Палеонтология

Палеонтоло́гия (от др.-греч. παλαιοντολογία) — наука о жизни, существовавшей до начала голоценовой эпохи или в её начале (примерно 11 700 лет назад) в прошлые геологические периоды. Она включает в себя изучение фоссилий (ископаемых остатков) для определения эволюции организмов и их взаимодействия с окружающей средой (палеоэкология). Палеонтологические наблюдения были задокументированы ещё в V веке до н. э. Палеонтология как наука была создана в XVIII веке в результате работ Жоржа Кюьвье по сравнительной анатомии и быстро развивалась в 19-м веке. Сам термин происходит от др.-греч. παλαιός [palaios] — «древний», ὄν [on] — «существо, тварь» и λόγος [logos] — «слово, понятие»[1].

Наука
Палеонтология
англ. Paleontology; Palaeontology
Triceratops side view.jpg
Тема Биология, Геология
Предмет изучения Ископаемые остатки, следы жизнедеятельности
Период зарождения XIX век
Основные направления палеозоология, палеоботаника, тафономия и др.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Палеонтология лежит на границе биологии и геологии, но отличается от археологии тем, что не изучает анатомически современного человека. В настоящее время она использует методы, взятые из широкого спектра наук, включая биохимию, математику и инженерное дело. Исследование всех этих методов позволило палеонтологам открыть большую часть эволюционной истории жизни, начиная с того момента, когда Земля стала способна поддерживать жизнь, около 3,8 млрд лет назад. По мере расширения знаний в палеонтологии появились особые направления, некоторые из которых сосредоточены на определённых типах ископаемых организмов, в то время как другие изучают экологию и аспекты экологической истории, такие как древний климат.

Палеонтолог за работой в национальном памятнике Джон Дэй Фоссил Бедс

Ископаемые остатки организмов и их следов являются основными видами свидетельств древней жизни, а геохимические данные позволили расшифровать эволюцию жизни до того, как возникли организмы, достаточно крупные, чтобы хорошо сохраняться. Оценка дат этих останков важна, но трудна: иногда возраст смежных слоёв горных пород определяют с помощью радиоизотопного датирования, дающего абсолютный геологический возраст с точностью до 0,5 %, но чаще палеонтологам приходится полагаться на относительное датирование, решая «головоломки» биостратиграфии (расположение слоев горных пород от самых молодых до самых старых). Классифицировать древние организмы также сложно, поскольку многие из них не вписываются в Линнеевскую иерархию, предназначавшуюся для классификации современных организмов, из-за чего палеонтологи и биологи чаще используют кладистику для составления эволюционных «родословных». В последней четверти 20-го века появилась молекулярная филогенетика, которая исследует насколько тесно связаны организмы, измеряя сходство ДНК в их геномах. Молекулярная филогенетика также использовалась для оценки дат расхождения видов, но существуют споры о надежности молекулярных часов, от которых зависят такие оценки.

Обзор

Самое простое определение термина «палеонтология» — это «изучение древней жизни»[2]. 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»[3].

Историческая наука

 
Препарация фоссилизированных (ископаемых) костей Europasaurus

Палеонтология является одной из исторических наук, наряду с археологией, геологией, астрономией, космологией, филологией и, собственно, самой историей[4]: она направлена на описание явлений прошлого и реконструкцию их причин[5]. Отсюда следуют три основных элемента палеонтологии: описание явлений прошлого; разработка общей теории о причинах различных типов изменений; и применение этих теорий к конкретным фактам[6]. 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[7].

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 опровергнуть часто является убедительным доказательством в 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»[8].

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[9][10]. 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[11].

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[12]

Кроме того, палеонтология часто заимствует методы из других наук, включая биологию, остеологию, экологию, химию, физику и математику[2]. Например, геохимические сигнатуры из горных пород могут помочь узнать время возникновения жизни на Земле[13], а анализ соотношений изотопов углерода может помочь выявить климатические изменения и даже объяснить основные изменения, например, массовое пермское вымирание[14]. 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»[15]. Методы из инженерного дела были использованы для анализа того, как тела древних организмов, возможно, работали, к примеру скорость бега и сила прикуса тираннозавра[16][17], или механика полета микрорапторов. Относительно часто изучают внутренние детали окаменелостей с помощью рентгеновской микротомографии[18]. Палеонтология, биология, археология и палеонейробиология объединяются для изучения эндокраниальных слепков (эндокастов) видов, связанных с людьми, чтобы прояснить эволюцию человеческого мозга[19].

