Meie planeedi arengulugu uurivad peaaegu kõik teadused ja igaühel neist on oma meetod. Näiteks paleontoloogiline viitab teadusele, mis uurib ammu möödunud geoloogilisi ajastuid, nende orgaanilist maailma ja selle arengu käigus tekkivaid mustreid. Kõik see on tihed alt seotud iidsete loomade, taimede säilinud jälgede uurimisega, nende elutegevusega fossiilsetes fossiilides. Kuid igal teadusel pole kaugeltki üks Maa uurimise meetod, enamasti eksisteerivad need meetodite kogumina ja paleontoloogia teadus pole erand.
Teadus
Terminoloogias paremaks navigeerimiseks on enne paleontoloogilise meetodiga tutvumist vaja tõlkida selle teaduse keeruline nimi kreeka keelest. See koosneb kolmest sõnast: palaios, ontos ja logos – "iidne", "olemasolev" ja "õpetus". Selle tulemusena selgub, et paleontoloogia teadustaastab, selgitab, uurib tingimusi, milles elasid kaua väljasurnud taimed ja loomad, uurib, kuidas kujunesid välja ökoloogilised suhted organismide vahel, aga ka seos olemasolevate organismide ja abiootilise keskkonna vahel (viimast nimetatakse ökogeneesiks). Paleontoloogiline meetod planeedi arenguviiside uurimiseks puudutab selle teaduse kahte osa: paleobotaanikat ja paleosooloogiat.
Viimane uurib Maa geoloogilist minevikku läbi neil ajastutel eksisteerinud loomamaailma ning jaguneb omakorda selgroogsete paleosooloogiaks ja selgrootute paleosooloogiaks. Nüüd on siia lisandunud ka uued kaasaegsed rubriigid: paleobiogeograafia, tafonoomia ja paleoökoloogia. Maa uurimisel kasutatakse paleontoloogilist meetodit. Paleoökoloogia on osa, mis uurib elupaika ja tingimusi selles koos kauge geoloogilise mineviku organismide kõigi suhetega, nende muutustega ajaloolise arengu käigus olude sunnil. Tafonoomia uurib organismide fossiilset seisundit nende surmajärgse matmise mustrites, samuti nende säilimise tingimusi. Paleobiograafia (ehk paleobiogeograafia) näitab teatud organismide levikut nende geoloogilise mineviku ajaloos. Seega selgub, et paleontoloogiline meetod on taimede ja loomade jäänuste fossiilsesse olekusse ülemineku protsessi uurimine.
Sammid
Fossiilsete organismide säilimine settekivimites selles protsessis koosneb kolmest etapist. Esimene on siis, kui kogunevad orgaanilised jäägidorganismide hukkumise, nende lagunemise ning luustiku ja pehmete kudede hävimise tagajärjel hapniku ja bakterite toimel. Lammutuskohad koguvad sellist materjali surnud organismide koosluste kujul ja neid nimetatakse tanatsenoosideks. Fossiilsete organismide säilitamise teine etapp on matmine. Peaaegu alati luuakse tingimused, mille korral tanatotsenoos on kaetud setetega, mis piirab hapniku juurdepääsu, kuid organismide hävimise protsess jätkub, kuna anaeroobsed bakterid on endiselt aktiivsed.
Kõik oleneb säilmete matmise kiirusest, mõnikord liigub settimine kiiresti ja matmised muutuvad vähe. Selliseid matuseid nimetatakse tafotsenoosiks ja paleontoloogiline meetod uurib seda palju tõhusam alt. Fossiilsete organismide säilitamise kolmas etapp on kivistumine ehk lahtiste setete tahketeks kivimiteks muutmise protsess, mille käigus orgaanilised jäänused muutuvad samaaegselt fossiilideks. See juhtub erinevate keemiliste tegurite mõjul, mis uurivad geoloogias paleontoloogilist meetodit: kivistumis-, rekristalliseerumis- ja mineralisatsiooniprotsesse. Ja siinset fossiilsete organismide kompleksi nimetatakse oriktocenoosiks.
Kivimite vanuse määramine
Paleontoloogiline meetod võimaldab määrata kivimite vanust, uurides mereloomade jäänuste kivistisi, mis on säilinud kivistumise ja mineraliseerumise käigus. Muidugi ei saa teha ilma iidsete organismide tüüpide klassifitseerimiseta. See on olemas ja selle abiga uuritakse kivimassist leitud eelajaloolisi organisme. Õppetöö toimubjärgmised põhimõtted: jälgitakse orgaanilise maailma arengu evolutsioonilist olemust, surnud organismide mittekorduvate komplekside järkjärgulist muutumist ajas ja kogu orgaanilise maailma evolutsiooni pöördumatust. Kõik, mida saab paleontoloogiliste meetodite abil uurida, puudutab ainult ammu möödunud geoloogilisi ajastuid.
