Палеонтолог

Сходство методов

Определенное сходство в методах работы с находками у археологов и палеонтологов есть. Оно определяется характером самих находок. Что артефакты, что окаменелости могут быть хрупкими вещами, требующими бережного подхода.

Но не всегда, и в палеонтологии в этом плане все гораздо проще. Все-таки, любая окаменелость – это прежде всего камень, устойчивый к внешним нагрузкам. Например, к удару молотка. Или к взрыву. Иногда, работая в полярных условиях с промерзшим массивом горной породы, палеонтологи просто взрывают нужный участок и собирают материал, чтобы склеить образцы в теплой лаборатории. Археолог пришел бы в ужас от таких радикальных методов.

Общность методов хорошо проявляется в такой сфере, как датирование объектов прошлого. И палеонтология, и археология для установления абсолютного возраста находки использует метод радиоизотопного датирования. Метод работает одинаково: если известно изначальное количество изотопов в образце и период их полураспада, то посчитав, сколько изотопов осталось, можно вычислить возраст образца.

Изотоп углерода 14C имеет период полураспада 5730 лет и используется для датирования образцов с содержанием органики не старше 60 000 лет. С его помощью можно определить возраст большинства археологических и «молодых» палеонтологических находок.

Возраст большинства палеонтологических находок определяется по возрасту вмещающих горных пород, а он, в свою очередь – калий-аргоновым или свинец-урановым радиоизотопными методами.

Результаты поиска

Для археолога интерес представляет не только сам предмет, но и его культурно-исторический контекст. Слой грунта, хранящий следы человеческой деятельности, носит название «культурный слой», и его сохранность крайне важна для понимания тех артефактов, которые в нем содержатся. На месте разовой стоянки первобытного человека этот слой может быть очень тонким, практически незаметным. На месте постоянных поселений он достигает десятков метров. Археологических памятников мало, они легко разрушаются, и каждый представляет ценность для понимания человеческой истории.

Поэтому во многих странах приняты законы, запрещающие или регулирующие деятельность археологов-любителей. Бесконтрольная деятельность «черных археологов» нередко приводит к разрушению археологических памятников и утрате информации о прошлом.

В палеонтологии дело обстоит иначе. Большая часть информации извлекается из самого образца, и если что-то и содержится во вмещающей породе, риск уничтожить эту информацию невелик из-за ее огромного объема. Разумеется, и здесь есть места, представляющие особый интерес для науки из-за высокой сохранности окаменелостей и их уникальности

Случаются и единичные находки колоссальной важности. Но все-таки на стороне палеонтологов массовость. Осадочные породы, содержащие окаменелости какого-то периода – эдакий аналог культурного слоя – могут иметь толщину в сотни метров и занимать огромные площади

Иногда они слагают целые горные массивы, и почти всегда являются предметом интереса горной промышленности. К примеру, Путиловские карьеры (Ленинградская область), в которых добывается известняк, содержат окаменелости ордовикских трилобитов, имеющих высокую сохранность. Хольцмаденские сланцы в Германии, известные своими морскими лилиями и ихтиозаврами, использовались для добычи битума

Осадочные породы, содержащие окаменелости какого-то периода – эдакий аналог культурного слоя – могут иметь толщину в сотни метров и занимать огромные площади. Иногда они слагают целые горные массивы, и почти всегда являются предметом интереса горной промышленности. К примеру, Путиловские карьеры (Ленинградская область), в которых добывается известняк, содержат окаменелости ордовикских трилобитов, имеющих высокую сохранность. Хольцмаденские сланцы в Германии, известные своими морскими лилиями и ихтиозаврами, использовались для добычи битума.

Деятельность палеонтологов, как ученых, так и коллекционеров, и просто любителей, помогает найти и сохранить следы жизни среди гигантских наслоений осадочных пород.

Современная наука

В настоящее время палеонтология занимается исследованием остатков организмов, их окаменелостей, отброшенных оболочек и прочих следов в рамках множества направлений.

Изначально данная наука изучала разнообразие древних организмов, выясняла их взаимоотношения и составляла систематику. В дальнейшем ввиду многообразия предметов исследования ввиду расширения методической базы и взаимодействия с другими дисциплинами произошла дифференциация ее на ряд направлений: таксономическое, эволюционно-морфологическое и морфофункциональное, палеоэкологическое, филогенетическое, микроструктурно-гистологическое, палеобиогеографическое, палеобиогеохимическое, биостратиграфическое и др.

