Современная палеонтология

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ, МЕТОДЫ, ВОЗРАСТ, ДАТИРОВАНИЕ, БИОТЫ, ИССЛЕДОВАНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, ТОМОГРАФИЯ, РАЗДЕЛЫ,

КОМПЛЕКС, ЭВОЛЮЦИЯ, ОБРАЗЦЫ.

Цель данной работы заключается в рассмотрении различных палеонтологических методов, используемых в геологии и стратиграфии, а так же современные технологии, используемые в различных отраслях палеонтологии.

СОДЕРЖАНИЕ

палеонтология ископаемое фораминифер

Введение

1. Палеонтологические методы в геологии и стратиграфии

1.1 Палеонтологические методы определения относительного возраста пород. Руководящие ископаемые организмы

1.2 Статистические палеонтологические методы

1.3 Эволюционные палеонтологические методы

2. Палеонтологические исследования

2.1 Методика изучения ископаемого материала керна на примере фораминифер

2.2 Лабораторные методы обработки палеонтологических образцов на примере микрофауны

3. Современные технологии в палеонтологии

3.1 Радиоизотопный метод датирования

3.2 Молекулярная палеонтология

3.3 Экстраординарные биоты

3.4 Компьютерная томография

3.5 Бактериальная палеонтология

3.6 Палеонтология докембрия

3.7 Биосферное направление

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Палеонтология (palaios - древний, onlos - существо, logos - учение.) - наука, изучающая органический мир прошлых геологических эпох и закономерности его развития в жесткой связи с изучением истории развития Земли. Изучение органического мира прошлого основывается на изучении сохранившихся остатков древних растений и животных или следов их жизнедеятельности называемых (фассилиями) окаменелостями, или ископаемыми. Палеонтология состоит из двух разделов: палеозоология и палеоботаника.

Палеозоология, изучающая животный мир геологического прошлого, делится на палеозоологию беспозвоночных и палеозоологию позвоночных.

Палеоботаника, наука об ископаемых растениях, занимается их систематикой, морфологией, палеоэкологией, историей флоры и фитогеографией. Палеоботанические данные имеют большое значение для характеристики климатов и ландшафтов прошлого, а также для географии ископаемых растений. Самостоятельная ветвь палеоботаники - изучение спор и пыльцы вымерших растений (палинология). К сфере палинологии относят также исследование ископаемых грибов, бактерий и цианобиотов [15].

В последнее время в палеонтологии обособились новые разделы: палеоэкология, тафономия и палеобиогеография.

Палеоэкология выясняет и восстанавливает условия жизни вымерших животных и растений, развития экологических отношений между организмами и, с другой стороны, между ними и абиотической средой (экогенез) [12].

1. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ГЕОЛОГИИ И СТРАТИГРАФИИ

Палеонтология - это наука об ископаемых организмах. Из-за специфики и разнообразия изучаемых объектов палеонтология использует множество различных методов. На начальном этапе развития исследования в палеонтологии в основном были направлены на выяснение и описание разнообразия органического мира прошлого, создание систематик и выяснение филогенетических взаимоотношений ископаемых групп.

Позднее четко обозначились вполне самостоятельные направления:

1) таксономическое (разнообразие, систематика, региональные фауны и флоры);

2) морфофункциональное и эволюционно-морфологическое;

3) филогенетическое;

4) палеоэкологическое;

5)микроструктурногистологическое;

6)палеобиогеохимическое;

7)палеобиогеографическое;

8)биостратиграфическое и др.

Наконец, в самое последнее время обособились палеонтология докембрия, молекулярная палеонтология, бактериальная палеонтология, биосферное направление и изучение необычных (экстраординарных) биот.

Такая дифференциация палеонтологических исследований определяется, по крайней мере, двумя причинами. Во-первых, задачи палеонтологии значительно обогащаются ее кооперацией с другими областями биологических и геологических наук, а во-вторых, расширяются с развитием методической базы (внедрением электронной микроскопии, томографии, микроанализаторов, компьютерной техники) [12].

Как правило, останки растений и животных разлагаются и исчезают без следа. Но иногда биологические ткани замещаются минеральными веществами, и образуются окаменелости. О том, как и при каких обстоятельствах это происходит, и почему. Иногда в древних остатках живых организмов могут сохраняться даже отдельные органические молекулы и тонкие структуры, такие как клетки или кровеносные сосуды, это изучено известным палеонтологом А.Ю.Журавлева "Вечно неживые" [9].