Mustrite määramisel tuleb juhinduda kõige olulisematest sätetest, mis näevad ette selliste meetodite kasutamise. Esiteks on iga kompleksi settemoodustistes ainult sellele omased fossiilsed organismid, see on kõige iseloomulikum tunnus. Paleontoloogilised uurimismeetodid võimaldavad määrata sama vanuseid kivimikihte, kuna need sisaldavad sarnaseid või identseid fossiilseid organisme. See on teine omadus. Ja kolmas on see, et settekivimite vertikaalne läbilõige on kõigil mandritel absoluutselt ühesugune! See järgib fossiilsete organismide järjestuses alati sama järjestust.
Juhendfossiilid
Paleontoloogilise uurimistöö meetodite hulka kuulub fossiilide suunamise meetod, mida kasutatakse ka kivimite geoloogilise vanuse määramisel. Nõuded fossiilide suunamiseks on järgmised: kiire areng (kuni kolmkümmend miljonit aastat), vertikaalne levik on väike ja horisontaalne levik on lai, sage ja hästi säilinud. Näiteks võib see olla lamell-lõhe, belemniitid, ammoniidid, brahhionoodid, korallid, arheotsüüdid jne.sarnased. Kuid valdav enamus fossiile ei ole rangelt piiratud teatud horisondiga ja seetõttu ei leia neid kõigis osades. Lisaks võib seda fossiilide kompleksi leida sama lõigu mis tahes muudest intervallidest. Ja seetõttu kasutatakse sellistel juhtudel veelgi huvitavamat paleontoloogilist evolutsiooni uurimise meetodit. See on vormikomplektide juhtimise meetod.
Vormid on tähenduselt täiesti erinevad ja seetõttu on nende jaoks olemas ka alajaotus. Need on kontrollivad (või iseloomulikud) vormid, mis kas eksisteerisid enne uuritavat aega antud hetkel ja kaovad sellesse või eksisteerivad ainult selle sees või siis rahvastik õitses teatud ajahetkel ja kadumine toimus kohe pärast seda. On ka uuritava aja lõpul tekkivaid koloniaalvorme, mille välimuse järgi on võimalik paika panna stratigraafiline piir. Kolmandad vormid on reliikvia ehk ellujäävad, on iseloomulikud eelmisele perioodile, siis kui saabub uuritav aeg, ilmuvad neid üha vähem ja kaovad kiiresti. Ja korduvad vormid on kõige elujõulisemad, kuna nende areng ebasoodsatel hetkedel hääbub ja olude muutudes õitseb nende populatsioon uuesti.
Paleontoloogiline meetod bioloogias
Evolutsiooniline bioloogia kasutab üsna palju erinevaid seotud teaduste meetodeid. Kõige rikkalikumad kogemused on kogunenud paleontoloogias, morfoloogias, geneetikas, biogeograafias, taksonoomias ja teistes teadusharudes. Temast sai väga baasmille abil sai võimalikuks muuta metafüüsilised ideed organismide arengust kõige teaduslikumaks faktiks. Eriti kasulikud olid üldbioloogia meetodid. Näiteks paleontoloogiline on kaasatud kõikidesse evolutsiooniuuringutesse ja see on rakendatav peaaegu kõigi evolutsiooniprotsesside uurimisel. Nende meetodite rakendamine sisaldab kõige rohkem teavet biosfääri seisundi kohta, loomastiku ja taimestiku muutumise jadade järgi on võimalik jälgida kõiki orgaanilise maailma arenguetappe kuni meie ajani. Olulisemad faktid on ka fossiilsete vahevormide tuvastamine, fülogeneetiliste seeriate taastamine, järjestuste avastamine fossiilsete vormide välimuses.
