Современное состояние палеонтологии: разделы, задачи, методы

В настоящее время в палеонтологии имеются следующие разделы: палеозоология беспозвоночных, палеозоология позвоночных, палеоневрология, микропалеонтология, палеоботаника, палеопалинология, докембрийская биота, палеонтологические проблематики, биоминерализация, палеоэкология, тафономия, палеобиогеография, палеофаунистика и палеофлористика, биостратиграфия, экостратиграфия, событийная стратиграфия. Некоторые разделы совпадают с крупными систематическими категориями органического мира, другие — отражают тематические' направления исследований.

Задачи исследований в различных разделах отличаются, но основной целью является восстановление эволюции органического_мира геологического прошлого Земли и выяснение общих и частных закономерностей развития жизни. В настоящее время перед биологами и палеонтологами встает новая задача — прогнозирование эволюции. В этом отношении палеонтология обладает уникальной информацией по развитию биосферы.

Основой методологии, т. е. руководящей идеей научных исследований, в палеонтологии является принцип диалектического развития. Методы, или процедурные приемы, палеонтологических исследований разнообразны, они зависят от типа сохранности и строения объекта,, а также от задач исследования. Различают методы полевых сборов и камеральной обработки ископаемых, т. е. подготовки ископаемых к изучению (отмывка, механическое и химическое препарирование, изготовление шлифов, реплик, фотографирование и т. д.), а также методы научного исследования (онто-филогенетический, асто-филогенетический, микроструктурный и т. д.). Исследование палеонтологических объектов в настоящее время ведется обязательно с использованием различных световых, поляризационных и электронных микроскопов.

Палеозоология (палеонтология) беспозвоночных была обоснована Ламарком (первая четверть XIX в.). Объектами исследований являются ископаемые всех типов царства животных, кроме хордовых. Среди ископаемых беспозвоночных известны представители следующих типов: саркодовые, ресничные, губковые, археоциаты, книдарии, черви, моллюски, членистоногие, мшанки, брахиоподы, иглокожие, полухордовые,, погонофоры.

Палеозоология (палеонтология) позвоночных была заложена Ж. Кювье (первая четверть XIX в.). Этот раздел палеонтологии связан с изучением ископаемых животных, принадлежащих типу хордовых, преимущественно одному из его подтипов — позвоночным. Основ-ные исследования палеозоологии беспозвоночных и палеозоологии позвоночных посвящены морфологии, системат^шеи^^волюцид. Морфологию описывают, учтггьтая-изменчижгсть и историческое развитие (морфогенез). Определение систематического состава и положения сопровождается пересмотром систематики и классификационных признаков. Выяснение морфофункциональных соотношений заканчивается реконструкцией животного и его образа жизни, что позволяет восстановить историческое развитие экологии ископаемого животного (экогенез). При изучении скелета выясняют способ его образования, состав и структурные особенности организации скелетной ткани (биоминерализация). В задачи палеозоологии также входят: установление распространения и развития во времени и в пространстве (эволюция, палеогеография, палеозоогеография); расчленение и корреляция, опреде ление геологического возраста (биостратиграфия, экостратиграфия, -биотические аспекты событийной стратиграфии); выяснение породообразующей роли окаменелостей и.л:., д. Таким образом," палеозоология беспозвоночных охватывает огромный круг вопросов, в том числе и те, которые составляют содержание других разделов.

В палеозоологии позвоночных имеется самостоятельный раздел ^исследований, называемый палеоневрология (греч. пеигоп — жила, нерв). Начало палеоневрологии положил Ж. Кювье, впервые изучивший слепок мозговой коробки ископаемого млекопитающего. Объектами палеоневрологии служат естественные и искусственные слепки (внутренние ядра) черепной коробки, отражающие форму, размеры, рельеф и соотношения различных отделов головного мозга. Основная задача палеоневрологии — расшифровка деятельности высшей нервной системы, т. е. реконструкция поведения и образа жизни ископаемых позвоночных. Одновременно решаются и вопросы родственных связей, систематического положения и эволюции.

В Советском Союзе вопросами палеоневрологии интенсивно занимался Ю. А. Орлов (1893—1966). В своих работах он доказал, что слепки черепной коробки не полностью совпадают с объемом, формой и рельефом мозга, нередко они отражают также строение и внутреннюю скульптуру черепной коробки. Ю. А. Орлов показал, как у ископаемых животных по характеру развития разных долей мозга можно оценить степень обоняния, слуха (височные доли), интерпретацию звука (лобные доли), зрение (затылочная доля), ловкость и быстроту движений (полушарии мозжечка).

Ю. А. Орлов, достойный преемник А. А. Борисяка, был выдающимся ученым и крупнейшим организатором науки в Советском Союзе. 'С его деятельностью связаны дальнейшее развитие Палеонтологического института Академии наук и кафедры палеонтологии Московского университета, организация нового Палеонтологического музея, носящего ныне его имя, издание 15 томов «Основ палеонтологии» (1958— 1964), учебника «Палеонтология беспозвоночных» (1962), основание «Палеонтологического журнала» (1958), организация многих крупных экспедиций, в одной из которых он открыл третичные фауны на реках Ишим и Иртыш.

