Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Подробный разбор. Наука о древних ископаемых
Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Подробный разбор
В статье мы разберем, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов, какой в этом практический смысл и почему их останки вообще сохранились до наших дней.
Древние времена
По некоторым подсчетам ученых, жизнь на нашей планете существует около 3 млрд лет, и на ней сменилось множество биологических видов, начиная от бактерий и заканчивая водорослями в древних океанах. А водоемы, кстати, и дали нам жизнь. Естественно, подобные изменения претерпел и растительный мир.
Еще в древней Греции и Римской империи некоторые исследователи, находя окаменевшие остатки растений и прочих организмов, догадывались о том, что мир намного более старше, чем принято считать. Правда, об истинном возрасте находок они даже и не подозревали, считая их обычными причудами природы. Проще говоря, они и не догадывались, что окаменелостям многие миллионы лет. Да и не было у них способов детально их изучить, кроме внешнего осмотра.
В наше время подобные находки очень ценны для науки, исследователи на основе них узнают очень много нового о прошедших эпохах и периодах. Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов, как они вообще сохранились спустя миллионы лет? В этом мы и попытаемся разобраться. Тема эта очень обширна и интересна, но мы же остановимся на самом главном.
Палеонтология
Наука, изучающая останки вымерших организмов, называется палеонтологией. А ученые, соответственно, палеонтологами. Но какой смысл по крупицам разбирать кусочки окаменелостей? Что вообще можно определить по ним?
Дело в том, что наука как таковая не преследует мгновенной и сиюминутной выгоды, ее цель – это комплексное изучение и знание, на основе которых уже впоследствии и совершаются открытия, которым находится практическое применение. К примеру, теория относительности, вернее ее аспект про замедление времени гравитацией, пригодился лишь во время запуска искуственных спутников Земли. Так что теперь мы знаем, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов, – это палеонтология.
Подобные исследования помогают понять, как менялся и меняется животный и растительный мир на протяжении миллионов лет, а также дополняют новыми подтверждающими фактами теорию эволюции Дарвина, которая раз и навсегда помогла разобраться с тем, откуда появляются новые биологические формы, и отвергнуть библейское предположение о божественном вмешательстве.
Также, разбирая тему, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов, стоит помнить, что подобные исследования очень важны, в том числе и для того, чтобы предотвратить возможное вымирание ныне живущих видов и понять дальнейший и возможный путь эволюции.
Изучение
Но что можно узнать, изучая окаменелости? На самом деле долгое время ученые были сильно стеснены в средствах, но затем появились различные методы радиоуглеродного анализа, которые могли дать ответы на множество вопросов. К примеру, возраст находок, состав пищи, которой питались животные, и даже климат их современности! Но как они сохраняются?
Окаменение
Все дело в процессе окаменения. Он происходит при стечении определенных условий, таких как малый доступ к кислороду, скрытие от погодных условий и т. п. Постепенно биологический материал как бы «пропитывается» минеральными соединениями и в конце концов превращается в подобие камня.
Но, как правило, ученый, изучающий ископаемые остатки вымерших организмов, редко может отыскать полный и неповрежденный скелет динозавра или кого-то еще, такое бывает крайне редко, так что приходится довольствоваться тем, что есть. Тем не менее даже небольшие остатки материала могут пролить свет на древние эпохи и времена.
Палеоантропология
Также нельзя не упомянуть и палеоантропологию. Это дисциплина, входящая в палеонтологию, как понятно из названия, занимается она исследованиями наших предков и вообще всех некогда существовавших человекообразных приматов.
Теперь мы знаем, что ископаемые остатки вымерших организмов изучает наука палеонтология.
fb.ru
Изучение древних ископаемых помогло больше узнать о ранней эволюции
Более 550 миллионов лет назад океаны были населены плоскими мягкотелыми существами, которые питались микробами и водорослями. Размером эти животные были примерно с коврик для ванной. Сейчас исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде изучают их окаменелые останки, пытаясь узнать больше об истории развития жизни на Земле.
Новое исследование было опубликовано сегодня в издании PLOS ONE. Его авторы, Скотт Эванс (Scott Evans), аспирант кафедры наук о Земле отделения естественных и сельскохозяйственных наук (Department of Earth Sciences) Калифорнийского университета в Риверсайде (University of California, Riverside), и Мэри Дросер (Mary L. Droser), профессор палеонтологии этого же отделения, продемонстрировали, что жившее в эдиакарском периоде ископаемое дикинсония (Dickinsonia) развивалось сложным, строго регулируемым способом и в итоге превратилось в большое и мобильное морское существо.
Дикинсония представляла собой плоское овальное животное. Её размеры варьировались от пары сантиметров до нескольких метров. На поверхности тела дикинсонии присутствовали выпуклые полосы, так называемые «модули». До сих пор о дикинсонии известно не слишком много. Годами учёные спорили о таксономии дикинсонии. Её относили то к грибам, то к морским червям, то к рыбам. Сегодня дикинсонию относят к ныне вымершей кладе, группе организмов, располагавшейся между губками и последним общим предком первичноротых и вторичноротых.
«Часть нашей работы была посвящена тому, чтобы рассмотреть дикинсонию в контексте развития древних форм жизни. Мы хотели выяснить, является ли это животное частью выжившей впоследствии группы животных или это неудачный эволюционный эксперимент. Наше исследование расширило представления и о дикинсонии, и о жизни на Земле как о результате полумиллиарда лет эволюции», — рассказывает Дросер.