По типу изучаемых организмов палеонтология включает два раздела:

• Палеоботаника
• Палеозоология

Первую дисциплину подразделяют на палеопалинологию (рассматривает споры и пыльцу), палеоальгологию (изучает водоросли), палеокарпологию (предмет — семена), палеомикологию (исследует грибы) и др.

Палеозоология включает исследование позвоночных и беспозвоночных организмов. Кроме того, существует раздел о древних микроорганизмах, названный микропалеонтологией. Наконец, можно отметить  такое специфическое направление, как палеоихнология, исследующее следы перемещения, представленные ихнофоссилиями и биоглифами, и прочих следов жизнедеятельности древних организмов.

Отдельно следует упомянуть разделы, занимающиеся изучением именно останков. Это тафономия и биостратономия. Первая выясняет закономерности процессов захоронения остатков древних организмов. Вторая изучает процессы, происходящие с останками с момента формирования до внедрения в осадочные пласты, их пространственное расположение, процессы накопления и захоронения.

Некоторые разделы палеонтологии расположены на стыке дисциплин, как и она сама. Так, палеоэкология исследует взаимосвязи между древними организмами, их сообществами и со средой обитания. Палеобиогеография занимается выяснением местообитаний.Ввиду междисциплинарности палеонтология связана с многими науками, прежде всего, геологическими и биологическими. Взаимосвязь ее с геологией определяется двумя аспектами. Во-первых, геологические науки служат основным источником материалов и данных об условиях среды обитания в различные периоды. Во-вторых, в геологии используются многие палеонтологические достижения, особенно в историко-геологических дисциплинах. Взаимоействие рассматриваемой науки с биологией обусловлено тем, что предмет ее изучения является биологическим. Обратная связь состоит в том, что полученные данные используют для выяснения хода эволюции. Кроме того, в изучении мест обитания и их условий используются данные географических наук, таких как климатология, география и т. д.

История

Первые данные о окаменелостях древних организмов встречаются в античных источниках Ксенофана, Аристотеля, Геродота. Их исследование продолжалось и в эпоху Возрождения Дж. Фракосторо, Л. Да Винчи, Г. Агриколой, Б. Палисси. Однако в те времена не было сведений о возрасте организмов, которым принадлежат останки. Впервые это было выяснено Н. Стено и Р. Гуком.

Основателем палеонтологии в качестве научной дисциплины считают Ж. Кювье. Палеоботаника сформировалась благодаря А. Броньяру. Ж.Б. Ламарк сформулировал первую теорию эволюции. Также значительная роль в развитии палеонтологии принадлежит К. Рулье.

Современный этап начался благодаря разработке в 1859 г. Ч. Дарвином эволюционной теории. На основе этого В. Ковалевский создал эволюционную палеонтологию.

Ввиду значения этого открытия всю историю развития палеонтологии подразделяют на додарвинский и дарвинский этапы.

Палеонтология внесла значительный вклад в развитие геологических знаний. Так, был создан собственный метод отсчета времени, названный биохронологией. Более того, хроностратиграфическая шкала основана во многом на достижениях палеонтологии, так как в значительной степени она является биостратиграфической. Наконец, был создан палеонтологический метод, являющийся наиболее универсальным для обоснования стратиграфических подразделений, выяснения биологических корреляций и стандартизации биостратиграфических границ.

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.

Палеонтологические доказательства эволюции

Дарвин считал, что именно палеонтология, изучающая ископаемые остатки прежних обитателей Земли, должна дать наиболее веские доказательства в пользу эволюции. Дарвин остро ощущал отсутствие сведений о переходных формах, ископаемых организмах, сочетающих в себе признаки древних и более молодых групп, относящихся к разным классам и типам.

Доказательства эволюции на примере лошади

Первые наиболее веские палеонтологические доказательства эволюции были получены В.О.Ковалевским (1842—1883). Ему удалось выяснить последовательные этапы происхождения непарнокопытных, к которым относится лошадь. Древнейший предок лошади, найденный в отложениях третичного периода, был высотой около 30см, имел по четыре пальца на передних и по три — на задних конечностях. Он передвигался, опираясь на все фаланги пальцев, что было приспособлением к обитанию в болотистой местности. Пищей ему служили плоды и семена.

Доказательство эволюции на примере лошади

Далее, в связи с изменением климата, лесов становилось все меньше и на следующем этапе эволюции предки лошади оказались в открытой местности типа степей. Это привело к выживанию способных к быстрому бегу (для спасения от хищников), что достигалось удлинением конечностей и уменьшением поверхности опоры, т.е. уменьшением числа пальцев, соприкасающихся с почвой.

