Наука
Щоб краще орієнтуватися в термінології, перед знайомством з палеонтологічними методом потрібно обов'язково перекласти з грецької мови складне назва цієї науки. Воно складається з трьох слів: palaios , ontos і logos - "древній", "існуючий" і "вчення". У підсумку виходить, що наука палеонтологія відновлює, з'ясовує, вивчає ті умови, в яких жили давно вимерлі рослини і тварини, досліджує, як розвивалися між організмами екологічні відносини, а також відносини між існуючими організмами і абиотической середовищем (останнє називається экогенезом). Палеонтологічний метод дослідження шляхів розвитку планети стосується двох розділів цієї науки: палеоботаніки та палеозоологии. Остання вивчає геологічне минуле Землі через існував у тих епохах тваринний світ і ділиться, у свою чергу, на палеозоологию хребетних і палеозоологию безхребетних. Тепер сюди додалися і нові сучасні розділи: палеобиогеография, тафономія і палеоекологія. Палеонтологічний метод вивчення Землі застосовується у всіх. Палеоекологія - розділ, який вивчає середовище і умови в ній з усіма відносинами організмів далекого геологічного минулого, їх зміни з плином історичного розвитку під тиском обставин. Тафономія досліджує викопний стан організмів в закономірностях їх захоронення після відмирання, а також умови їх збереження. Палеобиография (або палеобиогеография) показує розподіл тих чи інших організмів в історії геологічного минулого. Таким чином, виходить, що палеонтологічний метод - це вивчення процесу переходу решток рослин і тварин у викопний стан.
Етапи
Збереження копалин організмів в осадових породах у цьому процесі містить три етапи. Перший - коли органічні залишки накопичуються в результаті відмирання організмів, їх розкладання і руйнування скелета і м'яких тканин від дії кисню і бактерій. Місця знесення накопичують такий матеріал у вигляді спільнот загиблих організмів, і називаються вони танатоценозами. Другий етап збереження викопних організмів - поховання. Практично завжди створюються умови, при яких танатоценоз накривається осадом, обмежує доступ кисню, але процес руйнування організмів триває, оскільки все ще діють анаеробні бактерії. Все залежить від швидкості поховання останків, іноді осадконакопление рухається швидко, і поховання змінюються мало. Такі поховання називаються тафоценозом, і палеонтологічний метод це досліджує з набагато більшим ефектом. Третій етап збереження викопних організмів - фоссилизация, тобто процес перетворення пухких опадів тверді гірські породи, при якому органічні залишки одночасно перетворюються в скам'янілості. Таке буває при дії різноманітних хімічних факторів, що вивчає палеонтологічний метод в геології: процеси скам'яніння, перекристалізації та мінералізації. А комплекс організмів, що тут називається ориктоценозом.Визначення віку гірських порід
Палеонтологічний метод дозволяє визначати вік порід за допомогою дослідження скам'янілостей останків морських тварин, які збереглися в процесі закам'яніння та мінералізації. Звичайно, без класифікації видів стародавніх організмів не обійтися. Вона існує, і з її допомогою вивчаються знайдені в товщі породи доісторичні організми. Вивчення відбувається за такими принципами: простежуються еволюційність розвитку світу органіки, поетапність зміни в часі неповторюваних комплексів загиблих організмів і незворотність еволюції всього органічного світу. Все, що можна вивчати за допомогою палеонтологічних методів, стосується тільки давно минулих геологічних епох. При визначенні закономірностей необхідно керуватися основними положеннями, які передбачає використання таких методів. По-перше, в осадових утвореннях у кожному комплексі є властиві тільки йому викопні організми, це найхарактерніша особливість. Методи палеонтологічних досліджень дозволяють визначати товщі гірських порід однакового віку, оскільки в них містяться близькі або однакові викопні організми. Це друга характерна особливість. А третя полягає в тому, що розріз по вертикалі осадових порід абсолютно на всіх материках однаковий! У ньому завжди дотримується одна і та ж послідовність у зміні викопних організмів.
