Planeettamme kehityshistoriaa tutkivat lähes kaikki tieteet, ja jokaisella on oma menetelmänsä. Esimerkiksi paleontologialla tarkoitetaan tiedettä, joka tutkii kauan menneitä geologisia aikakausia, niiden orgaanista maailmaa ja sen kehityksen aikana esiintyviä malleja. Kaikki tämä liittyy läheisesti muinaisten eläinten, kasvien säilyneiden jälkien tutkimukseen, niiden elintärkeään toimintaan fossiilisissa fossiileissa. Jokaisella tieteellä on kuitenkin kaukana yhdestä menetelmästä Maan tutkimiseen, ne ovat useimmiten olemassa menetelmien joukkona, eikä paleontologia ole poikkeus.
Tiede
Jotta paremmin navigoida terminologiassa, ennen paleontologiseen menetelmään tutustumista on tarpeen kääntää tämän tieteen monimutkainen nimi kreikasta. Se koostuu kolmesta sanasta: palaios, ontos ja logos - "vanha", "olemassa oleva" ja "opetus". Tämän seurauksena käy ilmi, että paleontologian tiedeennallistaa, selventää, tutkii pitkään sukupuuttoon kuolleiden kasvien ja eläinten elinoloja, tutkii, miten ekologiset suhteet kehittyivät organismien välillä sekä olemassa olevien organismien ja abioottisen ympäristön suhdetta (jälkimmäistä kutsutaan ekogeneesiksi). Paleontologinen menetelmä planeetan kehitystapojen tutkimiseksi koskee kahta tämän tieteen osa-aluetta: paleobotania ja paleotsoologia.
Jälkimmäinen tutkii Maan geologista menneisyyttä noiden aikakausien eläinmaailman kautta ja jakautuu vuorostaan selkärankaisten paleotsoologiaan ja selkärangattomien paleotsoologiaan. Nyt tänne on lisätty myös uusia moderneja osioita: paleobiogeografia, tafonomia ja paleoekologia. Maan tutkimiseen käytetään paleontologista menetelmää. Paleoekologia on osa, joka tutkii elinympäristöä ja sen olosuhteita kaukaisen geologisen menneisyyden organismien kaikkien suhteiden kanssa, niiden muutoksia historiallisen kehityksen aikana olosuhteiden paineen alaisena. Taphonomia tutkii organismien fossiilisten tilojen hautaamista kuoleman jälkeen sekä niiden säilymisolosuhteita. Paleobiografia (tai paleobiogeografia) näyttää tiettyjen organismien levinneisyyden niiden geologisen menneisyyden historiassa. Siten käy ilmi, että paleontologinen menetelmä on tutkimus prosessista, jossa kasvien ja eläinten jäänteet siirtyvät fossiiliseen tilaan.
Vaiheet
Fossiilisten organismien säilyminen sedimenttikivissä tässä prosessissa sisältää kolme vaihetta. Ensimmäinen on, kun orgaaniset jäämät kerääntyväteliöiden kuoleman, niiden hajoamisen ja luuston ja pehmytkudosten tuhoutumisen seurauksena hapen ja bakteerien vaikutuksesta. Räjäytyspaikat keräävät tällaista materiaalia kuolleiden organismien yhteisöjen muodossa, ja niitä kutsutaan tanatosenoosiksi. Toinen vaihe fossiilisten organismien säilyttämisessä on hautaaminen. Melkein aina luodaan olosuhteet, joissa tanatosenoosi peittyy sedimentillä, mikä rajoittaa hapen pääsyä, mutta organismien tuhoutumisprosessi jatkuu, koska anaerobiset bakteerit ovat edelleen aktiivisia.