Чтобы исследовать дикинсонию, исследователи отправились в необитаемую пустыню в южной части Австралии. Когда-то этот регион был покрыт водой, и сейчас там можно обнаружить немало окаменелостей эдиакарского периода.
В ходе работы учёные оценили размер, форму и структуру почти 1000 отпечатков дикинсоний, обращая особое внимание на количество и размер модулей. Оказалось, что развитие животного — особенно формирование модулей — было сложным и подчинённым единой системе, благодаря чему особям удавалось сохранить овальную форму. Судя по характеру процесса накопления модулей, животное развивалось приблизительно так же, как другие организмы с билатеральной симметрией, от мух и червей до приматов. Тем не менее, исследователи не считают, что дикинсония непосредственно связана с современными животными — у неё отсутствовали характерные для животных с билатеральной симметрией органы и системы, например, рот, кишечник и анус.
«Хотя мы видели некоторые черты билатерального роста и развития, мы не думаем, что дикинсонию можно назвать предком современных животных. Скорее всего, речь идёт о двух различных группах организмов, унаследовавших от общего предка гены, которые сегодня можно отыскать у представителей царства животных, — рассказывает Эванс. — Дикинсония, вероятно, представляет ныне вымершую группу, которая, тем не менее, может немало рассказать нам об эволюции животных».
22century.ru
Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Новые открытия в палеонтологии :: SYL.ru
Недра земли хранят множество ископаемых, с помощью которых можно получить представление о давнем прошлом нашей планет. Изучением таких окаменелостей занимается палеонтология. В XIX веке, когда возникла эта дисциплина, она была нужна для описания и выяснения богатства существовавшего в прошлом органического мира. Создавалась систематика, изучались взаимосвязи ископаемых. Затем сформировалась современная структура этой науки, состоящая из нескольких подразделов.
Докембрийская палеонтология
Данное направление изучает самый древний органический мир. Как правило, вымершие животные и растения оставляют после себя значительные следы. В случае докембрийской палеонтологии все ровно наоборот. До последнего времени вообще считалось, что никакой жизни в этот период не было, либо эта жизнь была слишком крошечной, чтобы ее можно было изучить современными инструментами. Именно поэтому докембрий также называется криптозоем – эрой скрытой жизни.
Палеонтология – вот ответ на вопрос о том, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов. Однако, когда речь идет о докембрии, ученым приходится иметь дело с молекулярными и макроскопическими находками. В то же время именно этот материал помог специалистам получить полную эволюционную картину жизни.
Например, предполагалось, что первые одноклеточные эукариоты появились 1,3 миллиарда лет назад. Современные палеонтологические исследования опровергли эту гипотезу. Благодаря им известно, что низшие грибы существовали еще 2 миллиарда лет назад. Докембрийская палеонтология – это наука, изучающая фауну, у которой еще не возник скелет. Десятки видов и родов таких организмов описаны специалистами, работающими в этой фундаментально важной области.
Бактериальная палеонтология
Другие новые открытия в палеонтологии связаны с бактериальной палеонтологией. 50 лет назад, когда данное направление только появилось, ученые считали, что микроскопические остатки жизни можно найти лишь в кремнях. Последние исследования показали, что фоссилизированные бактерии есть почти в любых образованиях осадочного характера. Этому открытию поспособствовало изучение фосфоритов и высокоуглеродистых пород.
Бактерии сохраняются в неразложившимся состоянии благодаря тому, что процесс окаменения (фоссилизации) может завершиться всего за несколько часов. Каждый ученый-палеонтолог сегодня внимательно следит за связанными с ними открытиями. Некоторые уже перевернули представления о существовавшем в далеком прошлом органическом мире.
Молекулярные исследования
Особенную важность для науки представляют так называемые молекулярные следы, которые оставили после себя организмы прошлого. С помощью них выясняются новые факты об эволюции биосферы и отдельных видов. Эти первичные и преобразованные остатки молекул долго сохраняются и обладают выдающейся устойчивостью к внешнему воздействию.
Молекулярная палеонтология – это наука, изучающая биомаркеры и хемофоссилии. По характеристикам этих следов составляются систематики растений (по алкалоидам и фенольным соединениям), бактерий (по жирнокислотному составу липидов) и т. д. Принципиальное значение имеют исследования хемофоссилий докембрия, так как с помощью них можно определить период возникновения многоклеточных, эукариот и т. п.
Изучение ДНК
Автор термина «молекулярная палеонтология» Мартин Кальвин в 1969 году предложил научному сообществу первую основанную на его открытиях картину биологической и химической эволюции. С тех пор на данном направлении появилось множество новых исследований. Некоторые из них посвящены ДНК вымерших видов. Молекулярные характеристики позволяют выделять отличия и сходства организмов. С помощью данных палеонтологии определяется генетическое расстояние между видами, их расхождения согласно геологической хронологии. Первый подобный опыт был связан с изучением шкуры вымершей квагги.
Постепенно палеонтологи и биологи открывали для себя все новые факты о ДНК. Важный вклад в эти исследования внесла полиразмерная цепная реакция. С помощью нее искусственно размножается последовательность ДНК, что позволяет получить пригодные для химического и биологического анализа участки генов. Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Палеонтология. Какая наука позволяет ответить на самые сложные вопросы их происхождения? Молекулярная палеонтология.
