Что можно изучать с помощью палеонтологических методов
Палеонтологические методы
Реферат
Методы исторической геологии и строение земной коры
Методы восстановления геологического прошлого
Историческая геология — наука о геологической истории нашей планеты. Она рассказывает о самых существенных событиях, которые происходили на Земле: об особенностях формирования горных пород в различные периоды геологической истории, об органическом мире и его изменениях, о тектонических движениях и магматизме, об изменениях очертаний материков и океанов, о непрерывно менявшейся физико-географической обстановке, климате и о многих других событиях в длительной и сложной геологической истории Земли. Повествуя о геологическом прошлом, историческая геология помогает делать вывод о закономерностях развития Земли, о структуре земной коры и о размещении в ней полезных ископаемых.
Много задач решает историческая геология, главными из них являются следующие: определение возраста горных пород, восстановление физико-географических условий прошлых эпох, восстановление движений земной коры и истории развития ее структуры, установление закономерностей геологического развития Земли и земной коры в особенности. Эти задачи решаются при помощи различных методов, основные из них описаны ниже.
Определение возраста горных пород — важнейшая задача исторической геологии. Без установления возраста горных пород невозможно восстановить геологическую историю, нельзя правильно составить геологическую карту и по-научному вести поиски и разведку полезных ископаемых. Поэтому определению возраста пород в геологии придают особое значение.
Большинство горных пород, слагающих земную кору, состоит из слоев. Определением возраста слоев, установлением последовательности их формирования, сопоставлением и прослеживанием одновозрастных слоев на больших расстояниях занимается стратиграфия. Стратиграфия является основой, на которую опирается вся историческая геология. В результате долголетних стратиграфических и палеонтологических исследований была разработана геохронологическая шкала, единая для геологов всех стран.
Существуют два понятия о геологическом возрасте горных пород: относительный возраст и абсолютный возраст. Относительный — это возраст одних горных пород по отношению к другим (одни старше, другие моложе); абсолютный — это возраст в единицах летосчисления (обычно — миллионы, десятки и сотни миллионов лет). Методы исторической геологии позволяют определить относительный возраст; абсолютный возраст устанавливается радиометрическими методами.
Все методы определения относительного возраста объединяются в две группы: методы палеонтологические и непалеонтологические. Основную роль играют палеонтологические методы. Они являются универсальными, так как позволяют решать все задачи, поставленные перед стратиграфией.
Палеонтологические методы
Сущность палеонтологических методов заключается в определении относительного возраста слоев горных пород по содержащимся в них окаменелым органическим остаткам. Палеонтологические методы позволяют не только определить возраст, но и проследить и сопоставить слои на огромных расстояниях.
В основе этих методов лежит закон о необратимости эволюции органического мира (закон Долло), согласно которому организм никогда не может вернуться точно к прежнему состоянию, пройденному его предками. Иначе говоря, в историческом развитии организмов не может повториться один и тот же вид или целый комплекс видов. Поэтому каждому слою соответствует определенный комплекс окаменелостей, который в других слоях не встречается.
Известно, что процесс широкого географического расселения организмов идет чрезвычайно быстро по сравнению с масштабами геологического времени. Поэтому слои одного и того же возраста даже в удаленных друг от друга местах содержат одинаковый комплекс окаменелостей.
Рассмотрим сущность основных палеонтологических методов.
Метод руководящих ископаемых. Этот метод является наиболее простым, он был разработан в первой половине XIX в. Применяя этот метод, геологи стараются найти в слоях осадочных горных пород так называемые руководящие ископаемые — окаменелости, свойственные определенному слою и за пределами его не встречающиеся. Руководящими ископаемыми являются только те вымершие организмы, которые жили недолго и поэтому имеют ограниченное вертикальное распространение. Кроме того, они должны иметь широкое географическое распространение, хорошую сохранность в ископаемом состоянии, ясные отличительные признаки и встречаться в породе достаточно часто, чтобы их было легко найти и легко определить. Руководящими ископаемыми обычно являются виды и роды вымерших организмов. Каждый слой содержит одно или два, реже несколько руководящих ископаемых (если, конечно, окаменелости встречаются в породе).
