Значение палеонтологии

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.

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.

Выпавшие «переходные звенья»

В некоторых случаях предсказанная эволюционистами переходная форма не была найдена. И это, без сомнения, дает повод антиэволюционистам поднимать вопросы о фальсификации теории эволюции. Ярким примером служит не найденная переходная форма от шимпанзе к человеку, не обнаружены предки целого класса ресничных червей (3500 существующих видов).

Подтверждением теории эволюции все-таки служит тот факт, что все доказательства эволюции, палеонтологические находки окаменелостей (а их известно более 250 тысяч описанных видов) вкладываются в филогенетический эволюционный ряд, а не выпадают из него. Каждая находка – это тестовая проверка для эволюции, и пока эта проверка была успешной.

Сторонники и противники теории эволюции живого на планете существовали ранее, имеют приверженцев в сегодняшней науке и будут отстаивать свою точку зрения в будущем. Теория эволюции на то и теория, что она объясняет существующие факты и предсказывает появление новых, еще не открытых или должных появиться. Наука находит новые механизмы познания окружающего мира человечеством. И пока мы мыслим – мы существуем! Мы ищем истину всеми доступными средствами.

Где учат

Как стать палеонтологом? Прежде всего, необходимо поступить в высшее учебное заведение. Чтобы выбрать наиболее подходящий, нужно будет «отфильтровать» те из них, где есть кафедра палеонтологии. Если поблизости таковых не найдется, не расстраивайтесь. В профессию можно прийти, получив высшее биологическое образование с обязательной специализацией в сфере ботаники или зоологии.

При выборе высшего учебного заведения обращайте внимание, есть ли в нем факультеты биологии, истории и геологии. Таких вузов в России много

Перечислим в качестве примера некоторые из них:

1. Московский госуниверситет им. М. Ломоносова.
2. Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (Санкт-Петербург).
3. Магнитогорский технический госуниверситет им. Г. Носова.
4. Карачаево-Черкесский госуниверситет им. У. Алиева.
5. Тувинский госуниверситет.

Образование можно получить на уровне бакалавриата, специалитета и магистратуры.

Абитуриенту потребуется сдать ЕГЭ по математике, физике и русскому языку (для МГУ). При поступлении на биологический факультет понадобятся результаты ЕГЭ по биологии, на исторический – по истории. Чем больше баллов наберете, тем выше шанс пройти на бюджетную форму обучения.

20 век

• 1901 — Геолог -нефтяник В. В. Оркатт находит первые окаменелости в карьерах La Brea Tar Pits в Южной Калифорнии , богатом источнике останков млекопитающих ледникового периода .
• 1905 — Диплодок Диппи выставлен в лондонском Музее естественной истории; его многочисленные формы и высокий профиль делают слово «динозавр» нарицательным.
• 1905 — Тираннозавр рекс , впоследствии самый известный в мире вид динозавров, впервые описан и назван Генри Фэйрфилдом Осборном .
• 1909 — Чарльз Уолкотт обнаружил кембрийские окаменелости в сланцах Берджесс .
• 1912 — Альфред Вегенер предложил континентальный дрейф , ведущий к тектонике плит , которая объяснила многие закономерности древней биогеографии , обнаруженные летописью окаменелостей.
• 1912 г. — Чарльз Доусон объявляет об открытии « пилтдаунского человека » в Англии, обман, который сбивал с толку палеоантропологию до тех пор, пока в 1953 г. окаменелости не были обнаружены как подделки
• 1912-15 — Спинозавр найден в Северной Африке и предположительно является крупнейшим из когда- либо живших наземных хищников .
• 1920 — Эндрю Дуглас предлагает дендрохронологию (датирование годичных колец).
• 1924 — Рэймонд Дарт исследует окаменелости « ребенка Таунга », найденные каменоломнями в Южной Африке , и называет Australopithecus africanus .
• 1944 — Публикация Джорджа Гейлорда Симпсона « Темп и мода в эволюцииинтегрирует палеонтологию в современный эволюционный синтез .
• 1946 — Реджинальд Спригг обнаруживает окаменелости эдиакарской биоты в Австралии. В 1960-х годах Мартин Глесснер показал, что они были докембрийскими.
• 1947 — Уиллард Либби вводит датирование по углероду-14 .
• 1953 г. — Стэнли А. Тайлер обнаруживает в формации кремня из цианобактерий , которые образовали докембрийские строматолиты примерно 2 миллиарда лет назад.
• 1967 — Пол С. Мартин предлагает , согласно которой вымирание плейстоценовой мегафауны в Северной Америке произошло в результате чрезмерной охоты коренных американцев.
• 1972 — Найлс Элдридж и Стивен Джей Гулд предлагают прерывистое равновесие , утверждая, что эволюционная история большинства видов включает в себя длительные интервалы застоя между относительно короткими периодами быстрых изменений.
• 1974 — Дональд Джохансон и Том Грей обнаруживают окаменелость самки гоминида возрастом 3,5 миллиона лет, которая на 40% завершена, и называют ее « Люси
• 1980 — Луис Альварес , Уолтер Альварес , Фрэнк Асаро и Хелен Мишель предлагают гипотезу Альвареса о том , что комета или астероид столкнулась с Землей 66 миллионов лет назад, вызвав вымирание мелового-палеогенового периода , включая вымирание нептичьих динозавров, и обогащение иридия на границе К-Т .
• 1982 — Джек Сепкоски и Дэвид М. Рауп публикуют статистический анализ летописи окаменелостей морских беспозвоночных, который показывает закономерность (возможно, цикличность) повторяющихся массовых вымираний .
• 1984 — Хоу Сянгуан обнаруживает местонахождение ископаемых кембрийских сланцев Маотяньшань в китайской провинции Юньнань .
• 1993 — Йоханнес Г. М. Тевиссен и Сайед Тасир Хуссейн обнаруживают окаменелости предка земноводного кита Ambulocetus в Пакистане.
• 1996 — Ли Юминь обнаруживает окаменелость динозавра — теропода синозавроптерикса с признаками перьев в китайской провинции Ляонин .