Керівні копалини
До методів палеонтологічних досліджень відноситься метод керівних копалин, який використовується також для визначення геологічного віку гірських порід. Вимоги до керівних копалин пред'являються наступні: швидка еволюція (до тридцяти мільйонів років), вертикальне поширення невелика, а горизонтальне - широке, часта зустрічальність і добра збереженість. Наприклад, це можуть бути пластинчато-зяброві, белемніти, амоніти, брахионоди, корали, археоциати і тому подібні. Однак переважна більшість копалин строго не приурочені до певного горизонту, а тому не у всіх розрізах їх можна знайти. До того ж даний комплекс скам'янілостей може зустрітися і в будь-яких інших інтервалах одного і того ж розрізу. І тому в таких випадках використовується ще більш цікавий палеонтологічний метод вивчення еволюції. Це метод керівних комплексів форм.Форми бувають абсолютно різними за значенням, а тому для них теж існує підрозділ. Це контролюючі (або характерні) форми, які існували до досліджуваного в даний момент часу і зникають саме в ньому, або існують лише в його межах, або розквіт популяції припав на даний час, а зникнення сталося відразу після нього. Ще розрізняють колоніальні форми, які з'являються в кінці досліджуваного часу, і за їх появи можна встановити стратиграфічну кордон. Треті форми - реліктові, тобто котрі доживають, вони характерні для періоду попереднього, потім, коли настає досліджуване час, з'являються все рідше і швидко зникають. А рекурентні форми - найбільш життєздатні, оскільки розвиток їх у несприятливі моменти загасає, а при зміні обставин знову настає розквіт їх популяцій.
Палеонтологічний метод в біології
В еволюційній біології використовуються досить широко різноманітні методи суміжних наук. Багатющий досвід накопичений у палеонтології, морфології, генетики, біогеографії, систематиці та інших дисциплінах. Він і став тією самою базою, за допомогою якої з'явилася можливість перетворення метафізичних ідей про розвиток організмів в самий що ні на є науковий факт. Особливо знадобилися методи загальної біології. Палеонтологічний, наприклад, входить у всі дослідження еволюції і застосуємо для вивчення практично всіх еволюційних процесів. Найбільша інформація міститься при застосуванні цих методів про стан біосфери, можна простежити всі етапи розвитку світу органіки аж до нашого часу послідовності зміни фаун і флор. Найважливішими фактами є також виявлені викопні проміжні форми, відновлення рядів філогенетики, виявлення послідовностей появу викопних форм. Палеонтологічний метод вивчення біології не один. Їх два, і обидва стосуються еволюції. Филогенетический метод заснований на принципі встановлення спорідненості між організмами (так, філогенез - це історичний розвиток даної форми, яке відслідковується за предкам). Другий метод - біогенетичну, де вивчається онтогенез, тобто індивідуальний розвиток даного організму. Цей метод ще може називатися порівняльно-ембріологічного або порівняльно-анатомічним, коли простежуються всі стадії розвитку досліджуваної особини від появи зародка і аж до дорослого стану. Встановити поява відносних ознак і відстежити їх розвиток, застосувати отриману інформацію для біостратиграфії - вид, рід, сімейство, загін, клас, тип, царство - допомагає саме палеонтологічний метод в біології. Визначення звучить так: метод, який з'ясовує спорідненість стародавніх організмів, виявлених у земній корі різних геологічних шарів, - палеонтологічний.