Во второй четверти XX в. в палеонтологии обособился самостоятельный раздел микропалеонтология, бурное развитие которого началось благодаря интенсивным нефте- и газоразведочным работам. Во второй половине XX в. микропалеонтология стала одной из ведущих дисциплин и в океанографических исследованиях, связанных с изучением дна океанов ~й морей: Учитывая 'специфику'гсерна скважин и донных проб, необходимо «из минимума объема извлекать максимум информации». Такому требованию отвечают" организмьГ и "их части, имеющие микроскопические размеры: фораминиферы, радиолярий", тйн-тинниды, оСтракоды, конодонты, зубы акул, одноклеточные водоросли, споры и пыльца. Тем не менее объектами изучения микропалеонтологии традиционно считают только животных, особенно фораминифер, а микроскопические растения и группы неясного систематического положения (акритархи и др.) рассматривают в разделах палеоботаники. Первоначально задачей микропалеонтологии были расчленение и корреляция отложений (биостратиграфия). Но решение этой задачи сразу вызвало необходимость изучения морфологии, систематики, эволюции и всего остального круга вопросов.

Палеоботаника (греч. Ьо1апе — трава), или палеофитология (греч. рЬут.оп — растение), ведет свое начало от работ А. Броньяра (первая половина XIX в.). Объектами палеоботанических исследований являются ископаемые представители царства растений, а также двух других царств (грибов и цианобионтов), ранее рассматривавшихся вместе с растениями. Палеоботанический материал представлен разнообразными остатками: оболочками бактерий, минеральными выделениями бактерий и цианобионтов, листообразными выростами и листьями, стеблями, стволами, корневой системой, спорами, пыльцой, шишками,, плодами и семенами. Остатки растений обычно находят в разрозненном состоянии, что очень затрудняет комплексное изучение растения в целом.

В последнее время большое значение для ископаемых растений приобрело изучение клеточного строения внешнего покрова растений с помощью эпидермально-кутикулярного метода (греч. ерЫеггшз — надкожица; лат. си11си1а — кожица). Палеоботаника, как и палеозоология, решает задачи и других разделов палеонтологии, и прежде всего биостратиграфические, палеогеографические, палеоклиматические». фитогеографические. Исследование спор и пыльцы составляет самостоятельный раздел палеоботаники, известный под названием палео-палинология (греч. ра!упо — сыплю, посыплю), или спорово-пыльце-вой анализ. В настоящее время в палеоботанике оформилось новое направление исследований эволюции растений — флорогенез, или па~ леофлористика, — изучающее историю развития флор в пространственно-временном аспекте.

Во второй половине XX в. было открыто уникальное местонахождение докембрийских бесскелетных ископаемых в Эдиакаре (Австралия), что принципиально изменило представление о развитии органического мира. Своеобразие этого этапа развития по сравнению с остальными этапами фанерозоя привело к обособлению в палеонтологии самостоятельного раздела под названием докембрийская биота (греч. Ыо1е — жизнь). Основоположником данного раздела в Советском Союзе является Б. С. Соколов. В настоящее время объектами исследования докембрийской биоты служат все ископаемые от археозоя по венд включительно. Биота раннего археозоя представлена царством бактерий, а биота венда — всеми пятью царствами: бактериями, цианоби-онтами, грибами, растениями и животными. В задачи исследований ископаемых организмов докембрийской биоты входят: описание морфологии; определение систематического состава; морфофункциональный анализ, выявление образа жизни; реконструкция частных и планетарных условий обитания, вплоть до выяснения количества кислорода и других элементов в гидросфере, атмосфере и биосфере; реконструкция. истории развития живого в докембрии. Решаются также и биостратиграфические задачи.

К разделу докембрийской биоты примыкает и раздел палеонтологические проблематики, возникший во второй половине XX в. Объектами изучения являются любые ископаемые неясного систематического положения, встречающиеся от археозоя.до кайнозоя, но особенно ископаемые венда, кембрия и ордовика. Основное внимание при изучении проблематик обращено на морфологию, морфофункциональный. анализ, образ жизни и поиски современного (или ископаемого) аналога для выяснения систематического положения.

Становление раздела биоминерализация в палеонтологии началось во второй половине XX в. Объектами изучения служат скелеты ископаемых и современных организмов, а также минеральные выделения бактерий.и циапсбионтов. Биоминерализация — область исследований многих наук, и круг ее проблем простирается от осадочной геохимии до медицины. На первом этапе исследований преобладало изучение химического вещественного состава скелетов. С середины 70-х годов большое значение приобретают структурно-морфологические исследования, изучающие механизм формирования скелета как твердого тела с определенными уровнями организации скелетной ткани (макроструктура, микроструктура, ультрамикроструктура). Конечная цель исследований биоминерализации — выявление закономерностей процесса эволюции^ скелетообразования.