Метод руководящих ископаемых долгое время был основным в стратиграфии и позволял легко определять возраст слоев по отдельным видам или родам. Однако в настоящее время применение этого метода ограничено из-за ряда его недостатков. Главный его недостаток заключается в том, что многие виды или роды, являющиеся руководящими в определенном районе, нередко теряют свое значение за его пределами и могут иметь иное вертикальное распространение или вовсе отсутствовать в другом, далеко отстоящем районе. Метод руководящих ископаемых используют в наше время для предварительного определения возраста, но при детальных стратиграфических исследованиях и при сопоставлении слоев на больших расстояниях его применение может привести к грубым ошибкам.
Метод анализа комплекса ископаемых. Этот метод более надежен, чем метод руководящих ископаемых, так как он учитывает результаты изучения всех окаменелостей, найденных в слое, а не отдельных, иногда случайно выбранных видов и родов. Каждый слой содержит определенный комплекс окаменелостей, который не повторяется в других слоях согласно закону необратимости эволюции органического мира. Этот метод используется в наше время для определения относительного возраста слоев горных пород наряду с другими палеонтологическими методами.
Процентно-статистический метод был введен в стратиграфию Ч. Лайелем в середине прошлого столетия и долгое время являлся одним из основных. Сущность его заключается в следующем: в изучаемом разрезе выделяются слои и в каждом из них определяется весь комплекс окаменелостей. Относительный возраст выделенных слоев устанавливается путем сравнения комплекса окаменелостей каждого слоя с эталонным, хорошо изученным разрезом. Возраст каждого слоя эталонного разреза известен, и все окаменелости послойно описаны. Одновозрастными в эталонном разрезе и в изучаемом разрезе считаются те слои, в которых содержится наибольший процент общих видов.
Этот метод является по существу формальным, его применение нередко приводило к ошибкам в определении возраста. В настоящее время он употребляется только в качестве вспомогательного вместе с другими методами.
Филогенетический метод является основным в современной биостратиграфии. Этот метод основан на изучении филогенеза — эволюции органического мира, отсюда его название. Основоположником филогенетического метода является выдающийся русский ученый В. О. Ковалевский. Этот метод широко использовался русскими учеными начиная с последней трети XIX в.
Применяя этот метод, специалисты-палеонтологи делают выводы об относительном возрасте слоев при помощи изучения какой-либо группы родственных организмов (обычно рода, семейства или отряда). Из всего комплекса собранных послойно окаменелостей выбирают представителей определенной группы родственных организмов и их передают специалисту-палеонтологу. Если эти окаменелости собраны в одном разрезе, то они являются звеньями единого эволюционного древа, причем предковые формы располагаются в основании этого древа, а потомки — в более молодых его ответвлениях. Естественно, что предковые формы будут встречаться в более низких слоях разреза, а потомки — в более высоких, т. е. в более молодых. Таким образом филогенетический метод основан на том, что потомки находятся на более высокой ступени эволюционного развития, чем предки; они не могли существовать до предков и, следовательно, всегда будут встречаться в более молодых слоях.
Филогенетический метод не лишен недостатков. Во-первых, он применим не для всех групп организмов. Во-вторых, он сложен из-за неполноты палеонтологической летописи (отсутствие окаменелостей в отдельных слоях). В-третьих, в слоях совместно с потомковыми формами нередко встречаются доживающие предковые формы. Опытный специалист может избежать ошибок, зная эти недостатки. Особенно надежные результаты приносит филогенетический метод, при параллельном изучении нескольких групп родственных организмов.