Динозавры — птицы

Довольно много находок мелового и юрского периодов показывают направленность эволюционирования динозавров «в птичьем направлении».

«Плицединозаврик», найденный в 2009 году в провинции Ляонин (Китай). Он жил раньше археоптерикса и назван Anchiornis huxleyi. У него имеются крупные контурные перья на обеих парах конечностей.

Gigantoraptor erlianensis — это крупный нелетающий динозавр, весивший более полутора тонн и имевший оперение.

Мохнатый динозавр (Apsaravis), размером с крупную собаку, имел протоперья – нитевидные образования, похожие на волосы.

Палеонтологические находки показали, что среди многообразия динозавров было больше оперенных форм, чем считалось.

Переходные формы

Промежуточные звенья, переходные формы всегда были объектом поиска палеонтологов. С момента опубликования Чарльзом Дарвином своего революционного труда «Происхождение видов» (1859 год) поиск промежуточных организмов занял умы палеонтологов. С точки зрения эволюционистов, зная строение, например, птиц и рептилий, их филогенетические (место на дереве жизни) особенности, можно предположить наличие в цепочке эволюции переходной формы. Наглядно и ярко переходные формы смотрятся при переходе из одного крупного таксона (например, класса) в другой. И действительно, вскоре была обнаружена палеонтологическая находка, подтвердившая предположения эволюционистов.

Раскопки

Но если фрагментам живых организмов так много лет, то почему они не сгнили в свои времена? Как сохранились спустя миллионы лет, и в чем причина их редкости?

Как уже было сказано, палеонтология — это наука о древних формах жизни, и до нас они дошли в виде окаменелостей. И все дело в том, что для их образования, нужны соответствующие условия. Чаще всего их находят в песчанике, и это неспроста. Окаменение – это особый процесс минерализации биологического материала, когда под действием давления, при отсутствии достаточного количества воздуха и влаги, кости или клетки «жертвы» постепенно пропитываются минеральными соединениями. И в конце концов, превращаются в камень.

Процесс этот очень долгий, и часто он нарушается каким-то физическим вмешательством, потому до наших дней окаменелых останков дошло меньше, чем могло бы. К тому же их сначала нужно отыскать, и не всегда они в виде идеального целого скелета. Порой ученые-палеонтологи тратят по нескольку месяцев для того, чтобы просто правильно их собрать.

Наиболее перспективные участки — это каньоны, ущелья, древние залежи песчаника, когда, к примеру, из-за землетрясения происходит обвал, и животные остаются под многометровым слоем породы.