Генетические маркеры
Метод полиразмерной цепной реакции впервые дал ученым новые данные после его применения на материале, который оказался останками головного мозга, принадлежавшего жившему 7 тысяч лет назад первобытному человеку. Определение возраста с помощью ДНК является важной функцией палеонтологии. Например, ее изучение в костях вымерших моа, когда-то обитавших в Новой Зеландии, показало, что эти птицы жили там гораздо раньше киви, хотя прежде этому не было доказательств.
Генетические маркеры мамонтов свидетельствуют о том, что по своей морфологии они гораздо ближе к индийским слонам, чем к африканским. Останки этих вымерших животных относятся к периоду в несколько десятков тысяч лет. Пример мамонтов показывает, что молекулярная палеонтология имеет дело с относительно молодым материалом.
Палеонтология и экосистемы
Если археологические раскопки помогают приоткрыть завесу тайны над историей человечества, то палеонтологические раскопки связаны не просто с животным миром, но и с историей экосистемы и биосферы в целом. В отечественной науке данное направление имеет давние традиции, связанные с работами великого естествоиспытателя Владимира Вернадского. Сегодня интерес к этому разделу как никогда высок по всему миру в связи с опасностью глобальной порчи экологии.
История биосферы
Наука, изучающая отпечатки и окаменелости вымерших организмов, показала, что биосфера является непрерывно развивающейся системой. Более того, она – авторегулируема и подчиняется только своим природным законам. О состоянии биосферы можно судить по изменению ее разнообразия. Этому-то и помогают древние раскопки палеонтологов.
Исследования ученых позволили выяснить – характерной чертой биосферы является цикличность ее развития. У каждого видового кризиса есть общие этапы от начала и главной фазы до завершения. Нарушения цикличности под воздействием являются объектами изучения ученых, выясняющих меру антропогенного воздействия. Находки палеонтологов свидетельствуют о глобальности факторов, влияющих на биосферу. Например, на разных континентах может наблюдаться одновременные всплески и угасания видового разнообразия.
Компьютерная томография
Ископаемый материал, который находят палеонтологи, сегодня изучается с помощью специального оборудования. Так очень важны компьютерные томографы. Используя их, специалисты сканируют ископаемые рентгеновскими лучами. Не повреждая уникальный материал, данный метод дает ученым информацию о срезах необходимых областей.
Компьютерная томография позволяет воспроизвести внутреннюю структуру скелетов вымерших животных. Особенно важны такие модели при исследовании черепов и мозговых полостей. Некоторые находки свидетельствуют о любопытных фактах из жизни особи, чьи останки сохранились до нашего времени. Томографическое исследование черепа одного из анкилозавров показало, что 80 миллионов лет назад это животное получило физическую травму, в результате которой у него образовалась патологическое образование остеома.
Палеобиогеография
Для изучения биосферы и экологических процессов крайне важна палеобиогеография. Эта наука сформировалась после создания модели происхождения флоры, на основе которой появились принципы районирования. Сегодня также создаются модели происхождения фауны. Особенно много внимания работающие в этом направлении ученые уделяют процессам дифференциации (дробления).
Подробно изучаются биохории (биогеографические единицы). Их количество нарастает по мере продолжения эволюции. Они располагаются согласно климатической зональности и принципу биполярности. Совсем недавно история палеонтологии ознаменовалась важным событием. Впервые были найдены подходы для анализа внутренних свойств биохорий, использующие количественные оценки. Развитие фаунистического комплекса начинается со стадии роста. На этой фазе происходит зарождение видов и их вселение в новый для себя регион. Затем наступает период расцвета, когда появляются новые эндемики и стенобиотные формы. Конкуренция за пространство и ресурсы ведет к дроблению экологических ниш.
Новые открытия
Сегодня основные палеонтологические раскопки проводятся в Южной Америке и Китае, откуда поток информации прежде был достаточно скудным. Появляются описания прежде неизвестных организмов. Продолжаются международные работы, целью которых является совершенствование общей стратиграфической шкалы. Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Палеонтология. Сегодня в этой науке проводятся все более точные границы геологических эр, что крайне важно для улучшения представления о прошлом жизни на Земле. К примеру, за последнее десятилетие были открыты сотни видов, живших на стыке докембрия и кембрия.
Важный вклад в появление новых палеонтологических фактов вносит открытие так называемых экстраординарных захоронений (также их называют лагерштаттами). Как правило, в них находятся ископаемые останки организмов, не имеющие аналогов во всем мире. Широко известно подобное захоронение Берджес в Канаде и неназванное местонахождение в Сибири на берегу реки Лены. Благодаря последнему ученые узнали о существовании прежде неизвестных видов червей, брадоиридов, онихофор и т. п.
Изучение птиц
Если археологические раскопки приоткрывают завесу тайны над историей человечества, то палеонтологические исследования помогают выяснить новые факты о других группах организмов. Последние годы связаны с настоящим информационным взрывом о историческом развитии птиц. Количество изученных ископаемых видов за 15 лет увеличилось сразу в два раза. Был открыт неизвестный прежде инфракласс энанциорнисов, живших в меловой период и вид североамериканского протоависа, жившего в позднем триасе. Некоторые ученые сегодня предполагают, что он является предком всех современных веерохвостых птиц.