Обычно учёные получают в распоряжение окаменевшие кости или раковины, то есть твёрдые части, скелеты. Иногда находят отпечатки следов животных или следы их жизнедеятельности. Еще реже находят животное целиком -- вмороженным в лёд в районах современной вечной мерзлоты, попавшим в смолу древних растений (янтарь) или в другой естественный агрегат.

Как правило, осадочные породы залегают слоями, поэтому более глубокие слои рассказывают более старые истории (принцип суперпозиции). Этот принцип лег в основу стратиграфии - "науки о земных слоях" [18]. Данные стратиграфии позволяют определять относительный возраст окаменелостей, то есть выяснять, какие ископаемые организмы жили раньше, а какие позже.

Любопытно, что автор принципа суперпозиции, датский ученый XVII века Николас Стенон (Нильс Стенсен) за свои заслуги перед церковью был в 1987 году беатифицирован (причислен к лику блаженных) римским папой Иоанном Павлом II. Возможно, это единственный случай, когда католический блаженный внес столь важный вклад в развитие эволюционизма [14].

Принцип суперпозиции Стенона и основанная на нем наука стратиграфия позволяют, сравнивая ископаемые формы из последовательных напластований, делать выводы об основных направлениях эволюции. Для оценки возраста окаменелостей используются многочисленные методы датировки, которые подразделяются на относительные (стратиграфические) и абсолютные (разнообразные радиометрические методы, а также люминесцентные, методы электронно-парамагнитного резонанса и др.). Надежность современных методов датировки земных слоев и содержащихся в них ископаемых доказывается, в частности, тем обстоятельством, что оценки возраста, полученные при помощи множества независимых методов, как правило, получаются сходными. Все эти методы быстро развиваются. Еще лет 20-30 назад довольно часто наблюдались значительные расхождения результатов, полученных разными методами. На этих расхождениях до сих пор любят спекулировать противники эволюции, но их сведения сильно устарели. По мере совершенствования используемых методов они становятся все более точными и дают все более сходные результаты. Поэтому, например, международная геохронологическая шкала образца 1980-х годов довольно заметно отличается по абсолютным датировкам от шкалы образца 2000-х годов (различия в некоторых датах, например, в дате начала кембрийского периода, могут достигать 5-7%), однако за последние 10 лет изменения такого рода практически перестали происходить. На сегодняшний день абсолютный возраст древних отложений во многих случаях удается определить с точностью до долей процента [17].

1.1 Палеонтологические методы определения относительного возраста пород. Руководящие ископаемые организмы

Суть этих методов состоит в определении возраста пород с помощью изучения ископаемых организмов. Они основаны на следующих принципах: эволюционности развития органического мира, этапности смены не повторяющихся во времени комплексов организмов; необратимости эволюции органического мира. Важнейшими положениями палеонтологических методов являются:

Ё Для каждого комплекса осадочных образований характерны присущие только этому комплексу ископаемые организмы.

Ё Толщи осадочных пород, имеющие одинаковый возраст и отложившиеся в одинаковых физико-географических условиях, содержат близкие ископаемые организмы.

Ё Вертикальный разрез осадочных пород, а всех материках имеет одну и ту же последовательную смену ископаемых организмов.

Для определения геологического возраста используют не все ископаемые организмы, а руководящие ископаемые.

При палеонтологическом исследовании к руководящим ископаемым предъявляются следующие требования:

1) Они должны иметь быструю эволюцию (до 10 - 30 млн. лет);

2) Небольшое вертикальное и широкое горизонтальное распространение;

3) Характерные черты;

4) Хорошую сохранность;

5) Частую встречаемость.

Примеры: беспозвоночные - археоциаты, кораллы, брахиоподы, аммониты, белемниты, пластинчато-жаберные и др.

Поскольку нет строгой приуроченности к определенному горизонту подавляющего большинства ископаемых, не во всех разрезах они присутствуют, а окаменелости данного комплекса встречаются и в других интервалах разреза, то используют метод руководящих комплексов форм[2].

По их значению выделяют:характерные (контролирующие) формы - они либо существуют только в пределах изучаемого времени, либо известны до изучаемого времени и исчезают во время него, либо расцвет их приходится на изучаемое время, а исчезают после него.

Колониальные формы - появляются только в самом конце изучаемого периода, по которым устанавливают стратиграфическую границу.

Доживающие (реликтовые) формы - характерные для предыдущего времени, а в изучаемое время становятся редкими и исчезают;

Рекуррентные формы - развитие их испытывает в какой-то момент затухание, но с возобновлением благоприятных условий вновь наступает их расцвет [3].