Kaikki riippuu jäänteiden hautaamisnopeudesta, joskus sedimentaatio liikkuu nopeasti ja hautaukset muuttuvat vähän. Tällaisia hautauksia kutsutaan tafokenoosiksi, ja paleontologinen menetelmä tutkii tätä paljon tehokkaammin. Kolmas vaihe fossiilisten organismien suojelussa on fossiloituminen, eli prosessi, jossa irtonaiset sedimentit muuttuvat kiinteiksi kiviksi, joissa orgaaniset jäännökset muuttuvat samanaikaisesti fossiileiksi. Tämä tapahtuu erilaisten kemiallisten tekijöiden vaikutuksesta, jotka tutkivat geologian paleontologista menetelmää: kivettymis-, uudelleenkiteytys- ja mineralisaatioprosesseja. Ja fossiilisten organismien kompleksia täällä kutsutaan oryktosenoosiksi.
Kivien iän määrittäminen
Paleontologisella menetelmällä voit määrittää kivien iän tutkimalla kivettymisen ja mineralisoitumisen kautta säilyneiden merieläinten jäänteiden fossiileja. Tietenkään ei voi tehdä ilman muinaisten organismien tyyppien luokittelua. Se on olemassa, ja sen avulla tutkitaan kivimassasta löydettyjä esihistoriallisia organismeja. Opiskelu tapahtuuseuraavat periaatteet: jäljitetään orgaanisen maailman kehityksen evolutiivista luonnetta, kuolleiden organismien ei-toistuvien kompleksien asteittaista ajanmuutosta ja koko orgaanisen maailman kehityksen peruuttamattomuutta. Kaikki, mitä voidaan tutkia paleontologisten menetelmien avulla, koskee vain kauan menneitä geologisia aikakausia.
Kaavoja määritettäessä on noudatettava tärkeimpiä säännöksiä, jotka edellyttävät tällaisten menetelmien käyttöä. Ensinnäkin kunkin kompleksin sedimenttimuodostelmissa on vain sille luontaisia fossiilisia organismeja, tämä on tyypillisin piirre. Paleontologiset tutkimusmenetelmät mahdollistavat samanikäisten kivikerrostumien määrittämisen, koska ne sisältävät samanlaisia tai identtisiä fossiilisia organismeja. Tämä on toinen ominaisuus. Ja kolmas on se, että sedimenttikivien pystyleikkaus on täysin sama kaikilla mantereilla! Se noudattaa aina samaa järjestystä fossiilisten organismien peräkkäisyydessä.
Opasfossiilit
Paleontologisen tutkimuksen menetelmiin kuuluu fossiilien ohjausmenetelmä, jota käytetään myös kivien geologisen iän määrittämiseen. Vaatimukset fossiilien ohjaamiselle ovat seuraavat: nopea kehitys (jopa kolmekymmentä miljoonaa vuotta), pystysuuntainen levinneisyys on pieni ja vaakasuora levinneisyys on laaja, toistuva ja hyvin säilynyt. Se voi olla esimerkiksi lamellikidus, belemniitit, ammoniitit, brakionidit, korallit, arkeosyaatit jne.samanlainen. Suurin osa fossiileista ei kuitenkaan ole tiukasti rajoittunut tiettyyn horisonttiin, joten niitä ei löydy kaikista osista. Lisäksi tämä fossiilikompleksi löytyy mistä tahansa saman osan muista jaksoista. Ja siksi tällaisissa tapauksissa käytetään vielä mielenkiintoisempaa paleontologista menetelmää evoluution tutkimiseen. Tämä on tapa ohjata lomakejoukkoja.
Momakkeet ovat merkitykseltään täysin erilaisia, ja siksi niille on myös alajako. Nämä ovat hallitsevia (tai tunnusomaisia) muotoja, jotka joko olivat olemassa ennen tutkittavaa aikaa tietyllä hetkellä ja katoavat siihen tai ovat olemassa vain sen sisällä, tai populaatio kukoisti tiettynä aikana ja katoaminen tapahtui välittömästi sen jälkeen. On myös tutkittavan ajan lopussa ilmaantuvia siirtomaamuotoja, joiden esiintymisen perusteella on mahdollista muodostaa stratigraafinen raja. Kolmannet muodot ovat jäänteitä, eli säilyvät, ne ovat tyypillisiä edelliselle ajanjaksolle, sitten kun tutkittava aika koittaa, ne ilmestyvät yhä vähemmän ja katoavat nopeasti. Ja toistuvat muodot ovat elinkelpoisimpia, koska niiden kehitys epäsuotuisina hetkinä hiipuu, ja olosuhteiden muuttuessa niiden populaatiot kukoistavat uudelleen.