Часть находок позволяет не только определить новые виды, но и уточнить факты об уже известных. Раньше считалось, что нелетающие зубатые гесперорнисы обитали только в Северной Америке. Последние открытия позволяют добавить: этот вид жил также и в Азии и Европе. О том, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов, снято немало фильмов и написано немало книг. Все они помогают популяризации палеонтологии. Перед ней по-прежнему много вызовов. Например, в точности не ясно происхождение все тех же птиц.
Важность палеонтологии
Палеонтология стала источником богатого материала для построения теоретических основ биологии. В первую очередь речь идет об учении об эволюции. Именно палеонтологический материал позволил подтвердить необратимость данного процесса. Даже сегодня находки ученых дают все новые факты о развитии жизни на Земле. Подробно описываются процессы морфологических изменений у разных позвоночных. В свое время благодаря открытиям палеонтологов удалось установить связь между амфибиями, рыбами и рептилиями.
Сложно переоценить вклад в науку основоположника теории эволюции Чарльза Дарвина. Однако даже он не мог понять причину внезапного появления и последовавшего за ним широкого распространения покрытосеменных. Загадка этих растений не могла разрешиться на протяжении многих десятилетий. И только подробные палеонтологические исследования позволили описать историю покрытосеменных.
www.syl.ru
Наука: Наука и техника: Lenta.ru
Старейшие человеческие экскременты помогли ученым получить первое объективное доказательство всеядности неандертальцев. Вопреки распространенному в научном мире мнению, эти гоминиды ели не только мясо, но и растения. Об открытии повествует статья американских и испанских ученых, опубликованная в журнале PLoS ONE.
В ХХ веке считалось, что наши предки-кроманьонцы смогли победить и уничтожить неандертальцев в том числе благодаря многообразию своей диеты: они были готовы питаться и рыбой, и плодами, и кореньями, тогда как неандертальцы якобы отличались пищевым консерватизмом и поедали только мясо крупных зверей. Однако в последние годы эта теория стала давать трещины. Обнаружились косвенные доказательства того, что Homo neandertaliensis потребляли рыбу и растения.
При этом реконструкция диеты древних людей до сих пор шла по косвенным «уликам»: соотношению изотопов углерода и азота в костях гоминин. Этот метод, к сожалению, говорит лишь об источниках животного белка (то есть, на кого охотились наши предки), но не об употреблении растительной пищи. Археологи также обнаружили мельчайшие фрагменты растений в зубах неандертальцев. Впрочем, это может свидетельствовать и о том, что они употребляли в пищу желудки оленей, бизонов и других травоядных — это отличный источник витамина С и микроэлементов. Так, кстати, поступают современные эскимосы.
Не менее вероятен другой сценарий: древние люди пользовались своими челюстями как орудиями, перегрызая стебли растений или откусывая волокна. О том, что челюсти могли выступать «третьей рукой» неандертальцев, писали на прошлой неделе авторы другого крупного исследования испанских гоминин.
Стоянка Эль Сальт
Фото: Ainara Sistiaga
Айнара Систиага (Ainara Sistiaga) из испанского университета Ла Лагуна (Тенерифе) и ее коллеги представили первую непосредственную реконструкцию диеты неандертальцев — по окаменелым фекалиям, найденным на стоянке Эль-Салт (провинция Аликанте). Примерно 50,000 лет назад, в среднем палеолите, на ее территории обитали неандертальцы. Фрагменты отложений с копролитами (окаменелые экскременты) диаметром в несколько миллиметров были извлечены из отложений и подверглись химическому анализу в лаборатории Массачусетского технологического института.
Части почвы были растерты в порошок, а специальные растворители помогли извлечь из них органические соединения. Затем Систиага обследовала эти вещества на предмет определенных биомаркеров переваренной человеческой пищи. Больше всего исследовательницу интересовал копростерин — который образуется в пищеварительной системе при переваривании холестерина. Поскольку организм человека расщепляет холестерин интенсивнее и в больших объемах, чем другие животные, высокое содержание копростерина укажет на неандертальское происхождение фекалий.
Теми же химическими методами Систиага и ее коллега из MIT Роджер Саммонс (Roger Everett Summons) обнаружили в экскрементах биомаркеры продуктов переработки фитостерина – стероидного спирта растительного происхождения. В двух из пяти фрагментов почвы ученые нашли 5B-стигмастерин, однозначно указывающий на употребление растительной пищи. Хотя по объему стигмастерин существенно уступает копростерину, в мясе холестерина значительно больше, чем фитостерина в растениях. Поэтому даже небольшие количества стигмастерина в фекалиях указывают на активное поедание растений, объясняет Систиага.
Иными словами, хотя диета неандертальцев состояла главным образом из мясной пищи, они «разбавляли» ее ягодами, орехами и клубнями. «По нашему мнению, неандертальцы ели всё, что предлагала им природа в различных ситуациях, временах года и климатических поясах», — заключает исследовательница. Впрочем, полученные данные не исключают и возможности того, что неандертальцы всего лишь поедали желудки травоядных. Остается удовольствоваться тем, что антропологи нашли действенный метод реконструкции диеты древних гоминид (по окаменелым фекалиям).