1.2 Статистические палеонтологические методы

Процентно-статистический метод - определение относительного возраста изучаемого слоя производится путем подсчета процентного содержания общих видов ископаемых форм с формами эталонного разреза.

Биометрический метод применяют в целях корреляции разрезов. Он основан на применении математической обработки результатов измерений различных признаков организмов, их относительных величин (удлиненность раковины, отношение высоты раковины к длине, выпуклость или отношение выпуклости створки к высоте и т.д.). По полученным данным строят кривые изменчивости [1].

1.3 Эволюционные палеонтологические методы

1. Филогенетический (филогенез - историческое развитие предков данной формы), в основе его лежит принцип установления родственных связей между организмами.

2. Биогенетический (сравнительно-анатомический или сравнительно-эмбриологический) метод - изучается онтогенез (индивидуальное развитие организма), т.е. прослеживаются стадии развития особи от зародыша до взрослого состояния.Принимая во внимание палеонтологические данные анализа пыльцы, ископаемых остатков т.д. В основе исторического подхода лежат изменения, обусловленные развитием цивилизации (от неолита до настоящего времени) и производствами, созданными человеком. К этим изменения относятся изменения климата, целенаправленное и случайное расселение человеком растений и животных [6].

Изучение филогении, онтогении групп животных позволяет установить появление и развитие относительных признаков и применить их для биостратиграфии.

Царство

Тип

Класс

Отряд

Семейство

Род

Вид

3. Биостратиграфический (палеонтологический) метод - это ведущий метод стратиграфических исследований, основанный на использовании палеонтологических данных. Ввиду того что необратимая эволюция органического мира наиболее отчетливо отражает совокупность всех других изменений в развитии Земли (в послепротерозойское время), этапы развития органического мира являются определяющими в установлении стратиграфических границ и широкой корреляции стратиграфических подразделений. Иногда этот метод сокращенно называют биостратиграфией [2]. Ярким примером может быть сравнение класса членистоногие тип трилобиты рода оленеллуса (olenellus) существовавшего только в начале палеозойского периода (рисунок 1) и род факопс (Phacops) существовавший с начала селурского до конца девонского периода (рисунок 2) и являющегося эволюционированной особью данного класса.



Рисунок 1 - представитель фауны палеозойского периода тип членистоногие класса трилобиты род оленеллус (olenellus).

Рисунок 2 - представитель фауны начала существовавшего с селурского и до конца девонского периода тип членистоногие класса трилобиты род факопс (Phacops).

2. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методика изучения ископаемого материала керна на примере фораминифер

При сборе образцов горных пород для исследования фораминифер следует руководствоваться следующими правилами. При отборе образцов необходимо обеспечить достаточно полное освещение каждого отдельного стратиграфического подразделения разреза вплоть до наиболее дробных (зон, подзон), а также возможно более точное определение стратиграфических границ. Отбирать образцы из всех слоев, охарактеризованных ископаемыми остатками крупных животных («макрофауны»), с целью уточнения стратиграфического значения находок фораминифер. Отбирать образцы из всех литологических разностей (типов) пород. При мощности слоев от 0,5 до 3 м брать образцы из подошвы и кровли слоя и из средней его части; на отбор образцов у контактов обращать особое внимание. При частой, ритмичной перемещаемости слоев отбирать образцы из каждого литологически отличного прослоя (элемента) данного многослоя. При повторении в разрезе литологических сходных слоев или многослоев отбирать образцы не из каждого из них, а с пропусками, с таким расчетом, чтобы образцы по разрезу разделялись. В платформенных областях интервалами 2-5 м, в крайности, при значительной общей мощности разреза, 10 м, а в предгорных прогибах и геосинклинальных областях 10-15 м, в крайности 25 м. Через такие же примерно интервалы следует отбирать образцы из мощных литологически однородных слоев [10].

Фораминиферы (рисунок 3.) наиболее обильны в карбонатных глинах, мергелях и органогенных известняках, несколько реже встречаются в глинах и глинистых и известковистых алевролитах. В обломочных терригенных породах - песках, песчаниках - фораминиферы представляют исключение. Вес образцов, предназначаемых для целей микропалеонтологического исследования, должен быть, по возможности, до 100-200 г (объем 50-100 см3). При отборе образцов из естественных обнажений следует обращать внимание на то, чтобы они не были выветрившимися. При этом, однако, следует иметь ввиду те случаи, когда при выветривании известняков и других пород происходит «естественнаяпрепарировка фораминифер».