Paleontologinen menetelmä biologiassa
Evoluutiobiologia käyttää melko monenlaisia menetelmiä läheisistä tieteistä. Rikkain kokemus on kertynyt paleontologian, morfologian, genetiikan, biogeografian, taksonomian ja muiden tieteenalojen aloilta. Hänestä tuli tukikohtajoiden avulla oli mahdollista muuttaa metafyysiset ideat organismien kehityksestä tieteellisimmäksi tosiasiaksi. Erityisen hyödyllisiä olivat yleisen biologian menetelmät. Esimerkiksi paleontologia sisältyy kaikkiin evoluutiotutkimuksiin ja soveltuu lähes kaikkien evoluutioprosessien tutkimukseen. Näiden menetelmien soveltaminen sisältää eniten tietoa biosfäärin tilasta, eläimistön ja kasviston muutossekvensseillä on mahdollista jäljittää orgaanisen maailman kaikkia kehitysvaiheita meidän päiviimme asti. Tärkeimmät tosiasiat ovat myös tunnistettu fossiiliset välimuodot, fylogeneettisten sarjojen palauttaminen, sekvenssien löytäminen fossiilisten muotojen esiintymisestä.
Paleontologinen menetelmä biologian opiskeluun ei ole yksin. Niitä on kaksi, ja molemmat käsittelevät evoluutiota. Fylogeneettinen menetelmä perustuu organismien välisen sukulaisuuden luomisen periaatteeseen (esimerkiksi fylogenia on tietyn muodon historiallinen kehitys, joka jäljitetään esi-isiensä kautta). Toinen menetelmä on biogeneettinen, jossa tutkitaan ontogeneesiä eli tietyn organismin yksilöllistä kehitystä. Tätä menetelmää voidaan kutsua myös vertaileva-embryologiseksi tai vertaileva-anatomiseksi, kun kaikki tutkitun yksilön kehitysvaiheet jäljitetään alkion ilmestymisestä aikuiseen tilaan. Se on biologian paleontologinen menetelmä, joka auttaa määrittämään suhteellisten merkkien ulkonäön ja seuraamaan niiden kehitystä, soveltamaan saatua tietoa biostratigrafiaan - laji, suku, perhe, järjestys, luokka, tyyppi, v altakunta. Määritelmä kuulostaa tältä: menetelmä, joka selvittää maankuoresta löydettyjen muinaisten organismien välisen suhteengeologiset kerrokset, - paleontologiset.
Tutkimustulokset
Pitkä tutkimus pitkään sukupuuttoon kuolleiden organismien jäännöksistä osoittaa, että kasvien ja eläinten alhaisimmat järjestäytyneet eli alkukantaiset muodot löytyvät syrjäisimmiltä, vanhimmilta kivikerroksista. Ja erittäin organisoidut, päinvastoin, ovat lähempänä, nuoremmissa talletuksissa. Eikä kaikki fossiilit ole yhtä tärkeitä ikänsä määrittämisessä, koska orgaaninen maailma on muuttunut hyvin epätasaisesti. Jotkut eläin- ja kasvilajit olivat olemassa hyvin pitkään, kun taas toiset kuolivat sukupuuttoon lähes välittömästi. Jos organismien jäänteitä löytyy useista kerroksista ja ne ulottuvat pitkälle pystysuoraa pitkin osuudella, esimerkiksi kambriosta nykypäivään, näitä organismeja tulee kutsua pitkäikäisiksi.
Pitkäikäisten fossiilien osallistuessa edes biologian paleontologinen menetelmä ei auta määrittämään niiden olemassaolon tarkkaa ikää. Ne ovat ohjaavia, kuten edellä on jo selitetty, ja siksi niitä löytyy hyvin erilaisista ja usein hyvin kaukana toisistaan, eli niiden maantieteellinen levinneisyys on hyvin laaja. Lisäksi ne eivät ole harvinainen löytö, niitä on aina erittäin suuri määrä. Mutta eri kivikerroksissa jakautuneet fossiilit helpottivat johtavien muotojen muutosjärjestyksen määrittämistä yleisen biologian menetelmin. Paleontologinen menetelmä on välttämätön tutkittaessa muinaisia organismeja, jotka ajan piilottivat sedimenttikivien paksuuden alle.