Одновременно отбор шел на приспособление к питанию степными травами. Появились складчатые зубы с большой жевательной поверхностью, необходимой для перетирания жесткой растительной пищи. Последовательно все большие размеры приобретал средний палец, боковые пальцы все уменьшались. В результате ископаемая лошадь, как и современная, имела уже на каждой ноге лишь по одному пальцу, на кончик которого она опиралась. Высота увеличилась до 150 см. Все строение тела хорошо приспособилось для обитания в открытой степной местности.

Другие переходные формы

После исследований В.О.Ковалевского удалось установить филогенетические ряды многих других животных: хоботных, хищных, моллюсков.

В настоящее время геологическая история Земли изучена довольно подробно. Известно, что в самых древних пластах обнаруживаются остатки различных типов беспозвоночных и лишь в более поздних появляются остатки позвоночных. Установлено, что чем моложе пласты, тем остатки растений и животных ближе к современным.

Археоптерикс

Обнаружены и переходные формы

Важной находкой был археоптерикс — первоптица, сохраняющая ряд признаков пресмыкающихся. Признаки птицы:

• общий вид;
• наличие перьев;
• сходство задних конечностей с цевкой.

Признаки пресмыкающихся:

• Наличие хвостовых позвонков;
• зубов;
• брюшных ребер.

Найдена переходная форма между пресмыкающимися и млекопитающими — зверозубые ящеры (териодонты), которых сближает с млекопитающими строение черепа, позвоночного столба, конечностей. Если у пресмыкающихся все зубы однотипны, то у териодонтов намечается дифференцировка зубов на резцы, клыки, коренные, что дало повод назвать этих ископаемых ящеров зверозубыми.

В ископаемом состоянии обнаружены семенные папоротники, совмещающие частично признаки папоротников, частично голосеменных. Это служит доказательством происхождения семенных растений от папоротникообразных.

Связь с другими науками

Палеоботаника – это отрасль знаний, представитель цикла естественных наук, которая тесно взаимосвязана с другими. Так, налицо ее взаимодействие с геологией. Именно данные ботанической палеонтологии помогают геологам определить возраст тех или иных отложений пород, установить условия их образования, что позволяет определиться с направлениями поиска полезных ископаемых. Наука взаимодействует также с биологией, давая объяснение многим эволюционным процессам у растений, предоставляет информацию о том, как выглядели и из каких органов состояли предки нынешних представителей фауны, как они были распространены на суше в различные геологические эпохи.

Помимо этого, уникальная наука связана с некоторыми иными дисциплинами:

• литологией — наукой о происхождении осадочных пород;
• стратиграфией — определение возраста вулканических и осадочных пород;
• палеоклиматологией — изучение климата древних эпох;
• тектоникой — анализ строения земной коры.

Термин

В 1821 году Эдуард Эйхвальд предлагал термин ориктозоология (от греч. ископаемый, животное, учение) для обозначения науки об ископаемых животных. С 1827 года Г. Фишер фон Вальдгейм придумал и употреблял термин петроматогнозия.

Термин палеонтология (фр. Palaeontologie) был предложен в 1825 году французским естествоиспытателем Дюкроте де Бленвилем в книге «Руководство малакологии и конхилиологии», которая была известна специалистам. В ней он назвал палеонтологию «наукой о животных и геологии». Термин был пояснён в подстрочном примечании:

В 1834 году появляется книга «Систематическая библиография по палеонтологии животных» московского ученого Фишера фон Вальдгейма, в которой термин, предложенный Бленвилем, был использован в её заглавии и разъяснён в предисловии. После выхода в свет книги Фишера новое название получает широкое распространение в мировой литературе (прежде всего во французской, русской и английской).

Синонимы

• Петроматогнозия — Petromatognosiae
• Петрефактология — (от нем. Petrefaktekunde) наука об окаменелостях
• Палеобиология — эволюционная палеонтология. Термин предложен Алексеем Павловым в 1897 году.

Классификации древних организмов

Основные статьи: Биологическая систематика, Кладистика и Эволюционная таксономия

Ранги в биологической систематике (Линнея).

Простой пример кладограммы Теплокровность возникла где-то при переходе от синапсидов к млекопитающим. ?  Теплокровность, также развилась в одной из этих точек — примерконвергентной эволюции.