Рисунок 3 - представитель кайнозойского периода тип простейших подкласс фораминифер рода нуммулит (Nummulites).

Предназначенные для последующего разрыхления и отмачивания образцы керна из буровых скважин необходимо тщательно очищать от примазок глинистого раствора; для исследования лучше использовать сердцевинную часть керна. Этикетировка и упаковка образцов пород производится. В соответствии с правилами, принятыми в практике полевых геологических исследований (рисунок 4).

Рисунок 4 -Керн разложен и рассортирован согласно правилам при проведении полевых геологических исследований

2.2 Лабораторные методы обработки палеонтологических образцов на примере микрофауны

К микрофауне относят не только одноклеточных, но и вообще мелких животных и их остатки, плохо различимые простым глазом.

Из простейших наибольшее значение имеют фораминиферы; они достигают нередко 5 - 10 мм, а нуммулиты даже 2 - 3 см. Фораминиферы имеют скелет известковый или из мелких песчинок и обломков; они получили большое значение для определения возраста и сравнения (корреляции) нефтеносных отложений, в особенности при изучении материалов буровых скважин. Встречаются в известняках, мелу, мергелях, глинах, фосфоритах, реже в песках, часто различимы простым глазом.

Радиолярии - морские одноклеточные, с кремневым скелетом. Встречаются в глинах, известняках, доломитах, фосфоритах, в мелу, мергелях, кремнистых сланцах и яшмах, реже в песках [12].

Из многоклеточных животных в составе микрофауны можно обнаружить обломки и мелких представителей почти всех классов, например сцикулы скелета кремневых и известковых губок; обломки гидромедуз, граптолитов, кораллов, трубки, хитиновые челюсти и зубы червей; мшанки, мелкие брахиоподы, остракоды, трилобиты; членики стеблей и рук морских лилий; части скелетов цистоидей, бластоидей, морских звезд, офиур; таблички и иглы морских ежей; мелкие взрослые и эмбриональные формы моллюсков; из позвоночных сюда относятся только мелкие (меньше 1 мм) позвонки рыб [7].

Сбор образцов для систематического изучения микрофауны образцы берут из хорошо изученных разрезов одного основного и нескольких контрольных. Наибольшее количество микрофауны содержат глинистые и мергелистые слои и известняки. Если микрофауна в полевых условиях при просмотре пород в лупу не обнаружена, приходится брать образцы из тех слоев, которые по литологическому составу и фациальным условиям могут ее заключать.

Образцы из больших разрезов берут через каждые 3 - 4 м, а если есть прослои, явно содержащие микрофауну. Вес образца 500 - 600 г. При случайных сборах, когда по микрофауне нужно определить лишь возраст свиты, годятся образцы и в 50 - 100 г. Разрушенные поверхности пород расчищают на глубину 0,20 - 0,50 м, чтобы получить свежий образец; но иногда именно из выветрившихся образцов легче выделить микрофауну. При сборе образцов рыхлых пород применяют те же предосторожности, как и при взятии образцов на пыльцу. Необходимы: а) точность документации - мощность пластов и точки взятия проб указываются с точностью до 1 см; б) полная серия образцов из всего разреза - то есть из каждого слоя данного разреза [5].

Образцы берут из естественных обнажений и из искусственных выработок. Так как аналитическая обработка довольно трудоемка, то серию образцов надо брать только из обнажений с ясной стратиграфией, которая позволит распространить выводы на соседние участки.

Этикетировка обычная, с точным указанием слоев и расстояний между ними.

Обработка образцов производится в лабораторных условиях и для твердых пород довольно сложна; требует специального оборудования. В полевых условиях иногда бывает необходимо выяснить, не встречается ли в данной породе микрофауна, различимая в лупу. Наиболее простые методы обработки пород:

а) Пески чистые большей частью только промывают или потом кипятят в воде или крепком растворе двууглекислой соды (NaHCOs), затем промывают. После кипячения микрофауна становится более заметной.

б) Пески глинистые или мергелистые, рыхлые и плотные кипятят в растворе двууглекислой соды и промывают.

в) Глины и очень твердые мергели сперва размачивают в растворе двууглекислой соды, затем кипятят и промывают.

г) Мел и плотные мергели, не распадающиеся при кипячении в двууглекислой соде, разрушают глауберовой солью (Na2S04 +10 Н20), Надо расколоть породу на пластинки в 10 мм толщиной и пропитать расплавленной солью, при кристаллизации она раз рушит породу. В случае надобности процесс повторяют.