Реконструированный скелет неандертальца (справа)
Фото: Frank Franklin II / AP
Кроме того, использованный метод позволит по-новому изучать состав кишечной флоры ископаемых гоминин. Эволюцию пищеварительной системы наших предков исследовать крайне сложно по причине того, что мягкие ткани не оставляют следов в палеонтологической летописи. Изобилие копростерина в окаменелых фекалиях говорит о том, что бактерии в желудках и кишечниках неандертальцев неплохо справлялись с переработкой животной пищи. Ученые призывают провести сопоставительный анализ отложений с копролитами, оставшихся после других представителей рода Homo.
Так, Систиага и Саммонс планируют применить свой метод для анализа образцов почвы из ущелья Олдувай(Танзания). Там были сделаны находки человека умелого (Homo habilis), занимающего промежуточное положение между австралопитеками и представителями рода Homo. «Хотя археологи изучают химический состав пищи, оставшейся на котлах и другой посуде, 90 процентов доступных нам материалов находятся в толще отложений. Мы открыли новый путь к информации, скрытой в почве каменного века», — утверждает Систиага.
lenta.ru
это какая наука? Что изучает палеонтология?
Палеонтология – это наука, которая изучает особенности строения и жизнедеятельности организмов, которые существовали в геологическом прошлом, по сохранившимся ископаемым останкам, следам жизнедеятельности и ориктоценозам.
Современная палеонтология
Ее можно также охарактеризовать как науку, которая занимается изучением всех доступных для исследования проявлений жизни в минувших экологических периодах на всех уровнях жизнедеятельности (организм, популяция, биогеоценоз).
Объект исследования позволяет утверждать, что палеонтология – это наука биологическая, находящаяся в тесной взаимосвязи с геологией, которая широко пользуется результатами исследований и вместе с тем служит незаменимым источником информации о среде жизни. Именно данная связь и обусловливает целостность палеонтологии, которая отслеживает в совокупности с другими факторами эволюцию развития живой природы в далеком геологическом прошлом.
Цель и задачи
Как уже упоминалось, наука палеонтология изучает вымершие организмы, жившие в геологическом прошлом. То есть цель изучения предполагает выяснение всех аспектов их существования. Это, в частности, строение (морфология) и систематика; распределение в пространстве и во времени; пути и закономерности эволюции; образ жизни и среда обитания.
Все задачи между собой взаимосвязаны. Так, само изучение морфологических особенностей не является самоцелью, а находится в тесной связи с систематизацией организмов. Строго научная система не может быть построена без изучения эволюционных аспектов, а пути исторического развития групп животных и растений невозможно проследить без информации о последовательном расположении их остатков в слоях и о влиянии факторов окружающей среды на организмы. Морфофункциональный анализ дает представление о связи образа жизни с морфологией существ. Таким образом, конечная и важнейшая задача палеонтологии – это познание эволюции органического мира в историческом развитии Земли.
Классификация
Палеонтология – это наука о вымерших организмах различного происхождения. Этот критерий и лег в основу классификации, а также определил наличие нескольких подразделений:
Палеозоология занимается изучением ископаемых остатков организмов животного происхождения. Она, в свою очередь, делится на два раздела: первый исследует древних беспозвоночных, а второй – древних позвоночных.
Палеоботаника посвящена изучению ископаемых растений. В ее составе насчитывают много дочерних наук. Это и палеоальгология (изучение ископаемых водорослей), и палеопалинология (изучение окаменелых остатков пыльцы и спор древних растений), и т. д.
Палеомикология. Объектом ее изучения являются ископаемые окаменелости грибов.
Микропалеонтология. Это условное название используется, когда речь идет об исследовании остатков древних микроорганизмов (бентосных простейших, остракод, различного зоо- и фитопланктона, бактерий).
Палеоэкология изучает связи организмов, существовавших в далеком прошлом, между собой и с окружающей их средой в масштабах популяции и экосистемы.
Палеобиогеография рассматривает закономерности локаций древних организмов в тесной связи с эволюцией климатов, тектоники и др.
Биостратономия и тафономия занимаются изучением закономерностей распространения и захоронения древних остатков.
История палеонтологии: истоки
Правильная интерпретация знаний о природе окаменелостей является заслугой китайских и европейских натуралистов эпохи Возрождения. В XVII веке двое ученых (Н. Стено, Р. Гук) практически одновременно, независимо друг от друга, впервые начинают вести речь о вымерших видах. А М. В. Ломоносов спустя сто лет развивает взгляды своих предшественников, предполагая, что в живой природе в процессе ее становления происходили постоянные эволюционные изменения.
Эти же идеи выдвигают и ученые из других стран: французы Ж. Бюффон и Ж. Сулави, британец Дж. Геттон.
Основы палеонтологии начали формироваться, когда в начале XIX века У. Смит смог обосновать механизм определения возрастной принадлежности геологических пластов на примере окаменелостей беспозвоночных и составил на основе своих предположений первую в истории геологическую карту.
Палеонтология как научная дисциплина. История становления
Основание ее как научной дисциплины является заслугой Ж. Кювье, который, проведя глубокий сравнительно-анатомический анализ остатков костей древних млекопитающих, фактически создал палеонтологию позвоночных.
Спустя несколько десятков лет французский ботаник Адольф Броньяр опубликовал свою работу «Истории ископаемых растений». Таким образом он заложил основы палеоботаники.