Палеоэкология (греч. оШоз — жилище, родина) как самостоятельная дисциплина в палеонтологии ведет начало с работ О. Абеля (первая четверть XX в.). В Советском Союзе наибольший вклад в развитие этого направления внес Р. Ф. Геккер. Объектами палеоэкологических исследований служат ископаемые организмы в_^совр_1Щ1Нрсти__сд-всей палеобиологической и геологической "днфррмацией. Задачей палеоэкологии является установление взаимоотношений ископаемых организмов между собой и окружающей средой""и изменеаие их во времени. Эта задача решается как на уровне отдельных организмов и отдельных факторов среды, так и на уровне различных сообществ и экосистем от палеопопуляций и палеобиоценозов до биосферы в целом. Особое внимание в последнее время в палеоэкологии уделяют рубежам, на которых происходили значительные глобальные биологические перестройки, характеризующиеся массовостью и «внезапностью». К ним | относятся: появление скелетной фауны на рубеже венда и кембрия; вымирание на границе ордовика и силура, палеозоя и мезозоя, мезозоя и кайнозоя; появление новых систематических групп; выход растений на сушу. Эти перестройки в зависимости от содержания принято называть биотическими событиями, или палеоэкологическими кризисами.

Родоначальником раздела тафономия (греч. 1арпоз — захоронение, могила) был советский палеонтолог и писатель И. А. Ефремов, разработавший ее основные положения (1940, 1950). Объектами изучения тафономии_ являются местонахождения как ископаемых вымерших организмрв, так и погибших, умерших современных организмов, находящихся в разных фазах захоронения (актуопалеонтология). Задача тафономии заключается в выявлении, закономерностей перехода, живого организма в ископаемое (окаменелое) под влиянием биологических и геологических факторов. Ефремов выделил четыре последовательных сообщества в процессах захоронения: сообщество живых— биоценоз, сообщество мертвых—танатоценоз, сообщество захоронившихся — тафоценоз и сообщество ископаемых — ориктоценоз. Благодаря тафономическим исследованиям палеоэкологи-ческие реконструкции становятся более обоснованными.

Палеобиогеография (палеозоогеография и палеофитогеография) как самостоятельная дисциплина оформилась во второй половине XIX в. Она исследует закономерности простран-ственного распределения ископаемых организмов на Земле в геологическом прошлом. Палеобиогеографическая дифференциация (области, провинции и т. д.) значительно влияла на развитие органи-ческого мира. Палеобиогеографические исследования позволяют реконструировать расположение и соотношение суши — моря, климата и палеоклиматических поясов, т. е. отвечают на целый ряд вопросов палеогеографии.

Палеофаунистика и палеофлористика являются логическим продолжением палеобиогеографии, когда пространственные закономерности распределения фаун и флор изучают в эволюционной последовательности.

Палеонтологический (биостратиграфический) метод в геологии, заключающийся в установлении относительного возраста отложений на основе последовательной смены ископаемых: организмов.во времени, представляет мощный импульс развития палеонтологии в целом. Непосредственно с палеонтологическим методом связаны такие разделы, как биостратиграфия, экостратиграфия, событийная стратиграфия. Основоположником биостратиграфии справедливо считается В. Смит (конец XVIII в.). Задача биостратиграфии — расчленение и корреляция отложений, содержащих ископаемые, и в итоге выделение различных стратиграфических и геохронологических подразделений. Биостратиграфические исследования в последнее время получили более глубокое содержание, так как стали учитывать и палеобиогеографическую дифференциацию и палеоэкологические особенности. Экостратиграфия как одно из направлений биостратиграфии базируется не только на истории развития органического мира, но и на палеоэкологических и тафономических закономерностях.

Событийная стратиграфия — новая дисциплина, объединяющая достижения различных разделов палеонтологии и геологии. Ее становление связано с работой английского ученого Д. В. Эгера. Цель событийной стратиграфии — установление общепланетарных событий и на их основании проведение глобальной геохронологической корреляции. Событийная стратиграфия позволяет коррелировать морские и наземные геохронологические шкалы, не сопоставимые по Другим методам. При акцентировании внимания на причинах, вызываю--щих. события, говорят о каузальной стратиграфии (лат. саиза — причина). Основное внимание событийной стратиграфии обращено на скачкообразные изменения в развитии Земли, происходящие повсюду, но в течение небольшого с точки зрения геохронологии промежутка времени, длящегося 10000—300000 лет. Палеонтология в событийной стратиграфии изучает глобальные палеобиологические перестройки — биотические события, заключающиеся в массовом и «мгновенном» появлении и исчезновении различных палеонтологических объектов. Первое биотическое событие в истории Земли связано с возникновением жизни. Биотические события разного масштаба и проявления послужили основой для создания геохронологической шкалы. Русские геологи еще в XIX в. отмечали, что глобальные события проявляются по всей планете, но по-разному, и это надо учитывать. Например, в одном регионе наблюдается резкая смена морских условий континентальными, в другом происходит только обмеление моря. Разные группы органического мира также реагируют неодинаково: одни вымирают полностью (динозавры), другие после «кратковременного» упадка продолжают развиваться и процветать (планктонные фораминиферы).