д) Твердые известняки, доломиты, песчаники с известковым цементом надо раздробить в ступке (не растирая) и промывать.

Другой способ - слегка обжечь куски известняка и бросить их в холодную воду. Зимой можно пропитать породу водой и выставить на мороз до полного замерзания; при таянии порода распадается. Измельченную породу надо затем промыть. Для сортировки по крупности можно применить один из трех способов:

а) Промывают в тарелке или тазике, вращая последний (как при взятии шлиховых проб, см. гл. XIX).

б) В высокий сосуд с водой высыпают породу; мелкие частицы оседают медленнее, их сливают вместе с водой, разделяя постепенно на несколько фракций.

в) Флотация: порошок высушивают, подогревают, бросают на воду небольшими порциями; раковины, наполненные теплым воздухом, некоторое время плавают - их быстро сливают. После сортировки фракции изучают под лупой или микроскопом [11].

3. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПАЛЕОНТОЛОГИИ

3.1 Радиоизотопный метод датировки

Для установки возраста археологических находок, растительных и животных ископаемых остатков и минералов широко используется радиоизотопный анализ. Он основан на постоянной долевой скорости распада слаборадиоактивных изотопов, независимой от температуры, давления и химических реакций [1].

Изотопы - варианты химических элементов с равным зарядом, но различной массой ядра. Количество атомов радиоактивного элемента убывает в данное число, раз за строго определенный для данного изотопа промежуток времени. Это происходит из-за того, что вероятность распада каждого атома фиксирована и, следовательно, количество распадающихся атомов, прямо пропорционально количеству имеющегося в наличии изотопа и доля распавшихся атомов за промежуток времени постоянна. В качестве характеризующего периода обычно приводится период полураспада, т.е. время, за которое распадается ровно половина атомов. Период полураспада для разных изотопов одного и того же элемента может значительно различаться. Радиоактивный распад возможен двух видов: б- с испусканием ядра гелия и смещением элемента на две ячейки "вниз" в периодической системе и в- с испусканием электрона и смещением элемента "вверх" на одну ячейку в периодической системе. Радиоактивные изотопы тяжелых элементов образуют радиоактивные ряды - последовательности б- и в- распадов (каждый со своей скоростью распада), в конечном итоге заканчивающиеся относительно стабильными изотопами [11].

В определении возраста горных пород используются в основном радиоактивные ряды, начинающиеся с изотопов урана 238U - наиболее стабильного изотопа урана с периодом полураспада 4.51*109 лет, 235U с периодом 7.13*105 лет и изотопа тория 232Th с периодом 1.41*1010 лет и заканчивающиеся различными изотопами свинца. В расплаве исходной горной породы до застывания уран и свинец разделены вследствие различия массы. После застывания горной породы продукты распада урана оказываются, закреплены вместе с остатками урана. По количественному соотношению изотопов урана и свинца становится, возможно, точно установить время, прошедшее с момента застывания породы.

Для определения возраста растительных и животных останков и археологических находок в основном используется более короткопериодный метод - радиоуглеродный анализ. Он основывается на определении соотношения радиоактивного изотопа углерода С14 с периодом полураспада 5600 лет, который образуется в верхних слоях атмосферы из изотопа азота 14N под воздействием нейтронов космических лучей. Химически радиоактивный изотоп углерода аналогичен стабильному и поэтому встраивается в ткани организмов вместо него. При радиоуглеродном анализе возраст определяется по удельной остаточной активности радиоактивного изотопа (рисунок 5.).

Рисунок 5 - цирконобычно радиоактивен благодаря содержанию примесей редких редкоземельных и радиоактивных (U, Th) элементов.

3.2 Молекулярная палеонтология

Очень серьёзные результаты в последние годы были получены в области изучения хемофоссилий или биомаркёров. Это направление чаще всего называют молекулярной палеонтологией [2]. Она изучает молекулярные следы жизнедеятельности организмов прошлого, выясняя по ним характер эволюции как живых организмов, так и биосферы в целом. Остатки органических молекул, первичных или преобразованных, часто устойчивы к внешним воздействиям и сохраняются достаточно хорошо. Разнообразие органических соединений (естественно и разнообразие хемофоссилий) возрастает с эволюцией (усложнением) органического мира. Кроме того, некоторые органические соединения, сохраняющиеся в ископаемом состоянии, специфичны для тех или иных конкретных групп. Так, у бактерий для их систематики используется жирнокислотный состав липидов, у растений -- фенольные соединения, алкалоиды и многое другое. Очень интересно, что 7- и 8-метилгептадеканы характерны только для цианобактерий (сине-зелёные водоросли) и не встречены у других бактерий, водорослей и высших растений. Особенно интересны результаты исследований докембрийских хемофоссилий, поскольку они позволяют наметить время возможного появления эукариот, затем многоклеточных и так далее.