История возникновения палеонтологии

Еще в античных источниках, трудах таких известных ученых, как Аристотель, Геродот, Ксенофонт встречаются первые данные об окаменелых останках древних организмов. Исследование этих останков продолжалось и в период эпохи Возрождения, упоминания о них встречаются в трудах Дж. Фракосторо, Г. Агриколы, Б. Палисси, Л. да Винчи. Однако в те времена ученые не обладали информацией о возрасте организмов, чьи останки были обнаружены. Впервые сведения о возрасте останков были выяснены Р. Гуком и Н. Стено.

Основателем палеонтологии как научной дисциплины считается Ж. Кювье.

Такая наука, как палеоботаника, была основана благодаря А. Броньяру.

Первая теории эволюции была сформулирована Ж.Б. Ламарком.

Современный этап развития палеонтологии начался благодаря эволюционной теории, разработанной Дарвином в 1859 году. Основываясь на эволюционной теории Дарвина, В. Ковалевский основал эволюционную палеонтологию.

В связи с огромным значением теории Дарвина для науки в целом и палеонтологии в частности, история развития палеонтологии делится на два этапа –додарвинский и дарвинский.

Нельзя переоценить вклад палеонтологии в развитие геологических знаний. Благодаря палеонтологии был создан особый отсчет времени, который называется биохронологией. Кроме этого, по большей части благодаря достижениям палеонтологии была сформирована хроностратиграфическая шкала, которая в большой степени является биостратиграфической.

Палеонтологический метод является наиболее универсальным методом при обосновании стратиграфических подразделений, а также при выяснении биологических корреляций и т.д.

Описание профессии

Кто такой палеонтолог? Это специалист, который изучает ископаемые останки для восстановления биологических и анатомических особенностей растений и животных древности. Полученные им данные оказывают ученым существенную помощь в восстановлении процесса эволюции.

Многие по ошибке путают палеонтолога с археологом. Действительно, эти профессии очень похожи. Отличие заключается в том, что палеонтологи изучают намного более древние слои (их возраст насчитывает свыше 10 000 лет) и интересуются исключительно живыми организмами, существовавшими в древности (как правило, это растения, насекомые, животные и так далее). Археологи же занимаются изучением быта и культурных ценностей людей прошлого.

Каждый палеонтолог выбирает для себя какую-то одну узкую специализацию. Ведь в целом эта профессия предполагает очень широкое поле деятельности. Охватить все одному человеку невозможно. Специалист может связать свою работу с палеоботаникой (растения), палеозоологией (животные), палеомикологией (грибы), микропалеонтологией (бактерии) и так далее.

Палеонтолог работает и в полевых условиях (на открытой местности, в том числе в горах, пещерах и даже водоемах), и в лабораториях, которые могут находиться в научно-исследовательских институтах, а также в музеях естественной истории.

Особенности профессии

Палеонтология как научная дисциплина она возникла около 200 лет назад, хотя окаменелые останки животных привлекали внимание людей ещё в глубокой древности. Палеонтология – раздел геологии (науки о земле), однако по объекту исследования она ближе к биологическим наукам, так как изучает все возможные проявления жизни геологическом прошлом. Палеонтология – раздел геологии (науки о земле), однако по объекту исследования она ближе к биологическим наукам, так как изучает все возможные проявления жизни геологическом прошлом

Палеонтология – раздел геологии (науки о земле), однако по объекту исследования она ближе к биологическим наукам, так как изучает все возможные проявления жизни геологическом прошлом.

Разные разделы палеонтологии изучают:

• палеозоология – древние останки позвоночных и беспозвоночных животных (в том числе насекомых);
• палеоботаника – ископаемые водоросли, пыльцу и споры (палеопалинология),  семена (палеокарпология) древних растений и др.;
• палеомикология – ископаемые остатков грибов;
• микропалеонтология– древние микроорганизмы;
• палеобиогеография – закономерности географического распространения ископаемых организмов;
• тафономия – закономерности процессов захоронения (образования местонахождений) ископаемых остатков организмов;
• палеоэкология – связи организмов прошлого друг с другом и с окружающей средой и др.

Палеонтолог – очень редкая профессия и несколько «не от мира сего». Многие выдающиеся палеонтологи, вероятно, вполне комфортно чувствовали бы себя в болотах девонского периода или в хвойных лесах – карбонового.