Палеонтология – это наука, которая ранее называлась петроматогнозия. Первые упоминания нынешнего названия относятся к началу XIX века. Окончательно наука обрела свое имя в 1840-х годах, когда француз Д. Орбиньи стал употреблять термин «палеонтология» в своих публикациях.
Связь с другими науками
Палеонтология – это научная дисциплина, которая находится в тесной связи с другими биологическими науками. Эта связь в основном обусловлена частичным использованием методов смежных наук: популяционной генетики, биологии развития, цитологии, биохимии, биометрии и других.
Проведение современных палеонтологических исследований зачастую сопровождается использованием новейших методик, основанных на применении различного рода излучений, химического анализа, электронной и сканирующей микроскопии и т. д. Доказана тесная взаимосвязь и взаимообогащение с такими дисциплинами, как сравнительная анатомия, морфология и систематика животных и растений. Необходимость проведения морфофункционального анализа и изучения морфогенеза скелетных структур окаменелостей обусловливает взаимопроникновение палеонтологии, физиологии, эмбриологии, биомеханики.
На современном этапе наблюдается расширение связей палеонтологии с экологическими науками (биогеоценологией, биогеографией) ввиду накопления большого количества материала, позволяющего проводить сравнительно-исторический анализ древних организмов с помощью методов актуализма.
fb.ru
Геологические науки
Физические свойства планеты Земля и
изучением её физическими методами занимается геофизика. Земля
в основном состоит из минералов. Изучением минералов, вопросами их генезиса,
классификации и определения занимается минералогия.
Минералы образуют горные породы. Описанием и классификацией горных пород
занимается петрография, а
изучением их происхождения наука петрология.
Земля – «живая», активно меняющаяся планета. В ней происходят движения,
различающиеся по масштабу на многие порядки. Процессами самого крупного,
планетарного масштаба занимается геодинамика.
Она изучает связь процессов в ядре, мантии и земной коре. Движения земной коры
в меньшем масштабе, на уровне блоков земной коры изучает тектоника.
Структурная геология занимается изучением, описанием и
моделированием важнейших нарушений земной коры – разломов и складок. Её ещё
называют морфологическая тектоника — раздел геотектоники, изучающий формы
залегания горных пород в земной коре. Формы залегания горных пород или
структурные формы делятся на первичные, то есть возникшие вместе с формированием
самой породы, и вторичные, образовавшиеся в результате тектонических деформаций
первичных форм. Микроструктурная геология изучает
деформацию пород на микроуровне – в масштабе зёрен минералов и агрегатов.
Все геологические науки в той или
иной степени имеет исторический характер, рассматривают существующие
образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением
истории формирования современных структур. Данные о последовательности важнейших
событий в истории Земли обобщает историческая
геология. История Земли делится на два крупнейших этапа – эона, по
появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах
и позволяющих по данным палеонтологии определение относительного геологического
возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой – время открытой
жизни, а до этого был криптозой или докембрий – время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую
дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и
многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.
Палеонтология изучает древние формы
жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов
жизнедеятельности животных. Стратиграфия
– наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных
пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований.
Одним из основных источников данных для стратиграфии является
палеонтологические определения.
Большинство представителей животного и растительного мира прошлого можно
найти только в ископаемом состоянии, это так называемые окаменелости, или
ископаемые, отсюда, палеонтология – это наука об ископаемых. Слово палеонтология
в переводе с греческого означает учение о древних организмах (греч. palaios –
древний, ontos – существо, logos – учение). Ископаемые остатки животных и
растений сохраняются в осадочных породах в виде скелетов или их частей, раковин,
отпечатков тканей и органов, следов ползания, хождения, сверления, зарывания,
обугленных или окаменелых остатков растений, споры, пыльца, плоды и т. д. Все
эти окаменелости являются своеобразным архивом прошлой жизни, летописью событий,
происходивших на Земле в течение многих миллионов лет. В настоящее время
насчитывается около 1 500 000 видов животных и растений, но в ископаемом
состоянии сохраняется только весьма незначительная часть.
Задачей палеонтологии является восстановление всей картины развития вымершего
органического мира по любым остаткам организма. На геологических картах
поверхность континентов раскрашена различными цветами, что связано с их
различной возрастной принадлежностью. Породам каждого возраста на картах
придаётся определённый цвет, а на их относительный возраст указывают, в
основном, ископаемые остатки. Недаром палеонтологию называют «служанкой
геологии» (А. А. Борисяк), а «стержнем геологии является геохронология» (Б. С.
Соколов) Хотя палеонтологическая летопись не полна и не совершенна, тем не
менее, она служит единственным источником наших знаний о событиях, происходивших
на земле в течение многих миллионов лет.
Палеонтология связана с зоологией и ботаникой, изучающими морфологию, анатомию
современных организмов, их родственные связи и взаимоотношения между собой и с
окружающей средой, а также проблемы видообразования и эволюционного развития.