В 1969 году основоположник молекулярной палеонтологии Кальвин, а позднее В. Шопф с коллегами предложили первые картины химической и биологической эволюции. Современные данные позволяют внести существенные коррективы. В основном они связаны с постепенным удревлением находок, свидетельствующих о появлении эукариот, многоклеточных организмов (рисунок 6.) и т. д. [16].



Рисунок 6 - Нуммулитовые известняки Крыма - породы, сложенные преимущественно раковинами гигантских вымерших фораминифер - нуммулитов. Названы они так из-за сходства с монетками. На сколах видна сложная спиральная структура раковинок с многочисленными перегородками - септами. Возраст известняков - конец раннего или начало среднего эоцена (50-55 млн. лет).

3.3 Экстраординарные биоты

Как правило, значительный элемент новизны в познании древнего разнообразия связан с изучением необычных экстраординарных захоронений (лагерштаттов). Широко известно, например, довольно давно открытое местонахождение в среднекембрийских сланцах Бёрджес в западной Канаде, откуда описаны многие организмы, обычно не сохраняющиеся в ископаемом состоянии. В последнее время А.Ю. Иванцовым было открыто исключительной важности местонахождение в нижнекембрийских породах среднего течения р. Лены. Уже сегодня оттуда известны губки, черви-палеосколициды, онихофоры, брадоириды и д. р. [4].

Ценность этих находок, как и в случае с Бёрджес, состоит в том, что мы имеем возможность в таких местонахождениях изучать остатки не только обычных раковинных (скелетных) форм, но и бесскелетных организмов или отпечатков мягких тканей скелетных форм. Последний десяток лет интереснейшие результаты были получены K. Мюллером (ФРГ) и его коллегами по фосфатизированным мягким тканям верхнекембрийских остракод и других вымерших членистоногих. В самое последнее время аналогичные находки были сделаны в породах среднего кембрия Сибири. Обычно это очень мелкие (мм-размерности) организмы, многие из которых ранее не описывались. Удивительный результат получил И.С. Барсков, обнаруживший фосфатизированные кровеносные сосуды у верхнеюрского аммонита из района Воробьёвых гор в Москве [14].

Выше было сказано о возможности в определённых условиях высочайшей скорости фоссилизации. Сегодня мы уже представляем как условия этих захоронений, так и специфику пород, в которых подобное явление следует искать. К проблемам фоссилизации примыкает и проблема интерпретации загадочных ископаемых, особенно многочисленных в кембрии. Чрезвычайно интересна находка в кембрии Гренландии отпечатка организма с покрывающими его тело склеритами и двумя образованиями, напоминающими раковины на концах (рисунок 7.). Понять, что представляет собой такой организм, пока невозможно, но достаточно ясно одно: отдельные склериты такого организма обычно описывались ранее как самостоятельные таксоны родового и видового ранга [13].



Рисунок 7 -Останки причудливого существа, которое обитало в океане более 500 миллионов лет тому назад, были обнаружены среди окаменелостей кембрийского периода - сланцев Бёрджес.

Естественно, после находок в лагерштаттах происходят существенные изменения в системе ряда групп организмов, а количество реальных, признанных учёными таксонов значительно сокращается. В связи с изучением проблематичных организмов венда и кембрия, естественно, с особой остротой вновь встаёт вопрос о возможности существования в прошлом многочисленных групп (даже в ранге типов), быстро угасших ещё в кембрии или, точнее, в палеозое. Есть исследователи, которые в этом архаическом многообразии видят не многочисленные вымершие таксоны высокого ранга, а переходные формы между известными типами. Но это не столь уж принципиальное расхождение, поскольку определение ранга того или иного таксона связано с субъективными представлениями разных специалистов [9].

3.4 Компьютерная томография

Существенно новые возможности в изучении ископаемого материала палеонтологи связывают с компьютерной томографией, исследованиями с помощью медицинского томографа.

При исследовании объект сканируется рентгеновскими лучами с получением фронтальных срезов через заданные интервалы. В результате анализа полученных сечений моделируются сечения в других плоскостях: сагиттальной и фронтальной -- и создается компьютерная модель объекта.

Метод позволяет получить срезы необходимой области, не повреждая при этом материала, выявить невидимые снаружи структуры без дополнительной препаровки, которая приводит подчас к уничтожению тонких деталей.