К сожалению, человек живет недостаточно долго, чтобы непосредственно наблюдать процесс эволюции. Поэтому для понимания того, как происходит эволюция и каковы её причины, приходится восстанавливать ее по кусочкам, откапывая их из недр земли.

Палеонтолог пытается выстроить целостную картину мира прошлого. Он собирает своего рода пазлы, где каждый ископаемый элемент занимает своё место.

И так же, как знание истории помогает нам понимать современные события в политике, знание естественной истории объясняет многие явления в животном и растительном мире.

Данные, накопленные палеонтологами, играли важную роль в датировке различных геологических событий, в создании теории эволюции Чарльза Дарвина и теории дрейфа континентов Альфреда Вегенера.

Современная эволюционная палеонтология была основана Владимиром Ковалевским. Его исследования подтвердили мысль Дарвина, что животные не всегда были такими, как теперь, их современный облик складывался в процессе эволюции.

В наши дни большую роль играют возможности генетики. Генетическая связь между отдельными организмами позволила выстроить некоторые генетические линии, связанные друг с другом переходными видами

18 век

• 1770 — В каменоломне недалеко от Маастрихта в Нидерландах найдены окаменелые кости огромного животного . В 1808 году Жорж Кювье идентифицировал его как вымершую морскую рептилию, а в 1822 году Уильям Конибер назвал его мозазавром .
• 1789 — В Аргентине обнаружен скелет крупного животного. В 1796 году Кювье сообщает, что он имеет сходство с современными древесными ленивцами , и называет его Megatherium .
• 1796 г. — Кювье представляет статью о живых и ископаемых слонах , в которой показано, что мамонты отличались от любого живого слона. Он утверждает, что это доказало реальность вымирания, которое он приписывает геологической катастрофе .
• 1800 г. — Кювье пишет, что на рисунке окаменелости, найденном в Баварии , изображена летающая рептилия; в 1809 году он называет его птеродактилем .

Обзор

Самое простое определение термина «палеонтология» — это «изучение древней жизни». Эта область ищет информацию о нескольких аспектах древних организмов: «их идентичность и происхождение, их окружение и эволюция, и что они могут рассказать нам об органическом и неорганическом прошлом Земли».

Историческая наука

Препарация фоссилизированных (ископаемых) костей Europasaurus

Палеонтология является одной из исторических наук, наряду с археологией, геологией, астрономией, космологией, филологией и, собственно, самой историей: она направлена на описание явлений прошлого и реконструкцию их причин. Отсюда следуют три основных элемента палеонтологии: описание явлений прошлого; разработка общей теории о причинах различных типов изменений; и применение этих теорий к конкретным фактам. Пытаясь объяснить прошлое, палеонтологи и другие учёные, занимающиеся историческими науками, часто строят ряд гипотез о причинах, а затем ищут «дымящийся пистолет» —доказательство, которое полностью подтверждает верность определённой гипотезы. Иногда «дымящийся пистолет» обнаруживается счастливой случайностью во время других исследований. Например, открытие Луисом и Уолтером Альваресом иридия, главным образом внеземного металла, в мел-палеогеновой границей сделало воздействие астероида наиболее предпочтительным объяснением происхождения мел-палеогенового вымирания, хотя воздействие на него вулканизма продолжает обсуждаться.

Другой основной вид палеонтологии — экспериментальная наука, о которой часто говорят, что в ней проводят эксперименты, чтобы опровергнуть гипотезы о действии и причинах природных явлений. Этот подход не может доказать гипотезу, так как некоторые более поздние эксперименты могут опровергнуть её, но накопление неудач часто является убедительным доказательством в её пользу. Однако, сталкиваясь с совершенно неожиданными явлениями, такими как первые свидетельства невидимого ионизирующего излучения, ученые-экспериментаторы часто используют тот же подход, что и учёные, занимающиеся историческими науками: создают ряд гипотез о причинах, а затем ищут «дымящийся пистолет».

Связанные дисциплины

Палеонтология лежит на стыке между биологией и геологией, поскольку она фокусируется на истории прошлых жизней, но её основным источником доказательств являются окаменелости в скалах. По историческим причинам палеонтология входит в программу геологических факультетов во многих университетах: в XIX и начале XX веков геологические отделы обнаружили ископаемые свидетельства, важные для датирования горных пород, в то время как биологические отделы не проявили должного интереса к ним.

