Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Новые открытия в палеонтологии

Недра земли хранят множество ископаемых, с помощью которых можно получить представление о давнем прошлом нашей планет. Изучением таких окаменелостей занимается палеонтология. В XIX веке, когда возникла эта дисциплина, она была нужна для описания и выяснения богатства существовавшего в прошлом органического мира. Создавалась систематика, изучались взаимосвязи ископаемых. Затем сформировалась современная структура этой науки, состоящая из нескольких подразделов.

Докембрийская палеонтология

Данное направление изучает самый древний органический мир. Как правило, вымершие животные и растения оставляют после себя значительные следы. В случае докембрийской палеонтологии все ровно наоборот. До последнего времени вообще считалось, что никакой жизни в этот период не было, либо эта жизнь была слишком крошечной, чтобы ее можно было изучить современными инструментами. Именно поэтому докембрий также называется криптозоем – эрой скрытой жизни.

Палеонтология – вот ответ на вопрос о том, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов. Однако, когда речь идет о докембрии, ученым приходится иметь дело с молекулярными и макроскопическими находками. В то же время именно этот материал помог специалистам получить полную эволюционную картину жизни.

Например, предполагалось, что первые одноклеточные эукариоты появились 1,3 миллиарда лет назад. Современные палеонтологические исследования опровергли эту гипотезу. Благодаря им известно, что низшие грибы существовали еще 2 миллиарда лет назад. Докембрийская палеонтология – это наука, изучающая фауну, у которой еще не возник скелет. Десятки видов и родов таких организмов описаны специалистами, работающими в этой фундаментально важной области.

Бактериальная палеонтология

Другие новые открытия в палеонтологии связаны с бактериальной палеонтологией. 50 лет назад, когда данное направление только появилось, ученые считали, что микроскопические остатки жизни можно найти лишь в кремнях. Последние исследования показали, что фоссилизированные бактерии есть почти в любых образованиях осадочного характера. Этому открытию поспособствовало изучение фосфоритов и высокоуглеродистых пород.

Бактерии сохраняются в неразложившимся состоянии благодаря тому, что процесс окаменения (фоссилизации) может завершиться всего за несколько часов. Каждый ученый-палеонтолог сегодня внимательно следит за связанными с ними открытиями. Некоторые уже перевернули представления о существовавшем в далеком прошлом органическом мире.

Молекулярные исследования

Особенную важность для науки представляют так называемые молекулярные следы, которые оставили после себя организмы прошлого. С помощью них выясняются новые факты об эволюции биосферы и отдельных видов. Эти первичные и преобразованные остатки молекул долго сохраняются и обладают выдающейся устойчивостью к внешнему воздействию.

Молекулярная палеонтология – это наука, изучающая биомаркеры и хемофоссилии. По характеристикам этих следов составляются систематики растений (по алкалоидам и фенольным соединениям), бактерий (по жирнокислотному составу липидов) и т. д. Принципиальное значение имеют исследования хемофоссилий докембрия, так как с помощью них можно определить период возникновения многоклеточных, эукариот и т. п.

Изучение ДНК

Автор термина «молекулярная палеонтология» Мартин Кальвин в 1969 году предложил научному сообществу первую основанную на его открытиях картину биологической и химической эволюции. С тех пор на данном направлении появилось множество новых исследований. Некоторые из них посвящены ДНК вымерших видов. Молекулярные характеристики позволяют выделять отличия и сходства организмов. С помощью данных палеонтологии определяется генетическое расстояние между видами, их расхождения согласно геологической хронологии. Первый подобный опыт был связан с изучением шкуры вымершей квагги.

Постепенно палеонтологи и биологи открывали для себя все новые факты о ДНК. Важный вклад в эти исследования внесла полиразмерная цепная реакция. С помощью нее искусственно размножается последовательность ДНК, что позволяет получить пригодные для химического и биологического анализа участки генов. Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Палеонтология. Какая наука позволяет ответить на самые сложные вопросы их происхождения? Молекулярная палеонтология.

Генетические маркеры

Метод полиразмерной цепной реакции впервые дал ученым новые данные после его применения на материале, который оказался останками головного мозга, принадлежавшего жившему 7 тысяч лет назад первобытному человеку. Определение возраста с помощью ДНК является важной функцией палеонтологии. Например, ее изучение в костях вымерших моа, когда-то обитавших в Новой Зеландии, показало, что эти птицы жили там гораздо раньше киви, хотя прежде этому не было доказательств.

Генетические маркеры мамонтов свидетельствуют о том, что по своей морфологии они гораздо ближе к индийским слонам, чем к африканским. Останки этих вымерших животных относятся к периоду в несколько десятков тысяч лет. Пример мамонтов показывает, что молекулярная палеонтология имеет дело с относительно молодым материалом.

Палеонтология и экосистемы

Если археологические раскопки помогают приоткрыть завесу тайны над историей человечества, то палеонтологические раскопки связаны не просто с животным миром, но и с историей экосистемы и биосферы в целом. В отечественной науке данное направление имеет давние традиции, связанные с работами великого естествоиспытателя Владимира Вернадского. Сегодня интерес к этому разделу как никогда высок по всему миру в связи с опасностью глобальной порчи экологии.