Микропалеонтологический метод. Этот метод начали применять в биостратиграфии в 20-х годах 20 столетия в связи с быстрым развитием нефтяной геологии. Объектами сборов и изучения являются микроорганизмы, принадлежащие главным образом к типу простейших (фораминиферы, радиолярии), микроскопические водоросли (кокколитофориды, диатомовые) и др. Все эти микроорганизмы обычно называют микрофауной. Как и другие организмы, микрофауна испытала эволюцию, поэтому современный микропалеонтологический метод очень близок к филогенетическому. Главное его отличие заключается в том, что изучение микрофауны проводят под микроскопом.
Большая ценность этого метода заключается в возможности устанавливать возраст пород в небольших обломках, поднятых наверх из буровых скважин, а затем прослеживать одновозрастные слои в других скважинах на больших расстояниях. Поэтому этот метод является основным при поисках и разведке нефти и газа.
Спорово-пыльцевой анализ. Как и микропалеонтологический, этот метод начали недавно применять в практике геологических исследований для установления возраста континентальных отложений.
Споры и пыльца хорошо сохраняются в ископаемом состоянии благодаря своей очень прочной оболочке. Они легко разносятся ветром и текучими водами на большие расстояния и встречаются в самых разнообразных отложениях. Особенно много спор и пыльцы в континентальных отложениях, но широко распространены они и в прибрежно-морских осадках, куда заносятся с суши. Поэтому спорово-пыльцевой анализ служит не только для определения возраста континентальных отложений, но и для сопоставления одновозрастных слоев, образовавшихся на суше и в прибрежных морских условиях. Споры и пыльца имеют микроскопические размеры, методика их изучения близка к микропалеонтологическому методу.
Палеонтология
Вы будете перенаправлены на Автор24
История возникновения палеонтологии
Еще в античных источниках, трудах таких известных ученых, как Аристотель, Геродот, Ксенофонт встречаются первые данные об окаменелых останках древних организмов. Исследование этих останков продолжалось и в период эпохи Возрождения, упоминания о них встречаются в трудах Дж. Фракосторо, Г. Агриколы, Б. Палисси, Л. да Винчи. Однако в те времена ученые не обладали информацией о возрасте организмов, чьи останки были обнаружены. Впервые сведения о возрасте останков были выяснены Р. Гуком и Н. Стено.
Основателем палеонтологии как научной дисциплины считается Ж. Кювье.
Такая наука, как палеоботаника, была основана благодаря А. Броньяру.
Первая теории эволюции была сформулирована Ж.Б. Ламарком.
Современный этап развития палеонтологии начался благодаря эволюционной теории, разработанной Дарвином в 1859 году. Основываясь на эволюционной теории Дарвина, В. Ковалевский основал эволюционную палеонтологию.
В связи с огромным значением теории Дарвина для науки в целом и палеонтологии в частности, история развития палеонтологии делится на два этапа –додарвинский и дарвинский.
Нельзя переоценить вклад палеонтологии в развитие геологических знаний. Благодаря палеонтологии был создан особый отсчет времени, который называется биохронологией. Кроме этого, по большей части благодаря достижениям палеонтологии была сформирована хроностратиграфическая шкала, которая в большой степени является биостратиграфической.
Палеонтологический метод является наиболее универсальным методом при обосновании стратиграфических подразделений, а также при выяснении биологических корреляций и т.д.
Современная палеонтология
Палеонтология на современном этапе развития занимается изучением останков организмов, образованных ими окаменелостей и других следов жизнедеятельности. Современная палеонтология имеет большое количество направлений.
Готовые работы на аналогичную тему
Изначально палеонтология занималась изучением разнообразия древних организмов, а также исследовала их взаимоотношения и на основании полученных данных составляла систематику. В процессе дальнейшего развития, виду того, что предметы исследования были многообразным, а также по причине расширения методической базы и взаимодействия с другими научными дисциплинами, палеонтология дифференцировалась на ряд направлений, среди которых:
По типу изучаемых организмов палеонтология включает два раздела:
Палеоботаника подразделяется на палеопалинголоию, которая изучает пыльцу и споры, палеоальлогию, предметом изучения которой являются водоросли, палеоарпологию, которая изучает семена и т.д.