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[20]

Термин

В 1821 году Э. И. Эйхвальд предлагал термин ориктозоология (от греч. ископаемый, животное, учение) для обозначения науки об ископаемых животных[21]. 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»[22]. Термин был пояснён в подстрочном примечании:

Мне кажется полезным создать составное слово для обозначения науки, которая занимается изучением ископаемых органических тел. / Il me semble utile de créer un mot composé pour désigner la science qui s’occupe de l’étude des corps organisés fossiles.

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)[23].

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

Разделы

Среди основных разделов палеонтологии выделяют палеозоологию и палеоботанику. Палеозоология делится на палеозоологию беспозвоночных (включая палеоэнтомологию) и палеозоологию позвоночных. А палеоботаника — на палеоальгологию (ископаемые водоросли), палеопалинологию (пыльца и споры древних растений), палеокарпологию (семена древних растений) и др. разделы. Существует также палеомикология — изучение ископаемых остатков грибов. Изучением древних микроорганизмов занимается микропалеонтология. Создание палеоэкологии позволило проследить связи организмов прошлого друг с другом и с окружающей средой внутри популяций, ценозов и всего населения древних бассейнов. Среди других разделов палеобиогеография, тафономия, биостратономия и палеоихнология.

История

Основная статья: История палеонтологии

Люди находили ископаемые остатки живых организмов с древнейших времён. Сведения о них были известны ещё античным натуралистам, таким как Ксенофан, Геродот, Аристотель и др. Далее изучение окаменелостей возобновляется в эпоху Возрождения, благодаря исследователям, среди которых были Леонардо да Винчи, Джироламо Фракасторо, Бернар Палисси, Георгий Агрикола. Однако представление о том, что остатки принадлежат вымершим организмам появилась позднее — одними из первых, вероятно, были датский натуралист Николаус Стено и английский естествоиспытатель Роберт Гук.

Основателем палеонтологии как научной дисциплины считается Жорж Кювье. Возникновение палеоботаники связывают с именем Адольфа Броньяра. Жану Батисту Ламарку принадлежит создание первой теории эволюции. Особое место занимают исследования в области палеонтологии Карла Рулье.

Новый этап в развитии палеонтологии начинается с появлением в 1859 году наиболее завершённой на тот момент теории эволюции Чарльза Дарвина, оказавшей определяющее влияние на всё дальнейшее развитие естествознания. Современная эволюционная палеонтология была основана Владимиром Ковалевским. Именно благодаря исследованиям Ковалевского и его находкам дарвинизм приобрёл палеонтологически обоснованную базу.