Hieman historiaa
Erilaisten vertailukivikerrokset ja niiden sisältämien fossiilien tutkiminen niiden suhteellisen iän määrittämiseksi - tämä on englantilaisen tiedemiehen W. Smithin 1700-luvulla ehdottama paleontologinen menetelmä. Hän kirjoitti ensimmäiset tieteelliset artikkelit tällä tieteenalalla, että fossiilikerrokset ovat identtisiä. Ne kerrostettiin peräkkäin kerroksittain merenpohjaan, ja jokainen kerros sisälsi kuolleiden organismien jäänteitä, jotka olivat olemassa juuri tämän kerroksen muodostumishetkellä. Siksi jokainen kerros sisältää vain omat fossiilinsa, joista oli mahdollista määrittää kivien muodostumisaika eri alueilla.
Elämän tilan kehitysvaiheita verrataan paleontologisella menetelmällä, ja tapahtumien kesto on asetettu hyvin suhteellisesti, mutta niiden järjestys, samoin kuin geologisen historian järjestys sen kaikissa vaiheissa, voidaan jäljitettävä luotettavasti. Siksi maankuoren tietyn osan kehityksen historian tuntemus tapahtuu luomalla ja palauttamalla geologisten tapahtumien muutossekvenssi, koko polku voidaan jäljittää vanhimmista kivistä nuorimpiin. Näin selvitetään syitä niihin muutoksiin, jotka ovat johtaneet planeetan nykyaikaiseen elämän ilmeeseen.
Geologiassa
Geologian paleontologisia menetelmiä ehdotettiin ensimmäisen kerran paljon aikaisemmin. Tämän teki tanskalainen N. Steno 1700-luvun puolivälissä. Lisäksi hän onnistui edustamaan aivan oikein aineen sedimenttien muodostumisprosessia vedessä ja siksihän teki kaksi pääjohtopäätöstä. Ensinnäkin jokainen kerros on välttämättä rajattu rinnakkaisiin pintoihin, jotka alun perin sijaitsivat vaakasuorassa, ja toiseksi jokaisen kerroksen on oltava erittäin merkittävä vaakasuora ulottuvuus, ja siksi sen on vietävä hyvin suuri alue. Tämä tarkoittaa, että jos tarkastelemme kerrosten esiintymistä vinossa, voimme olla varmoja, että tämän esiintymisen esiintyminen oli seurausta joistakin myöhemmistä prosesseista. Tiedemies teki geologisia tutkimuksia Toscanassa (Italia) ja määritti täysin oikein esiintymien suhteellisen iän kivien keskinäisen sijainnin perusteella.
Englantilainen insinööri W. Smith katseli kanavan kaivamista vuosisataa myöhemmin eikä voinut olla kiinnittämättä huomiota viereisiin kivikerroksiin. Ne kaikki sisälsivät samanlaisia orgaanisen aineen fossiilisia jäänteitä. Mutta hän kuvaili kerroksia, jotka ovat kaukana toisistaan, koostumukseltaan jyrkästi erilaisiksi. Smithin työ kiinnosti ranskalaisia geologeja Brongniardia ja Cuvieria, jotka käyttivät ehdotettua paleontologista menetelmää ja viimeistelivät vuonna 1807 mineralogisen kuvauksen koko Pariisin altaan maantieteellisellä kartalla. Kartalla oli kerrosten levinneisyysmerkintä iällä. Kaikkien näiden tutkimusten merkitystä on vaikea yliarvioida, ne ovat korvaamattomia, sillä sekä tieteet että geologia ja biologia alkoivat tältä pohj alta kehittyä poikkeuksellisen voimakkaasti.