Палеонтология тесно вязана с геологическими науками, в первую очередь с
биостратиграфией, исторической геологией, литологией, поскольку изучение
органических остатков, заключённых в осадочных породах, с одной стороны –
позволяет выяснять их происхождение, например, морские или континентальные
осадки. С другой – восстанавливать биономические зоны моря, намечать очертания
древних материков и океанов, изучать геологическую историю регионов,
восстанавливать картины жизни прошлых геологических эпох. Одной из главных задач
палеонтологии является использование ископаемых остатков для выяснения
относительного возраста изучаемых слоев в регионах, часто удалённых друг от
друга на большие расстояния. Ещё одной важной задачей палеонтологии является
восстановление условий, в которых происходило образование тех или иных полезных
ископаемых и вмещающих их пород, что позволяет целенаправленно вести их поиски и
разведку.
Палеонтология, по определению Р. Ф. Геккера (1957), занимается изучением
взаимоотношений между миром организмов геологического прошлого и средой их
обитания. Палеонтология состоит из двух крупных разделов: палеозоологии и
палеоботаники.
Палеозоология изучает животный мир
геологического прошлого, делится на палеозоологию беспозвоночных и палеозоологию
позвоночных.
Палеоботаника изучает растительные остатки.
В настоящее время в палеонтологии выделяются некоторые специальные разделы:
Микропалеонтология – объектом исследования
служат остатки мелких и микроскопических организмов – фораминиферы, радиолярии,
остракоды.
Тафономия – раздел палеонтологии, выделенный
И. А. Ефремовым (1940–1950), занимающий пограничную область между биологией и
геологией. Тафономия изучает закономерности захоронения и образования
местонахождений ископаемых организмов.
Палеозоогеография изучает закономерности
распространения организмов геологического прошлого, изменение их ареалов и
причины этих изменений.
Палеоихнология представляет новый раздел
палеонтологии, посвященный следам жизнедеятельности организмов.
Молекулярная палеонтология – биохимическая.
Возникновение молекулярной палеонтологии связано с именем Нобелевского лауреата
М. Кальвина.Это направление исследований биогенных органических соединений
(молекулярных ископаемых) в докембрийских породах, лишённых морфологических и
палеонтологических остатков.
Различные
отрасли геологии изучают принципы протекания геологических процессов. Геологические
процессы видоизменяют земную кору и ее поверхность,
приводя к разрушению и одновременно созданию горных пород. Экзогенные процессы
обусловлены действием силы тяжести и солнечной энергии, а эндогенные – влиянием внутреннего тепла Земли и гравитации.
Все процессы взаимосвязаны между собой, а их изучение позволяет использовать
метод актуализма для познания геологических процессов далекого прошлого.
Геология полезных ископаемых
изучает типы месторождений, методы их разведки и поиска. Отдельной наукой
является геология горючих полезных
ископаемых – нефти, горючего газа, угля.
Лозунг
геологов «Mente et Malleo» – «умом и молотком». Молоток как главное орудие
геологов остался в прошлом веке, сейчас на первый план выходит теоретическое
мышление, что требует синтеза геологии с другими естественными, а также точными
науками. Давно уже никто не открывает месторождений на ощупь, сначала нужно
понять, как формируются месторождения и где их искать, а затем уже устраивать
дорогостоящие экспедиции, разведку и бурение. В последние десятилетия геологи
выработали методы на основе точных наук – математики, химии, физики – эффективно
применять которые позволила новая теория, объединившая различные направления геологии.
Мобилизм, или теория движения литосферных плит, о котором подробнее будет
рассказано ниже, дал колоссальный толчок развитию геологии и был сразу
воспринят российскими учеными.
В
1972 году на симпозиуме в США ученые многих стран впервые увидели на геофизических
разрезах, как плита Наска движется под южноамериканский континент и на ее
изломе находятся очаги землетрясений, которые постоянно сотрясают Чили. Места,
где плита погружается в мантию, зоны субдукции, очень опасны в сейсмическом
отношении, но они также порождают крупные месторождения полезных ископаемых.
Испанцы XVI века могли не заботиться о поиске золота, серебра и платины, они
просто вывозили их из Центральной и Южной Америки галеонами, пока не кончилось
все, что было на поверхности. Геолог XXI века действует иначе, он ищет древние
зоны субдукции, потому что там возможны крупные месторождения драгоценных
металлов. Руды Камчатки и Средней Азии именно такого происхождения.
Новые
теории соединяют фундаментальные науки и геологию, увязывая между собой направления,
прежде развивавшиеся каждое по своей внутренней логике: геохимию, геофизику и
поисковую геологию. Теперь стало возможным создавать действительно глобальные
концепции внутреннего строения Земли, этапов ее развития. Хотелось бы подробнее
рассмотреть здесь эволюцию взглядов на причины протекания геологических
процессов и формирования поверхности Земли.
В
морфологическом плане крупнейшие элементы земной поверхности -
континенты и океанические впадины. В свою очередь, в строении каждого из них
тоже присутствуют неоднородности. И континенты, и океаны разделяются на области
активного тектонического развития - геосинклинали и стабильного развития
- платформы. У каждой области мы отмечаем свой набор
геологических формаций и последовательность в их образовании, формы залегания
осадочных толщ, проявление магматизма и метаморфизма.