Совсем недавно, например, сотрудницей Палеонтологического института РАН Т.А. Тумановой совместно с американскими коллегами на оборудовании Госпиталя при Университете Пенсильвании (США) было проведено томографическое исследование двух черепов анкилозавров -- панцирных динозавров из коллекции Палеонтологического института РАН (рисунок 8).

Рисунок 8 - последовательные томографические срезы черепа панцирного динозавра. Стрелкой показана остеома, обнаруженная в области нёба.

Сканирование позволило воспроизвести внутренние структуры бронированной головы анкилозавров: носовые проходы, синусы, мозговую полость. Неожиданный результат анализа -- обнаружение на одном из образцов, возраст которого датируется около 80 млн. лет, патологического образования в области нёба -- остеомы. Вероятно, её возникновение связано с повреждением, полученным животным при жизни, след от которого имеется на крышке черепа [9].

3.5 Бактериальная палеонтология

Это направление сформировалось в последние годы, хотя изучение ископаемых бактерий в кремнях началось почти 50 лет тому назад. Считалось, что кремни -- единственная порода, где в принципе можно обнаружить сохранившиеся бактериальные остатки. Однако развитие палеонтологии докембрия и электронно-микроскопическое изучение высокоуглеродистых пород и фосфоритов выявили наличие фоссилизированных бактерий практически во всех осадочных образованиях. Экспериментально на современных цианобактериях (рисунок 9.) было показано, что процессы фоссилизации (окаменения) могут происходить в считанные часы, в связи с чем мы и находим в ископаемом состоянии неразложившиеся бактерии удивительно хорошей сохранности. Последствия этих открытий ещё трудно оценить. Но уже сейчас ясно, что обнаружение, например, бентосных цианобактериальных матов (ЦБМ) в чёрных сланцах, многие из которых считались показателями глубоководности (куда лучи света практически не проникают), заставляет пересмотреть устоявшиеся палеогеографические построения -- ЦБМ должны были образовываться в фотической зоне (в зоне проникновения света).

Повсеместное обнаружение бактерий в осадочных породах даёт основание думать, что многие аспекты теории осадкообразования должны быть пересмотрены, поскольку сегодня уже трудно представить себе процесс осаждения в эпиконтинентальных бассейнах прошлого без участия бактерий. Обнаружение же ЦБМ в докембрийских породах ведёт и к переоценке перспектив нефтегазоносной древних толщ, считавшихся обычно малоинтересными с точки зрения накопления органического вещества.

Рисунок 9 -цианобактерия Microcystis в фотической зоне под микроскопом фотоувеличение в 400 раз.

Однако с учётом огромной продуктивности современных ЦБМ такой взгляд нуждается в пересмотре, поскольку нет оснований полагать, что продуктивность древних ЦБМ была ниже, чем современных. В теоретическом плане данные бактериальной палеонтологии тесно связаны с выяснением огромного значения прокариотической биосферы прошлого и ее трансформации в эукариотическую [8].

3.6 Палеонтология докембрия

Сам термин был введён сравнительно недавно (в конце 60-х годов) Б.С. Соколовым. Это направление связано с изучением органического мира на интервале, равном примерно 7/8 длительности истории Земли. Развивается оно в настоящее время очень бурно. Ещё не так давно считалось, что в докембрии практически не было жизни, по крайней мере, макроскопический различимой. Поэтому-то весь докембрий и носит название криптозой (эра скрытой жизни). Огромное количество новых находок от макроскопических до молекулярных дало возможность создать более или менее достоверную общую картину эволюции органического мира и биосферы докембрия[15]. Ещё несколько лет тому назад считалось, что первые многоклеточные организмы появились лишь в венде (~650-550 млн. лет), а одноклеточные эукариоты -- приблизительно 1,2-1,33 млрд. лет тому назад. Теперь мы уже знаем о находках низших грибов в породах, возраст которых составляет около 2,2 млрд. лет, и первых многоклеточных животных и их следов в породах, чей возраст оценивается 1,4 млрд. лет. Совершенно уникальные результаты получены в результате анализа разнообразия и пространственного распространения так называемой вендо-эдиакарской фауны. Её специфика состоит в том, что все представители этой биоты ещё не имеют скелета. Сегодня уже описаны многие десятки родов и видов, и обнаружены они на всех континентах [17].