Darwinin teoria
Paleontologisen kivien iän määrittämismenetelmän perustajat jakoillaan loivat perustan todella tieteelliselle perustelulle, koska Brongniardin, Cuvierin, Smithin ja Stenon löytöjen perusteellavallankumouksellinen uusi ja todella tieteellinen perustelu tälle menetelmälle. Lajien alkuperästä ilmestyi teoria, joka osoitti, että orgaaninen maailma ei ole erillisiä hajallaan olevia elämänkeskuksia, jotka syntyivät ja kuolivat joillain geologisilla jaksoilla. Elämä maapallolla on asettunut tämän teorian mukaan poikkeuksellisen vakuuttavasti. Hän ei ollut sattuma missään ilmenemismuodossaan. Ikään kuin suuri (ja muuten monissa muinaisten kansojen myyteissä laulettu) elämänpuu peittäisi maan vanhentuneilla (kuolleilla) oksilla, ja korkeudessa se kukkii ja kasvaa ikuisesti - näin evoluution osoitti Darwin.
Tämän teorian ansiosta orgaaniset fossiilit ovat saaneet erityistä kiinnostusta kaikkien nykyaikaisten organismien esivanhempana ja sukulaisena. Nämä eivät enää olleet "muotoiltuja kiviä" tai "luonnon kummallisuuksia", joilla oli epätavallinen muoto. Niistä tuli historian tärkeimpiä asiakirjoja, jotka osoittavat tarkasti, kuinka orgaaninen elämä kehittyi maan päällä. Ja paleontologista menetelmää alettiin soveltaa mahdollisimman laajasti. Koko maapalloa tutkitaan: eri maanosien kiviä verrataan osissa, jotka ovat mahdollisimman kaukana toisistaan. Ja kaikki nämä tutkimukset vain vahvistavat Darwinin teorian.
Elämänmuodot
On todistettu, että koko orgaaninen maailma, joka ilmestyi maapallon kehityksen ensimmäisissä, varhaisimmissa historiallisissa vaiheissa, muuttui jatkuvasti. Siihen vaikuttivat ulkoiset olosuhteet ja tilanteet, ja siksi heikot lajit kuolivat sukupuuttoon ja vahvat sopeutuivat ja paranivat. Kehitys eteni enitenyksinkertaisista, niin kutsutuista matalasti järjestäytyneistä organismeista erittäin organisoituneisiin, täydellisempiin organismeihin. Evoluutioprosessi on peruuttamaton, ja siksi kaikki sopeutuneet organismit eivät koskaan voi palata ensimmäiseen tilaan, uudet ilmaantuneet merkit eivät katoa mihinkään. Siksi emme koskaan näe maan pinn alta kadonneiden organismien olemassaoloa. Ja vain paleontologisella menetelmällä voimme tutkia niiden jäänteitä kivimassoissa.
Kaikki kerrosten iän määrittämiseen liittyvät ongelmat eivät kuitenkaan ole ratkaistu. Eri kivikerroksiin suljetut identtiset fossiilit eivät aina voi taata näiden kerrosten samaa ikää. Tosiasia on, että monilla kasveilla ja eläimillä oli niin erinomainen kyky sopeutua ympäristöolosuhteisiin, että monet miljoonia vuosia niiden geologisesta historiasta elivät ilman merkittäviä muutoksia, ja siksi niiden jäännökset löytyvät melkein kaikista ikäesiintymistä. Mutta muut organismit ovat kehittyneet v altavalla nopeudella, ja juuri ne voivat kertoa tutkijoille kiven iän, josta ne löydettiin.
Eläinlajien ajanmuutosprosessi ei voi tapahtua hetkessä. Ja uusia lajeja ei esiinny samanaikaisesti eri paikkoihin, ne asettuvat eri tahtiin, eivätkä ne myöskään kuole sukupuuttoon samaan aikaan. Muinaisjäännöslajeja löytyy nykyään Australian eläimistöstä. Kengurut ja monet muut pussieläimet, esimerkiksi muilla mantereilla, kuolivat sukupuuttoon kauan sitten. Mutta paleontologinen kivitutkimusmenetelmä auttaa edelleen tutkijoita pääsemään lähemmäs totuutta.