Видео: Методика преподавания геологических наук Короновский.
biofile.ru
Палеонтология — учение о вымерших организмах
ВВЕДЕНИЕ
0.1. ПАЛЕОНТОЛОГИЯ — УЧЕНИЕ О ВЫМЕРШИХ ОРГАНИЗМАХ
Кто, проводя свой отпуск на острове Рюген и прогуливаясь по его окатанному волнами берегу, не обращал внимание на разбросанные на земле «чертовы пальцы» (белемниты) или панцири морских ежей? Эти находки, наверное, внимательно рассматривались, показывались знакомым или в семье, искалось их объяснение и находилось. Вероятно, такие находки имеют большую познавательную ценность, благодаря чему их и разыскивают музеи. При осмотре палеонтологической экспозиции не только возникает вопрос, что же такое окаменелости, но становится понятным, что эта область знаний еще мало изучена.
Наука об ископаемых остатках жизни называется палеонтологией. Это наука о жизни в геологическом прошлом; в переводе — наука о древних существах, или о древних организмах (греч. palaios — древнее, бывшее, on(tos)—существо, logos — учение). В задачу палеонтологии входит изучение системы и истории растительного и животного мира в течение геологического времени. Палеонтология выросла на находках и неудачах собирателей окаменелостей. Она и сегодня опирается на помощь широкого круга коллекционеров любителей, внесших немалый вклад в ее развитие. Собранные окаменелости, или фоссилии (лат. fodere — копать, fossilis — выкопанный, см. разд. 1.1), превращаются в важнейшие исторические документы геологического прошлого. Они образуют архивы геологического прошлого, представляют собой памятные вехи, с помощью которых возможна реконструкция истории развития современного органического мира. Палеонтология является самостоятельной истинно исторической наукой. Она находится в тесной связи с геологическими науками: геологией, петрографией, минералогией. В равной мере она поставляет биологическим наукам фундаментальный исторический материал. Именно поэтому некоторые ученые предложили для этой науки новое название «геобиология». Так же, как в биологии, в палеонтологии различаются палеозоология и палеоботаника. Палеозоология охватывает частные дисциплины, рассматривая их в тесной связи с геологией, и в особенности с учением о фоссилизации (биостратономией) и историей Земли (биостратиграфией): палеонтологию беспозвоночных и палеонтологию позвоночных, примыкающую к современной зоологии. Палеоботаника (фитопалеонтология, палеофитология) соответственно изучает ископаемые растения.
Обилие материала по ископаемым остаткам потребовало его систематизации и описания. Эти вопросы охватывает систематика, или таксономия, — наука об упорядочении множеств, которая, руководствуясь строгими международными правилами зоологической и ботанической номенклатуры, создает предпосылки и основу для палеонтологической исследовательской работы. При этом применяются как классические методы (морфологоописательный, сравнительноанатомический), так и методы новых наук актуопалеонтологии и актуогеологии. С целью выяснения самых разных вопросов систематизированный и описанный материал подвергается дальнейшей обработке. Онтогения занимается процессом индивидуального развития отдельных вымерших организмов. Палеоэкология анализирует связи организмов между собой, их отношение к среде жизни (биотопу), местным условиям существования, а также образ жизни организмов ( ср. разд. 1.6). Многочисленные частные научные дисциплины, такие, как палеогеография, палеоклиматология, палеофизиология, палеоневрология, палеотаксиология (изучение сохранности ископаемых остатков организмов), палеоантропология, с помощью разнообразных специальных методов пытаются объяснить природу древнего органического мира. Одной из важнейших составных частей палеонтологии является палеобиогеография, изучающая распространение организмов на Земле в геологическом прошлом и на основе этого делающая выводы об общем ходе эволюционного процесса. Научная дисциплина, изучающая историческое развитие отдельных групп органического мира, называется филогенией. Являясь основой биологического анализа окаменелостей, эта наука составляет ядро палеонтологических исследований вообще, решает важнейшие проблемы и должна решить еще много остающихся открытыми вопросов.
Решение проблем названных частных дисциплин палеонтологии обычно осуществляется на примере изучения крупных окаменелостей, т. е. макро или мегафоссилий (макропалеонтология). В равной мере эти проблемы и методы исследований можно отнести к изучению микроскопических остатков растений и животных Здесь требуется сложная специальная методика обработки материала (см. разд. 1.4). Отрасль палеонтологии, изучающая мелкие фоссилии размером от 0,2 мкм до нескольких миллиметров, называется микропалеонтологией. Она развилась в тесной связи с запросами народного хозяйства и прежде всего в областях геологии нефти и газа, петрографии углей (палинология, споровопыльцевой анализ), геологии торфа, геологии моря и др. Таким образом была создана самостоятельная отрасль науки — прикладная палеонтология, близкая к экономической, прикладной и инженерной геологии.
Тем не менее можно с достаточным основанием сказать, что четких границ между «чистой» и «прикладной» палеонтологией нет — они расплывчаты. Комплексное использование палеонтологических данных служит как разведке полезных ископаемых, так и изучению истории жизни на нашей планете.
Эти же идеи выдвигают и ученые из других стран: французы Ж. Бюффон и Ж. Сулави, британец Дж. Геттон.
Спустя несколько десятков лет французский ботаник Адольф Броньяр опубликовал свою работу «Истории ископаемых растений». Таким образом он заложил основы палеоботаники.
На современном этапе наблюдается расширение связей палеонтологии с экологическими науками (биогеоценологией, биогеографией) ввиду накопления большого количества материала, позволяющего проводить сравнительно-исторический анализ древних организмов с помощью методов актуализма.
Видео: Методика преподавания геологических наук Короновский. 