Палеонтология также частично совпадает с археологией, которая в основном работает с объектами, созданными людьми, и с человеческими останками, в то время как палеонтологи заинтересованы в характеристиках и эволюции человека как вида. Имея дело с данными о людях, археологи и палеонтологи могут работать вместе — например, палеонтологи могут идентифицировать окаменелости животных или растений вокруг археологических раскопок, чтобы узнать, что ели люди, которые там жили; или они могут проанализировать климат во время проживания

Кроме того, палеонтология часто заимствует методы из других наук, включая биологию, остеологию, экологию, химию, физику и математику. Например, геохимические сигнатуры из горных пород могут помочь узнать время возникновения жизни на Земле, а анализ соотношений изотопов углерода может помочь выявить климатические изменения и даже объяснить основные изменения, например, массовое пермское вымирание. Относительно недавно созданная дисциплина, молекулярная филогенетика, сравнивает ДНК и РНК современных организмов воссоздает «родословные» их эволюционных предков. Она также использовалась для оценки дат важных этапов эволюции, хотя этот подход является спорным из-за сомнений в надежности «молекулярных часов». Методы из инженерного дела были использованы для анализа того, как тела древних организмов, возможно, работали, к примеру скорость бега и сила прикуса тираннозавра, или механика полета микрорапторов. Относительно часто изучают внутренние детали окаменелостей с помощью рентгеновской микротомографии. Палеонтология, биология, археология и палеонейробиология объединяются для изучения эндокраниальных слепков (эндокастов) видов, связанных с людьми, чтобы прояснить эволюцию человеческого мозга.

Палеонтология даже помогает астробиологии в исследовании возможной жизни на других планетах, развивая модели того, как жизнь могла возникнуть, и предоставляя методы для обнаружения свидетельств жизни

Предмет, задачи, методы

Предметом палеонтологии являются любые остатки древних организмов и следы их жизнедеятельности.Обобщенная задача данной дисциплины — реконструкция особенностей строения и жизнедеятельности организмов прошлого, восстановление на основе этого процесса эволюции. Для этого необходимо решение ряда более узких задач: изучение видового состава древних организмов, выяснение их морфологии и изменчивости, восстановление основных направлений их развития.

Ввиду нахождения палеонтологии на стыке наук, в ней используют методы геологических, биологических, географических наук. Так, палеоклиматологические и палеоэкологические методы служат для реконструкции среды обитания древних организмов, сопоставления ее с современными условиями и предположения их местообитаний.

Собственные палеонтологические методы служат для определения возраста пород на основе ископаемых организмов. При этом используются следующие положения: эволюционность развития органического мира, этапность смены не повторяющихся их комплексов, необратимость эволюции. Данные методы основаны на следующих принципах: специфических комплексах ископаемых организмов для каждого комплекса осадочных образований, близких комплексах организмов для сформировавшихся в одинаковых физико-географических условиях одновозрастных отложений, последовательной смене ископаемых организмов в разрезе осадочных пород всех материков.

Одним из палеонтологических является метод руководящих ископаемых. Его название объясняется тем, что в данном случае для определения возраста отложений применяют не все ископаемые организмы, а лишь руководящие. Такие остатки должны обладать следующими чертами: быстрой эволюцией, небольшим распространением как в горизонтальном, так и вертикальном направлении, характерными особенностями, хорошей сохранностью, частой встречаемостью.

Однако ввиду отсутствия строгой приуроченности большинства остатков к определенному горизонту, они присутствуют не во всех разрезах, а ископаемые одного комплекса могут встречаться в разных слоях. На основе этого был создан метод руководящих комплексов форм. В нем используются следующие формы: характерные (контролирующие), колониальные, доживающие (реликтовые), рекуррентные.

Кроме того, существуют эволюционные палеонтологические методы. К ним относятся филогенетический, биогенетический (сравнительно-эмбриологический или сравнительно-анатомический). Первый основан на установлении родственных связей между организмами. Второй исследует онтогенез.

Наконец, используются статистические палеонтологические методы. Процентно-статистический состоит в определении возраста отложений путем расчета процентного содержания общих видов ископаемых организмов в сравнении с данными эталонного разреза. Биометрический метод основан на математической обработке величин различных признаков организмов. По этим данным строят кривые изменчивости. Этот метод используют для корреляции разрезов.