Bioloogia uurimise paleontoloogiline meetod ei ole üksi. Neid on kaks ja mõlemad käsitlevad evolutsiooni. Fülogeneetiline meetod põhineb organismidevahelise suguluse tuvastamise põhimõttel (näiteks fülogenees on antud vormi ajalooline areng, mida jälgitakse esivanemate kaudu). Teine meetod on biogeneetiline, kus uuritakse ontogeneesi ehk antud organismi individuaalset arengut. Seda meetodit võib nimetada ka võrdlevaks-embrüoloogiliseks või võrdleva-anatoomiliseks, kui uuritava indiviidi kõiki arenguetappe jälgitakse embrüo ilmumisest täiskasvanu olekuni. See on paleontoloogiline meetod bioloogias, mis aitab kindlaks teha suhteliste märkide välimust ja jälgida nende arengut, rakendada saadud teavet biostratigraafia jaoks - liik, perekond, perekond, järg, klass, tüüp, kuningriik. Määratlus kõlab järgmiselt: meetod, mis selgitab välja erinevate maakoores leiduvate iidsete organismide seosed.geoloogilised kihid, - paleontoloogilised.
Uuringute tulemused
Pikka aega väljasurnud organismide jäänuste uurimine näitab, et kõige madalam alt organiseeritud, st taimede ja loomade algelised vormid on leitud kõige kaugemates, kõige iidsemates kivimikihtides. Ja kõrgelt organiseeritud, vastupidi, on lähemal, nooremates hoiustes. Ja mitte kõik fossiilid pole oma vanuse määramisel võrdselt olulised, kuna orgaaniline maailm on muutunud väga ebaühtlaselt. Mõned looma- ja taimeliigid eksisteerisid väga pikka aega, teised aga surid peaaegu kohe välja. Kui organismide jäänuseid leidub paljudes kihtides ja need ulatuvad lõigul kaugele piki vertikaali, näiteks Kambriumist tänapäevani, siis tuleks neid organisme nimetada pikaealisteks.
Pikaealiste fossiilide osalusel ei aita isegi paleontoloogiline meetod bioloogias kindlaks teha nende olemasolu täpset vanust. Nad on suunavad, nagu juba eespool selgitatud, ja seetõttu leidub neid väga erinevates ja sageli üksteisest väga kaugetes kohtades, see tähendab, et nende geograafiline levik on väga lai. Lisaks pole need haruldane leid, neid on alati väga palju. Kuid just erinevates kivimikihtides levinud fossiilid tegid üldbioloogia meetoditega lihtsamaks juhtivate vormide muutuste järjestuse kindlakstegemise. Paleontoloogiline meetod on asendamatu iidsete organismide uurimisel, mis on aja poolt settekivimite paksuse alla peidetud.
Natuke ajalugu
Erinevate materjalide võrdluskivimikihid ja neis sisalduvate fossiilide uurimine, et määrata nende suhteline vanus – see on paleontoloogiline meetod, mille pakkus välja 18. sajandil inglise teadlane W. Smith. Ta kirjutas esimesed teadusartiklid selles teadusvaldkonnas, et fossiilide kihid on identsed. Need ladestusid järjestikku kihtidena ookeanipõhja ja iga kiht sisaldas surnud organismide jäänuseid, mis eksisteerisid just selle kihi tekkimise ajal. Seetõttu sisaldab iga kiht ainult oma fossiile, mille põhjal sai võimalikuks määrata kivimite tekkeaeg erinevates piirkondades.
Eluseisundi arenguetappe võrreldakse paleontoloogilise meetodi abil ja sündmuste kestus on seatud väga suhteliselt, kuid nende järjestus, nagu ka geoloogilise ajaloo järgnevus selle kõigis etappides, saab usaldusväärselt jälgitav. Seetõttu toimub teadmine maakoore teatud lõigu arenguloost geoloogiliste sündmuste muutuste jada kehtestamise ja taastamise kaudu, kogu tee on jälgitav kõige iidsetest kivimitest kuni noorimateni. Nii selgitatakse välja nende muutuste põhjused, mis on toonud kaasa elu moodsa ilme planeedil.
Geoloogias
Geoloogia paleontoloogilisi meetodeid pakuti esmakordselt välja palju varem. Seda tegi taanlane N. Steno XVII sajandi keskel. Pealegi suutis ta üsna õigesti kujutada ainesetete moodustumise protsessi vees ja seetõttuta tegi kaks peamist järeldust. Esiteks on iga kiht tingimata piiratud paralleelsete pindadega, mis asusid algselt horisontaalselt, ja teiseks peab iga kiht olema väga olulise horisontaalse ulatusega ja seetõttu hõivama väga suure ala. See tähendab, et kui vaatleme kihtide esinemist kaldu, siis võime olla kindlad, et selle esinemine oli mõne järgneva protsessi tulemus. Teadlane viis läbi geoloogilised uuringud Toscanas (Itaalia) ja määras kivimite vastastikuse asukoha järgi täiesti õigesti esinemiste suhtelise vanuse.
