Часть I. Палеонтология

1. Основные понятия и термины

 

Палеонтология – наука, изучающая органический мир прошлых геологических эпох и закономерности его эволюции. Особенность палеонтологии, отличающая её от наук биологического цикла, состоит в том, что объект исследования ископаемые органические остатки, заключенные в горных породах – фоссилии. Совместное изучение горных пород и фоссилий позволяет в идеальном случае восстановить достаточно полную картину условий существования данного комплекса организмов. Необходимость такого совместного изучения для решения задач палеонтологии определила её положение в системе наук геологического цикла. Для исторической геологии особое значение имеют данные палеонтологии об этапах развития органического мира, отражающие общую этапность развития Земного шара.

По характеру объектов исследования палеонтология подразделяется на палеозоологию и палеоботанику, изучающие, соответственно, эволюцию животных и растений. Органические остатки малых размеров (обычно менее 1-5 мм) изучаются микропалеонтологией. Из них особое значение для стратиграфии имеют конодонты и, в меньшей мере, фораминиферы, радиолярии, остракоды. Заключенные в породах остатки спор и пыльцы изучаются палинологией и карпологией. Значение микропалеонтологии возросло в последние годы в связи с широким распространением буровых работ, при которых к палеонтологу поступает в виде керна сравнительно небольшое количество каменного материала.

Разделами палеонтологии, характеризующими распространение организмов в геологическом прошлом Земли, условия их обитания и захоронения, являются палеобиогеография, палеоэкология и тафономия. Переход живого вещества в ископаемое состояние носит стадийный характер. Комплекс живых организмов представляет собой биоценоз, скопление органических остатков, погребённых в осадке, но еще мало измененных – тафоценоз, комплекс окаменелостей – ориктоценоз. Каждый стадийный переход сопровождался значительным обеднением видового состава: ориктоценоз многократно беднее биоценоза. Качественно новыми направлениями палеонтологических исследований являются палеобиология, изучающая общие закономерности возникновения и развития жизни на Земле и учение о биосфере, определяющее роль живого вещества в развитии и массоэнергообмене Земного шара. Большое значение для палеонтологии имеет начатое в последние годы изучение степени родства различных групп организмов методами микробиологии.

Значительная часть беспозвоночных организмов в ископаемом состоянии встречаются в виде внутренних и внешних ядер. У многих скелетных организмов после гибели происходит минерализация скелета или его элементов, которые сохраняются в ископаемом состоянии. Фоссилии позвоночных животных обычно встречаются в виде костей и зубов. Растительные остатки сохраняются в виде торфа и угля, а также отпечатков на горных породах. Полностью сохранившиеся трупы организмов (в многолетней мерзлоте, в битумах, отчасти, в янтаре) встречаются сравнительно редко. Достаточно часто встречаются продукты жизнедеятельности организмов, являющиеся объектом изучения палеоихнологии. Определение большинства ископаемых организмов (трилобиты, моллюски, иглокожие и другие) обычно осуществляется макроскопически. Для уточнения деталей строения скелета делаются срезы, пришлифовки, отпечатки. Еще одна группа ископаемых организмов (фораминиферы, губки, археоциаты, книдарии, мшанки) изучаются в прозрачных ориентированных срезах – палеонтологических шлифах. Для микропалеонтологических исследований изготавливаются особые препараты, получаемые путем растворения вмещающих пород.

Живому веществу требуется постоянный приток энергии. По способу питания (получения энергии) живые организмы подразделяются на автотрофные и гетеротрофные. Первые – преимущественно растения – усваивают с помощью хлорофилловых зерен лучистую энергию солнечного света или энергию экзотермических химических реакций (фото- и хемосинтезирующие организмы). Вторые – грибы и животные – получают энергию за счет питания другими организмами или продуктами их жизнедеятельности. Условия существования организмов определяются биотическими и абиотическими факторами среды обитания. Важнейшими биотическими факторами являются пищевые связи. Из абиотических факторов главными для морских организмов являются параметры водной среды (температура, соленость, освещенность и другие), для наземных – климатическая зональность.

Результаты многолетних исследований ученых разных стран позволили выявить ряд общих закономерностей эволюционного развития органического мира. Для исторической геологии особое значение имеет основной закон о необратимости эволюции, сформулированный Ч. Дарвиным и уточненный Л. Долло (закон Дарвина – Долло): организмы никогда не возвращаются к предковому состоянию, если даже оказываются в тех же условиях существования. На законе необратимости эволюции основано определение относительного возраста горных пород по данным палеонтологических исследований.

Эволюционное развитие организмов осуществляется, в основном, путем дивергенции (расхождения) признаков. Организмы, попадая в разные условия, приспосабливаются к ним за счет изменения некоторых особенностей своего строения. С другой стороны, неродственные организмы, оказавшись в сходных условиях обитания, приобретают черты морфологического сходства. Таким образом, усиление различий внутри данной группы организмов может обернуться увеличением сходства внутри органического мира в целом.

Огромное количество вымерших и ныне живущих организмов делает актуальной проблему их систематики. В идеале систематика отражает родственные (филогенетические) отношения, то есть совпадает с классификацией. Нередко степень родства установить не удается и систематика проводится по сходству внешних признаков, так называемая «искусственная систематика», которая не всегда соответствует действительности. По мере накопления материала искусственная систематика по возможности заменяется естественной классификацией. В настоящее время существует большое количество разных систематик органического мира. Использованная в данной работе систематика, предложена сотрудниками Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Она включает девять таксонов:

империя,

царство,

отдел (для животных – раздел),

тип,

класс,

отряд (для растений порядок)