Результати досліджень
Довгий вивчення останків давно вимерлих організмів показує, що найбільш низкоорганизованние, тобто примітивні форми рослин і тварин знаходяться в найбільш віддалених шарах порід, найбільш древніх. А високоорганізовані, навпаки, ближче, у більш молодих відкладеннях. І далеко не всі скам'янілості однаково значущі для встановлення їх віку, оскільки органічний світ змінювався дуже нерівномірно. Якісь види тварин і рослин існували дуже довго, а інші вимирали майже відразу. Якщо залишки організмів зустрінуті в багатьох верствах і далеко поширюються по вертикалі в розрізі, наприклад від кембрію і досі, значить, ці організми потрібно називати довговічними. З участю довговічних скам'янілостей навіть палеонтологічний метод в біології не допоможе встановити точний вік їх існування. Вони керівні, як вже було пояснено вище, а тому зустрічаються в самих різних і часто досить віддалених один від одного місцях, тобто географічне поширення у них дуже широке. До того ж зустрічаються вони не рідкісною знахідкою, їх завжди дуже велика кількість. Але саме скам'янілості, розподілені в різних товщах породи, полегшили встановлення послідовності змін керівних форм за допомогою методів загальної біології. Палеонтологічний метод незамінний у вивченні давніх організмів, захованих часом під товщі осадових порід.Трохи історії
Зіставлення різних шарів гірських порід і вивчення містяться в них скам'янілостей для того, щоб визначити їх відносний вік, - це і є палеонтологічний метод, запропонований у вісімнадцятому столітті ученим з Англії Ст. Смітом. Він пише перші наукові роботи в цій області науки про те, що шари по викопних тотожні. Вони пластами послідовно осідали на дні океану, і кожний шар містив у собі залишки загиблих організмів, що існували як раз під час утворення даного пласта. Тому кожен шар містить тільки свої власні скам'янілості, за яким і з'явилася можливість визначити час утворення порід у різних місцевостях. Палеонтологічними методом порівнюються етапи стану життя в її розвитку, причому тривалість подій встановлюється досить відносно, а ось їх послідовність, а також послідовність геологічної історії на всіх її етапах простежується достовірно. Тому пізнання історії розвитку певного ділянки кори Землі відбувається за допомогою встановлення та реставрації послідовності зміни геологічних подій, простежується весь шлях від порід найбільш древніх до наймолодших. Так з'ясовуються причини змін, які обумовили сучасний вигляд життя на планеті.
В геології
Палеонтологічні методи в геології вперше були запропоновані набагато раніше. Цим займався ще датчанин Н. Стено в середині сімнадцятого століття. Причому йому вдалося абсолютно правильно уявити процес утворення опадів речовини у воді, а тому він зробив два основних висновки. По-перше, кожен шар обов'язково обмежений паралельними поверхнями, які спочатку були розташовані горизонтально, а по-друге, кожен шар горизонтальну протяжність повинен мати досить значну, а тому і площа займати дуже велику. Значить, якщо ми спостерігаємо похиле залягання шарів, то можемо бути впевнені, що виникнення цього залягання стало результатом якихось подальших процесів. Геологічні вишукування вчений проводив у Тоскані (Італія) і абсолютно правильно визначив відносний вік залеганий за взаимоположению порід. Англійський інженер Ст. Сміт століттям пізніше спостерігав, як рили канал, і не міг не звернути увагу на суміжні шари породи. Всі вони містили схожі копалини залишки органіки. А ось далеко знаходяться один від одного шари він охарактеризував як різко відрізняються за своїм складом. Роботи Сміта зацікавили французьких геологів Броньяра і Кюв'є, вони використовували запропонований палеонтологічний метод і в 1807 році виконали мінералогічний опис з географічною картою всього Паризького басейну. На карті було позначення поширення товщ із зазначенням віку. Значення всіх цих досліджень переоцінити складно, вони безцінні, оскільки виключно різко на цій основі почали розвиватися як науки і геологія і біологія.Теорія Дарвіна
Основоположники палеонтологічного методу визначення віку порід шляхом їх розчленування дали основу для появи справді наукового обґрунтування, оскільки з опорою на відкриття Броньяра, Кюв'є, Сміта і Стено з'явилося революційно нове і справді наукове обґрунтування даного методу. З'явилася теорія про походження видів, яка доводила, що органічний світ - це не окремі розрізнені осередки життя, які виникали і згасали в якісь геологічні періоди. Життя на Землі вишикувалася з цієї теорії з надзвичайною переконливістю. Вона ні в одному з своїх проявів не була випадковою. Немов велике (і до речі, оспіване в багатьох міфах стародавніх народів) древо життя покриває віджилими (мертвими) гілками землю, а в височині цвіте і вічно розростається - ось так була показана у Дарвіна еволюція. Завдяки цій теорії викопні останки органіки придбали особливий інтерес як предки і родичі всіх сучасних організмів. Це вже були не "фігурні камені" або "курйози природи" з незвичайними формами. Вони стали найважливішими документами історії, що показують, як саме розвивалася органічне життя на Землі. І палеонтологічний метод став застосовуватися так широко, наскільки це можливо. Весь куля земної вивчається: зіставляються породи різних континентів в розрізах, максимально віддалених один від одного. І всі ці дослідження лише підтверджують теорію Дарвіна.