Inglise insener W. Smith jälgis sajand hiljem kanali kaevamist ega suutnud jätta tähelepanu pööramata külgnevatele kivimikihtidele. Kõik need sisaldasid sarnaseid orgaanilise aine fossiilseid jääke. Kuid üksteisest kaugel olevaid kihte kirjeldas ta koostiselt järsult erinevatena. Smithi tööd huvitasid prantsuse geolooge Brongniardi ja Cuvier’d, kes kasutasid pakutud paleontoloogilist meetodit ning koostasid 1807. aastal mineraloogilise kirjelduse koos kogu Pariisi nõo geograafilise kaardiga. Kaardil oli kihtide leviku tähis koos vanusetähisega. Kõigi nende uuringute olulisust on raske üle hinnata, need on hindamatud, kuna nii teadused kui ka geoloogia ja bioloogia hakkasid sellel alusel erakordselt järsult arenema.
Darwini teooria
Kivimite vanuse määramise paleontoloogilise meetodi rajajad nende jaotuse järgi andsid aluse tõeliselt teaduslikule põhjendusele, kuna Brongniardi, Cuvieri, Smithi ja Steno avastustele tuginedesSelle meetodi revolutsiooniline uus ja tõeliselt teaduslik põhjendus. Ilmus teooria liikide tekke kohta, mis tõestas, et orgaaniline maailm ei ole eraldiseisvad hajutatud elukeskused, mis tekkisid ja surid mõnel geoloogilisel perioodil. Elu Maal on selle teooria kohaselt rivistunud erakordse veenvusega. Ta ei olnud üheski oma ilmingus juhuslik. Justkui suur (ja muide, paljudes muistsete rahvaste müütides lauldud) elupuu kataks maa vananenud (surnud) okstega ning kõrguses õitseb ja kasvab igavesti - nii näitas evolutsiooni Darwin.
Tänu sellele teooriale on orgaanilised fossiilid pälvinud erilist huvi kõigi tänapäevaste organismide esivanemate ja sugulastena. Need ei olnud enam ebatavalise kujuga "kujulised kivid" ega "looduse kurioosumid". Neist said kõige olulisemad ajaloodokumendid, mis näitavad täpselt, kuidas orgaaniline elu Maal arenes. Ja paleontoloogilist meetodit hakati rakendama nii laialdaselt kui võimalik. Uuritakse kogu maakera: võrreldakse erinevate kontinentide kivimeid üksteisest võimalikult kaugel olevate lõikude kaupa. Ja kõik need uuringud ainult kinnitavad Darwini teooriat.
Eluvormid
On tõestatud, et kogu orgaaniline maailm, mis tekkis Maa arengu esimestel, kõige varasematel ajaloolistel etappidel, muutus pidev alt. Seda mõjutasid välistingimused ja olukorrad ning seetõttu surid nõrgad liigid välja ning tugevad kohanesid ja paranesid. Areng lähtus kõigestlihtsatest, nn madal alt organiseeritud organismidest kõrgelt organiseeritud, täiuslikumateks. Evolutsiooniprotsess on pöördumatu ja seetõttu ei saa kõik kohanenud organismid kunagi tagasi oma esimesse olekusse, tekkinud uued märgid ei kao kuhugi. Seetõttu ei näe me kunagi maamun alt kadunud organismide olemasolu. Ja ainult paleontoloogilise meetodi abil saame uurida nende jäänuseid kivimite massides.
Siiski pole kaugeltki kõik kihtide vanuse määramisega seotud probleemid lahendatud. Erinevatesse kivimikihtidesse suletud identsed fossiilid ei saa alati tagada nende kihtide sama vanust. Fakt on see, et paljudel taimedel ja loomadel oli nii suurepärane võime keskkonnatingimustega kohaneda, et miljoneid aastaid nende geoloogilisest ajaloost elasid ilma oluliste muutusteta ja seetõttu võib nende jäänuseid leida peaaegu igas vanuses ladestus. Kuid teised organismid on arenenud tohutu kiirusega ja just nemad saavad teadlastele öelda kivimi vanuse, millest nad leiti.
Loomaliikide aja muutumise protsess ei saa toimuda koheselt. Ja uued liigid ei ilmu erinevatesse kohtadesse üheaegselt, nad settivad erineva kiirusega ja samuti ei sure nad välja samal ajal. Reliikvialiike võib tänapäeval leida Austraalia faunast. Kängurud ja paljud teised kukkurloomad, näiteks teistel kontinentidel, surid välja juba ammu. Kuid kivimite uurimise paleontoloogiline meetod aitab teadlastel siiski tõele lähemale jõuda.