Палеозоология занимается исследованием позвоночных и беспозвоночных организмов. В палеозоологии есть раздел о древних микроорганизмах, который получил название микропалеонтологии. Еще одним специфическим направлением палеозоологии является палеоихнология, которая занимается исследованием следов передвижения, представленные ихнофоссилиями и биоглифами.
В палеонтологии отдельного внимания заслуживают разделы, которые занимаются исследованием непосредственно останков. К таким разделам относятся тафономия и биостратономия.
Тафономия занимается выяснением закономерностей процессов захоронения останков древних организмов. Биостратономия исследует процессы, которые происходят с останками с момента формирования до момента внедрения их в осадочные пласты. Кроме того, биостратономия изучает пространственное расположение остатков, а также процессы накопления захоронения.
Ряд разделов палеонтологии расположен на стыке нескольких дисциплин, так же, как и сама палеонтология. Например, такое направление, как палеоэкология занимается исследованием взаимосвязей между древними организмами, а также их сообществ со средой, в которой они обитали.
Предмет, задачи, и методы исследования палеонтологии
Предметом исследования палеонтологии являются любые остатки древних организмов, а также следы их жизнедеятельности.
Задачей палеонтологии в обобщенном виде является реконструкция особенностей жизнедеятельности древних организмов, изучение их строения, а также восстановление на основе полученной информации процесса эволюции. Для того, чтобы решить общую задачу палеонтологии, необходимо решить целый ряд узконаправленных задач, таких как:
Так как палеонтология находится на стыке нескольких наук, методы исследования в ней применяются такие же, как в географических биологических, геологических науках.
Однако, кроме этих методов, в палеонтологии, как и в любой другой науке, есть ряд специфических методов. Такие методы служат для выяснения возраста пород на основе ископаемых организмов.
Одним из специфических методов палеонтологии является метод руководящих ископаемых, при котором для определения возраста отложений используются не все организмы, а лишь руководящие.
На основе того, что отсутствует строгая приуроченность основной массы остатков к определенному горизонту, и они присутствуют не во всех геологических разрезах, существует метод руководящих комплексов форм.
Кроме перечисленных методов, есть еще эволюционные палеонтологические методы, к которым относятся филогенетический и биогенетический.
Также используются и статистические палеонтологические методы. Этот метод заключается в определении возраста отложений при помощи расчета процентного содержания общих видов ископаемых при сравнении с данными, принятыми в качестве эталонного.
Чем отличается палеонтолог от археолога? Казалось бы – этот вопрос не имеет смысла, мы говорим о разных профессиях и разных сферах деятельности. И тем удивительней тот факт, что палеонтологию и археологию нередко путают.
Попробуем взглянуть на ситуацию со стороны.
Группа загорелых людей в походной одежде что-то усердно выкапывает из земли. Это точно не геологи, ведь всем известно, что геологи ищут нефть. А эти… этим подавай какую-то древность. Так и тянет спросить: ну что, нашли золото? А динозавров? Сокровища инков, скифские курганы, кости тираннозавра и окаменелые шишки араукарии – все это следы далекого прошлого и заниматься этим прошлым должен кто-то вроде Индианы Джонса.
Но давайте вместе копнем поглубже, и попробуем разобраться, в чем сходство и отличие между палеонтологией и археологией.
Что изучают палеонтология и археология?
И археолог, и палеонтолог изучают прошлое нашей планеты. Когда об этом заходит речь, нередко сталкиваешься со скепсисом. Многие люди не понимают, как вообще можно заглянуть на тысячу или миллион лет назад. По отношению к событиями прошлого не возможны ни наблюдение, ни эксперимент. Не удивительно, что история считается некоторыми людьми выдумкой.