История биосферы

Наука, изучающая отпечатки и окаменелости вымерших организмов, показала, что биосфера является непрерывно развивающейся системой. Более того, она – авторегулируема и подчиняется только своим природным законам. О состоянии биосферы можно судить по изменению ее разнообразия. Этому-то и помогают древние раскопки палеонтологов.

Исследования ученых позволили выяснить – характерной чертой биосферы является цикличность ее развития. У каждого видового кризиса есть общие этапы от начала и главной фазы до завершения. Нарушения цикличности под воздействием являются объектами изучения ученых, выясняющих меру антропогенного воздействия. Находки палеонтологов свидетельствуют о глобальности факторов, влияющих на биосферу. Например, на разных континентах может наблюдаться одновременные всплески и угасания видового разнообразия.

Компьютерная томография

Ископаемый материал, который находят палеонтологи, сегодня изучается с помощью специального оборудования. Так очень важны компьютерные томографы. Используя их, специалисты сканируют ископаемые рентгеновскими лучами. Не повреждая уникальный материал, данный метод дает ученым информацию о срезах необходимых областей.

Компьютерная томография позволяет воспроизвести внутреннюю структуру скелетов вымерших животных. Особенно важны такие модели при исследовании черепов и мозговых полостей. Некоторые находки свидетельствуют о любопытных фактах из жизни особи, чьи останки сохранились до нашего времени. Томографическое исследование черепа одного из анкилозавров показало, что 80 миллионов лет назад это животное получило физическую травму, в результате которой у него образовалась патологическое образование остеома.

Палеобиогеография

Для изучения биосферы и экологических процессов крайне важна палеобиогеография. Эта наука сформировалась после создания модели происхождения флоры, на основе которой появились принципы районирования. Сегодня также создаются модели происхождения фауны. Особенно много внимания работающие в этом направлении ученые уделяют процессам дифференциации (дробления).

Подробно изучаются биохории (биогеографические единицы). Их количество нарастает по мере продолжения эволюции. Они располагаются согласно климатической зональности и принципу биполярности. Совсем недавно история палеонтологии ознаменовалась важным событием. Впервые были найдены подходы для анализа внутренних свойств биохорий, использующие количественные оценки. Развитие фаунистического комплекса начинается со стадии роста. На этой фазе происходит зарождение видов и их вселение в новый для себя регион. Затем наступает период расцвета, когда появляются новые эндемики и стенобиотные формы. Конкуренция за пространство и ресурсы ведет к дроблению экологических ниш.

Новые открытия

Сегодня основные палеонтологические раскопки проводятся в Южной Америке и Китае, откуда поток информации прежде был достаточно скудным. Появляются описания прежде неизвестных организмов. Продолжаются международные работы, целью которых является совершенствование общей стратиграфической шкалы. Какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов? Палеонтология. Сегодня в этой науке проводятся все более точные границы геологических эр, что крайне важно для улучшения представления о прошлом жизни на Земле. К примеру, за последнее десятилетие были открыты сотни видов, живших на стыке докембрия и кембрия.

Важный вклад в появление новых палеонтологических фактов вносит открытие так называемых экстраординарных захоронений (также их называют лагерштаттами). Как правило, в них находятся ископаемые останки организмов, не имеющие аналогов во всем мире. Широко известно подобное захоронение Берджес в Канаде и неназванное местонахождение в Сибири на берегу реки Лены. Благодаря последнему ученые узнали о существовании прежде неизвестных видов червей, брадоиридов, онихофор и т. п.

Изучение птиц

Если археологические раскопки приоткрывают завесу тайны над историей человечества, то палеонтологические исследования помогают выяснить новые факты о других группах организмов. Последние годы связаны с настоящим информационным взрывом о историческом развитии птиц. Количество изученных ископаемых видов за 15 лет увеличилось сразу в два раза. Был открыт неизвестный прежде инфракласс энанциорнисов, живших в меловой период и вид североамериканского протоависа, жившего в позднем триасе. Некоторые ученые сегодня предполагают, что он является предком всех современных веерохвостых птиц.

Часть находок позволяет не только определить новые виды, но и уточнить факты об уже известных. Раньше считалось, что нелетающие зубатые гесперорнисы обитали только в Северной Америке. Последние открытия позволяют добавить: этот вид жил также и в Азии и Европе. О том, какая наука изучает ископаемые остатки вымерших организмов, снято немало фильмов и написано немало книг. Все они помогают популяризации палеонтологии. Перед ней по-прежнему много вызовов. Например, в точности не ясно происхождение все тех же птиц.

Важность палеонтологии

Палеонтология стала источником богатого материала для построения теоретических основ биологии. В первую очередь речь идет об учении об эволюции. Именно палеонтологический материал позволил подтвердить необратимость данного процесса. Даже сегодня находки ученых дают все новые факты о развитии жизни на Земле. Подробно описываются процессы морфологических изменений у разных позвоночных. В свое время благодаря открытиям палеонтологов удалось установить связь между амфибиями, рыбами и рептилиями.

Сложно переоценить вклад в науку основоположника теории эволюции Чарльза Дарвина. Однако даже он не мог понять причину внезапного появления и последовавшего за ним широкого распространения покрытосеменных. Загадка этих растений не могла разрешиться на протяжении многих десятилетий. И только подробные палеонтологические исследования позволили описать историю покрытосеменных.