sp.SilurianJoslin Hill, New York State USA20 microns excluding processesLeiofusa sp.SilurianJoslin Hill, New York State USA7 microns excluding processesGeron gracilisSilurianJoslin Hill, New York State USA12 microns excluding processGeron gracilisSilurianJoslin Hill, New York State USA12 microns excluding processVeryhachium limaciformeSilurianJoslin Hill, New York State USA25 microns excluding processMultiplicisphaeridium sp.SilurianJoslin Hill, New York State USA20 microns excluding processVeryhachium trispinosumSilurianJoslin Hill, New York State USA12 microns excluding processDiexallophasis denticulataSilurianJoslin Hill, New York State USA12 microns excluding process

Veryhachium lairdi

Silurian

Joslin Hill, New York State USA

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 11/13

12 microns excluding process

Multiplicisphaeridium fisheriiSilurianJoslin Hill, New York State USA18 microns excluding processLeiofusa bernesgaeSilurianJoslin Hill, New York State USA10 microns excluding processGeron sp.SilurianJoslin Hill, New York State USA21 micronsVeryhachium sp.SilurianCyrenaica, Eastern, Libya40 microns excluding processes

?Diacrodium? sp.

Tremadocian (Lower Ordovician)

32 microns excluding processes

?acritarch?

Tremadocian (Lower Ordovician)

32 microns excluding processes

?acritarch?

Tremadocian (Lower Ordovician)

43 microns excluding processes

acritarch

Tremadocian (Lower Ordovician)

45 microns excluding processes

acritarch

Tremadocian (Lower Ordovician)

29 microns excluding processes

Priscotheca complanata DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Shropshire, UK40 microns excluding processesStelliferidium cuvillieri DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales38 microns

Cymatiogalea membranispinosa Deunff

Tremadocian (Lower Ordovician)

Tremadoc, Wales

30 microns excluding processes

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 12/13

Vulcanisphaera brittanica RasulTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales30 microns excluding processesAcanthodiacrodium angustum DownieTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales36 micronsVulcanisphaera imparila RasulTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales32 microns excluding processesVulcanisphaera africana DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales48 microns excluding processesTrichosphaeridium annovolaense TimofeyevTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales46 micronsStelliferidium cuvillieri DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales32 micronsCymatiogalea convexa RasulTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales31 micronsPriscotheca complanata DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales33 micronsSaharidia fragile CombazTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales68 micronsVulcanisphaera africana DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales43 micronsLeiofusa squama DeunffTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales80 micronsArcheohystrichosphaeridium funis RasulTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales32 micronsLeiofusa simplex RasulTremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales45 micronsImpluviculus miloni Vanguestaine

1/21/2016 Acritarchs and Chitinozoa

http://www.ucl.ac.uk/GeolSci/micropal/acritarch.html 13/13

Tremadocian (Lower Ordovician)Tremadoc, Wales10 microns