См. также

Примечания

  1. “paleontology”. Online Etymology Dictionary. Архивировано из оригинала 2013-03-07.
  2. 1 2 Cowen, R. History of Life. — 3rd. — Blackwell Science, 2000. — P. xi. — ISBN 0-632-04444-6.
  3. Laporte, L.F. What, after All, Is Paleontology? (неопр.) // PALAIOS (англ.). — 1988. — October (т. 3, № 5). — С. 453. — DOI:10.2307/3514718. — Bibcode1988Palai...3..453L.
  4. Laudan, R. What's so Special about the Past? // History and Evolution / Nitecki, M.H.. — SUNY Press, 1992. — P. 58. — ISBN 0-7914-1211-3.
  5. Cleland, C.E. Methodological and Epistemic Differences between Historical Science and Experimental Science (англ.) // Philosophy of Science : journal. — 2002. — September (vol. 69, no. 3). — P. 474—496. — DOI:10.1086/342453. Архивировано 3 октября 2008 года.
  6. Laudan, R. What's so Special about the Past? // History and Evolution / Nitecki, M.H.. — SUNY Press, 1992. — P. 58. — ISBN 0-7914-1211-3.
  7. Cleland, C.E. Methodological and Epistemic Differences between Historical Science and Experimental Science (англ.) // Philosophy of Science : journal. — 2002. — September (vol. 69, no. 3). — P. 474—496. — DOI:10.1086/342453. Архивировано 3 октября 2008 года.
  8. Cleland, C.E. Methodological and Epistemic Differences between Historical Science and Experimental Science (англ.) // Philosophy of Science : journal. — 2002. — September (vol. 69, no. 3). — P. 474—496. — DOI:10.1086/342453. Архивировано 3 октября 2008 года.
  9. paleontology | science (англ.). Архивировано 24 августа 2017 года.
  10. McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. — McGraw-Hill, 2002. — P. 58. — ISBN 0-07-913665-6.
  11. Laudan, R. What's so Special about the Past? // History and Evolution / Nitecki, M.H.. — SUNY Press, 1992. — P. 57. — ISBN 0-7914-1211-3.
  12. How does paleontology differ from anthropology and archaeology?. University of California Museum of Paleontology. Дата обращения 17 сентября 2008. Архивировано 16 сентября 2008 года.
  13. Brasier, M.; McLoughlin, N.; Green, O.; Wacey, D. A fresh look at the fossil evidence for early Archaean cellular life (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society B : journal. — 2006. — June (vol. 361, no. 1470). — P. 887—902. — DOI:10.1098/rstb.2006.1835. — PMID 16754605. Архивировано 11 сентября 2008 года.
  14. Twitchett RJ; Looy CV; Morante R; Visscher H; Wignall P. B. Rapid and synchronous collapse of marine and terrestrial ecosystems during the end-Permian biotic crisis (англ.) // Geology : journal. — 2001. — Vol. 29, no. 4. — P. 351—354. — DOI:10.1130/0091-7613(2001)029<0351:RASCOM>2.0.CO;2. — Bibcode2001Geo....29..351T.
  15. Peterson, Kevin J.; Butterfield, N.J. Origin of the Eumetazoa: Testing ecological predictions of molecular clocks against the Proterozoic fossil record (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2005. — Vol. 102, no. 27. — P. 9547—9552. — DOI:10.1073/pnas.0503660102. — Bibcode2005PNAS..102.9547P. — PMID 15983372.
  16. Hutchinson, J. R.; Garcia, M. Tyrannosaurus was not a fast runner (англ.) // Nature. — 2002. — 28 February (vol. 415, no. 6875). — P. 1018—1021. — DOI:10.1038/4151018a. — Bibcode2002Natur.415.1018H. — PMID 11875567. Резюме в пресс-релизе No Olympian: Analysis hints T. rex ran slowly, if at all Архивировано 15 апреля 2008 года.
  17. Meers, M.B. Maximum bite force and prey size of Tyrannosaurus rex and their relationships to the inference of feeding behavior (англ.) // Historical Biology (англ.) : journal. — Taylor & Francis, 2003. — August (vol. 16, no. 1). — P. 1—12. — DOI:10.1080/0891296021000050755.
  18. The Four Winged Dinosaur: Wind Tunnel Test. NOVA. Дата обращения 5 июня 2010.
  19. Bruner, Emiliano. Geometric morphometrics and palaeoneurology: brain shape evolution in the genus Homo (англ.) // Journal of Human Evolution (англ.) : journal. — 2004. — November (vol. 47, no. 5). — P. 279—303. — DOI:10.1016/j.jhevol.2004.03.009. — PMID 15530349.
  20. Cady, S.L. Astrobiology: A New Frontier for 21st Century Paleontologists (англ.) // PALAIOS (англ.) : journal. — 1998. — April (vol. 13, no. 2). — P. 95—97. — DOI:10.2307/3515482. — Bibcode1998Palai..13...95C. — PMID 11542813.
  21. Eichwald Е. Ideen zu einer systematischen Oryctozoologie. Mitau, 1821. P. 3.
  22. Ducrotay de Blainville H. M. Manuel de malacologie et de conchyliologie. Paris, 1825. P. 225.
  23. Давиташвили Л. Ш., Химшиашвили Н. Г. К истории термина «палеонтология» и некоторых других названий науки об организмах прошлых // Вопросы истории естествознания и техники. 1956. № 2. С. 176—182.

Литература

Ссылки