3.7 Биосферное направление

Целенаправленные исследования в области эволюции древних экосистем и биосферы в целом являются в значительной мере типично российским явлением, исторически связанным с традицией, берущей начало от известных работ В.И. Вернадского. Сегодня это направление находится и в русле громадного интереса человечества к современному экологическому кризису, противостояние которому немыслимо без учёта предыстории развития биосферы.

Каковы же основные результаты, полученные в этом разделе палеонтологии? Прежде всего, на палеогеологическом материале показано, что биосфера -- непрерывно развивающаяся авторегулируемая система. Для её развития характерна цикличность разного масштаба. Было выяснено, что только изменение разнообразия является объективным критерием состояния биосферы. На основе изучения динамики разнообразия выявляются разной силы кризисы в истории биосферы, а детальное изучение их протекания показывает, что они развиваются по сходному сценарию, то есть все этапы кризиса (начало, главная фаза и фаза выхода из кризиса) характеризуются своими специфическими признаками (симптомами), но всегда одними и теми же. Это позволяет при выявлении естественных трендов в эволюции биосферы более чётко оценить возможные последствия антропогенных воздействий [18].

Рисунок 10 - схема Эволюция фитохорий в позднем палеозое и мезозое по С.В. Мейену

В предыдущие два десятилетия Д. Сепкоски (США) был создан банк данных по морским организмам, позволивший проанализировать динамику их разнообразия в фанерозое (от кембрия (540 млн. лет) доныне). Созданный за последние годы в нашей стране банк данных по наземным организмам дал возможность сравнить динамику морского и континентального разнообразия и показать удивительную синхронность крупных изменений, что наводит на мысль о существовании глобальных причин, влияющих на биосферу в целом. Биосферные исследования потребовали разработки нестандартных подходов и в палеобиогеографии [19].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе рассматривались различные палеонтологические методы, используемые в геологии и стратиграфии. Наибольшее значение для стратиграфии имеет: руководящие ископаемые организмы, статические и эволюционные палеонтологические методы, а так же наряду с ними имеет огромное значение геофизические исследования и сравнительно-геохимический анализ.

Важные значение для геологии имеют современные технологии и новейшие методы исследования. Это напрямую связанно с развитием технического прогресса.

Появившиеся новые методы: радиоизотопный метод датировки, молекулярная палеонтология, экстраординарные биоты, компьютерная топография, бактериальная палеонтология, палеонтология докембрия, биосферное направление дали наиболее полную картину происходящего и существенно облегчили процесс исследований.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воробьёва, Э.И. Проблема происхождения наземных позвоночных. / Э.И. Воробьёв. - М.: Наука, 1992.

2. Красилов, В.А. Происхождение и ранняя эволюция цветковых растений. / В.А. Красилов. - М.: Наука, 1989.

3. Наймарк, Т.Б. Экосистемные перестройки и эволюция биосферы // Глобальные изменения природной среды и климата / Под ред. Н.П. Лавёрова. - М., 1997.

4. Розанов, А.Ю. Что произошло 600 миллионов лет назад./ А.Ю. Розанов. - М.: Наука, 1986.

5. Розанов, А.Ю. Бактериальная палеонтология // Вестн. РАН. 1997. Т. 67, № 3.

6. Михайлова, И.А. Современная палеонтология. / И.А. Михайлов. - М.: Недра, 1988. - Т. 1

7. Бондоренко, О.Б. Современная палеонтология./О.Б. Бондоренко. - М.: Недра, 1988. - Т. 2.

8. Earth's Earliest Biosphere its Origin and Evolution / Ed. W. Schopf. Princeton (N. J.): Princeton Univ. Press, 1983.

9. http://wsyachina.narod.ru/earth_sciences/modern_palaeontology.htm

10. http://wsyachina.narod.ru/earth_sciences/modern_palaeontology.htm3.

11. http://enc.sci-lib.com/article0008697.html

12. http://geohro.ru/absolyutnaya-geohronologiya

13. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/118035/%D0%9F%D0%B0% %D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D10%B9

14. http://window.edu.ru/window/library/pdf2txt?p_id=36985&p_page=6

15. http://rpoiefp.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=10&Itemid=4&lang=ru

16. http://nts.sci-lib.com/article0003335.html8

17. http://www.microhunter.ru/index.php?option=com_phocagalley&view=category&id=2:2011-05-30-06-04-10&Itemid=29

18. http://vseref.ru/view-c0063359.html

19. http://www.mk.ru/science/article/2012/01/21/662713-otkryito napominayuschee-tyulpan-zagadochnoe-zhivotnoetsvetok.html

Размещено на Allbest.ru