Важно называть группы организмов понятным и широко распространенным способом, поскольку часть споров в палеонтологии основана именно на недопонимании названий. Для классификации живых организмов обычно используется таксономия Линнея, но при работе с вновь открытыми организмами она сталкивается с трудностями. Например, трудно определить, на каком уровне разместить новую группу более высокого ранга, например, род, семейство или отряд; это важно, поскольку правила Линнея для именования групп привязаны к этим рангам, и, следовательно, если группа перемещается на другой уровень, она должна быть переименована.

Например, трудно определить, на каком уровне разместить новую группу более высокого ранга, например, род, семейство или отряд; это важно, поскольку правила Линнея для именования групп привязаны к этим рангам, и, следовательно, если группа перемещается на другой уровень, она должна быть переименована.

Палеонтологи обычно используют подходы, основанные на кладистике — технике для разработки эволюционного «семейного древа» множества организмов. Это основано на логике, что, если группы B и C имеют больше сходства друг с другом, чем любая из них имеет с группой A, то B и C более тесно связаны друг с другом, чем каждая из них с группой А. Отличия, которые сравниваются, могут быть анатомическими, такие как наличие хорды или же молекулярными, где сравниваются последовательности ДНК или строение белков. Результатом успешного анализа является иерархия клад (групп), которые имеют общего предка. В идеале «генеалогическое дерево» имеет только две ветви, ведущие от каждого узла («соединение»), но иногда для этого недостаточно информации, и палеонтологам приходится обходиться соединениями, имеющими несколько ветвей. Однако у кладистики есть и недостатки из-за существования конвергенции, некоторые органы развивались более одного раза, и это необходимо учитывать при анализе и построении ветвей.

Эволюционная биология развития, обычно сокращаемая до «Evo Devo», также помогает палеонтологам создавать «родословные» и понимать окаменелости. Например, эмбриологическое развитие некоторых современных брахиопод предполагает, что они могут быть потомками halkieriids, вымерших в кембрийский период.

Трудоустройство

У палеонтолога есть 4 основных варианта трудоустройства:

1. Музей.
2. Высшее учебное заведение.
3. Научно-исследовательский институт.
4. Предприятия геологической промышленности (прежде всего нефтедобывающие компании).

Самый выгодный (в плане зарплаты) вариант – последний. Вместе с тем он абсолютно бесперспективен, если вы планируете научную карьеру. Главная задача нефтяной компании, конечно же, не научная деятельность, а получение максимальной прибыли. Тут платят не за научные изыскания. Чем же тогда должен заниматься палеонтолог на таком предприятии? Его основная функция сводится к определению руководящих ископаемых (обычно речь идет о пыльце и микрофауне) в промышленном масштабе. Объем работы тут достаточно большой, а вот времени всегда не хватает.

При выборе в качестве места работы музея, вуза или научно-исследовательского института палеонтолог получает больше свободы для распоряжения временем и ведения научной деятельности. Правда, в вузе много времени отнимает непосредственно преподавание, поэтому на исследования его остается меньше. Разумеется, научную деятельность учебном заведении можно совмещать с более доходной должностью. Например, устроиться экспертом-консультантом в какую-нибудь нефтяную компанию.

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.

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

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.

Знания, навыки и личностные качества

Для успешной работы палеонтолог должен:

• знать этапы эволюции, а также состояние экологии в разные доисторические периоды;
• уметь пользоваться в процессе исследования аналитическими методами: математическим, физическим, химическим, радиоизотопным;
• знать биологию, геологию, географию, археологию, палеоклиматологию, палеоихнологию, тафономию, биостратономию;
• уметь работать с фотоаппаратом и прилагающейся к нему техникой, различными измерительными приборами, химическими реагентами и прочим оборудованием, которое применяется при научных исследованиях;
• знать как минимум один иностранный язык (без этого не будет доступа к новейшим достижениям коллег из других стран и к международным экспедициям);
• владеть ПК на уровне уверенного пользователя.

Как и любому другому ученому, палеонтологу нужно обладать способностью анализировать, сравнивать и обобщать. Помимо этого, для него крайне важна терпеливость и склонность к кропотливой работе. Такому специалисту также нужно отличное воображение, ведь ему в процессе работы придется сталкиваться с объектами, не похожими ни на что известное. Например, нечто в виде лотка для яиц вполне может оказаться доисторическим животным.

Отдельно следует сказать о том, что палеонтолог должен иметь крепкое здоровье и быть физически выносливым. Без этого участвовать в экспедициях будет практически невозможно. Поэтому прежде чем поступать учиться, трезво оцените состояние своего здоровья.