Действительно, у ученых нет возможности увидеть, «как оно было на самом деле». Но это и не требуется. Объектом изучения наук о прошлом является не само прошлое, а его материальные следы в настоящем. Окаменелости и артефакты реальны, их можно измерить, зафиксировать, изучить, а будущие находки – спрогнозировать. Ученые, восстанавливающие картины прошлого по его следам, напоминают скорее криминалистов и детективов. И нередко используют похожие методы.
Разница интересов
Прошлое, которое интересует археологов и палеонтологов, имеет свои границы, и они почти не пересекаются. Археология является частью исторической науки. Палеонтология тесно связана с геологией и биологией.
Археология сосредоточена на изучении культуры и останков человека. Археологи ищут следы человеческой деятельности, останки архитектуры, захоронения, отдельные артефакты. Из 4,5 млрд лет существования нашей планеты археологов интересуют последние 2,5 млн – менее 0,06%.
Палеонтология занимается древними формами жизни. Верхняя граница интересов палеонтологов находится примерно на уровне 10 тыс. до н.э. Нижняя уходит в седую древность катархея, на 3,5 млрд лет назад и дальше, к истокам возникновения жизни.
Обе науки могут пересекаться, если речь идет о периоде, известном в археологии как палеолит, а в палеонтологии – как плейстоцен и голоцен.
Допустим, найдена стоянка первобытного человека. Каменные орудия, предметы быта и прочие следы человеческой деятельности будут изучаться археологами. Кости мамонта и других животных – палеонтологами. Геологи смогут рассказать о самих осадочных отложениях, в которых найдена стоянка. А скелетом и особенностями биологии первобытного человека займутся антропологи.
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 14 C 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.
Деятельность палеонтологов, как ученых, так и коллекционеров, и просто любителей, помогает найти и сохранить следы жизни среди гигантских наслоений осадочных пород.
Заключение
В заключении хотелось бы упомянуть еще один аспект, объединяющий археологию и палеонтологию. Это научное мировоззрение.
Обе науки, пересекаясь и дополняя друг друга, дают представление об удивительном странствии, пройденном жизнью на планете Земля. Из горячих источников архея, через болота каменноугольного периода, мимо джунглей юрского периода и тундры плейстоцена протянулась нить, связывающая нашу историю с историей всех живых существ на планете.
Палеонтологический метод
Полезное
Смотреть что такое «Палеонтологический метод» в других словарях:
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД — осн. метод стратиграфич. расчленения осадочных толщ фанерозоя, определения их относит, возраста и установления корреляции между слоями разных регионов по сохранившимся в них ископаемым остаткам организмов. П. м. основан на последоват. смене… … Биологический энциклопедический словарь
МЕТОД БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ (ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ) — ведущий метод стратиграфических исследований, основанный на использовании палеонтологических данных. Ввиду того что необратимая эволюция орг. мира наиболее отчетливо отражает совокупность всех др. изменений в развитии Земли (в послепротерозойское … Геологическая энциклопедия
Геохронология — (от Гео… и Хронология) геологическое летосчисление, учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Различают относительную и абсолютную (или ядерную) Г. Относительная Г.… … Большая советская энциклопедия
Геохронология — (от др. греч. γῆ земля + χρόνος время + λόγος слово, учение) комплекс методов определения абсолютного и относительного возраста горных пород или минералов. В число задач этой науки входит и определение возраста Земли … Википедия
ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА — шкала геол. времени, показывающая последовательность и соподчннённость этапов развития земной коры и органич. мира Земли (эонов, эр, периодов, эпох, веков). Последовательность отложений отражается в т. н. стратпграфич. шкале, единицам к рой… … Биологический энциклопедический словарь
геохронология — (геологическое летосчисление), учение о хронологической последовательности формирования и о возрасте горных пород, слагающих земную кору. Относительная геохронология определяет относительный возраст горных пород без оценки длительности времени,… … Географическая энциклопедия