Становление палеонтологии как науки

Становление палеонтологии происходило в три этапа: додарвиновский (конец XVIII — середина XIX в.), дарвиновский (середина — конец XIX в.) и последарвиновский (XX в.).

Этапы палеонтологии характеризуются господством того или иного мировоззрения. Так, в додарвиновский этап преобладало учение о не­изменяемости видов, наиболее ярким выразителем которого был Ж. Кю­вье. Этому этапу предшествовало время первых описаний ископаемых организмов, выполненных в духе достижений и требований того вре­мени. Таковые имелись, например, у К- Линнея и в диссертации его ученика X. Фогта (1745), посвященной ископаемым кораллам Балти­ки, где впервые были изображены силурийские гелиолитиды. Однако уже в додарвинский этап Ж. Бюффон и Ж. Ламарк высказывали идеи об изменяемости видов.

Додарвиновский этап палеонтологии(конец XVIII — середина XIX в.) связан с именами многих ученых, но только четверых из них считают родоначальниками научной палеонтологии: английского инже­нера-геолога В. Смита (1769—1839; палеонтологический метод) и фран­цузских естествоиспытателей Ж.- Б. Ламарка (1744—1829; палеозоология беспозвоночных), Ж- Кювье (1769—1832; палеозоология позвоночных), А. Броньяра (1801—1876; палеоботаника). Следует подчеркнуть, что изучение вымерших организмов с самого начала имело два аспекта: биологический (природа объекта) и геологический (нахождение иско­паемых в определенной последовательности в земных слоях). Именно последняя особенность ископаемых в начале XVIII в. послужила ос­новой для установления времени библейского потопа, а отсюда и воз­раста Земли. Второй раз ископаемые как индикаторы возраста отло­жений были использованы в самом общем виде профессором Горной академии в Саксонии А. Вернером (1750—1817) и детально с внедре­нием в практическую деятельность человека — В. Смитом.

В 1799 г. инженер-геолог Вильям Смит предложил два постулата: 1) слои, содержащие одинаковые окаменелости_являются ^: одновозрастнымй; 2) слои, содержащие разные окаменелости, являются разновозрастными. Эти два положения были столь просты и очевидны, что сразу вызвали понимание современников. На основа­нии этих положений В. Смит построил сводный стратиграфический раз­рез Англии, где выделил 23 последовательных слоя, а также составил геологическую карту, где разновозрастные слои раскрасил различными цветами. Эти принципы Смита для построения сводного разреза и гео­логической карты уже на протяжении почти 200 лет являются клас­сическими и незыблемыми. Расчленение и корреляция отложений в биостратиграфии, основанные на двух положениях Смита, также оста­ются классическими, но с одной очень существенной оговоркой. Второе положение Смита, как оказалось впоследствии, не столь просто и од­нозначно, как первое. Разные_окаменелости_могут быть одновозрастными но принадлежать разным экологическим обстановкам. Данная принципиальная поправка стала уже достижением уже последующих уче­ных, а окончательный ее триумф начался только во второй половине XX в. Эта поправка ничуть не умаляет достижений В. Смита, и его справедливо считают основателем палеонтологического метода в гео­логии («метод Смита»), Таким образом, становле-ние палеонтологии началось _с__ ее _практической функции как основополагающего метода опре-деления возраста пород в геологии.

Основы палеонтологии как науки были заложены почти одновре­менно тремя французскими натуралистами Ж. Ламарком, Ж. Кювье и А. Броньяром.

Жан Батист Ламарк (Lamarck) стал систематически заниматься естествознанием с 1793 г., после получения места профессора естест­венной истории в Ботаническом саду Парижа. Самыми знаменитыми трудами Ламарка являются «Философия зоологии» (1809, 11 томов) и «Естественная история животных и растений» (1815—1822, 7 томов). Ж.- Б. Ламарк не только развил идеи своих предшественников, в том числе Ж. Бюффона, о постепенных переходах между организмами, но и предложил новую трактовку истории органического мира. Основные положения учения Ламарка: 1) виды существуют в течение определен­ного интервала времени и постепенно переходят один в другой; 2) об­щий путь истории развития органического мира — постепенное гра­дуированное усложнение (развитие от низших к высшим) — принцип градации; 3) изменчивость видов, или приобретение новых признаков, связана с влиянием внешней среды и с упражнением или неуп-ражне­нием органов (I закон Ламарка — закон изменчивости); 4) приобре­тенные изменения пере-даются потомкам через наследственность (II закон Ламарка — закон наследования). Учение Ла-марка представляет собой первую эволюционную концепцию, называемую ламаркизмом (по ана-логии с дарвинизмом). Идеи Ламарка не получили поддержки у современников, многие считали их безумными. Ч. Дарвин в одном из писем писал: "Я почти убежден (в противоположность мнению, с которым я начал работу), что виды (это равносильно признанию в убийстве) не неизменны... Выводы не так уж далеки от его {Ламарка} выводов, хотя способы изменений совершенно другие» (Избранные письма, 1950, с. 30). В настоящее время Ламарка считают одним из основателей учения об изменчивости видов и идейным предшествен­ником Ч. Дарвина. Вопросы соотношения внешней среды, образа жиз­ни, изменчивости и ее наследования, поднятые Ламарком, до сих пор актуальны.

Ламарк заложил основы палеозоологии беспозвоночных, которых он интенсивно изучал и включил в свою систематику и «Учение о раз­витии органического мира». С его именем связаны первые описания таких широко известных родов ископаемых беспозвоночных, как фораминиферы — Nodosaria, Ltnticulina, Rotalia, Nummulites; кораллы — Сатеniрога, Fafosites, Alveolites; гастроподы - Turritella, Ampullina, Lymnaea; двустворки — Nucula, Cucullaea, Plicatula, Gryphaea, Modiolus, Cyprina, Diceras, Hippurites, Radiolites; аммониты —Turrilites, Baculines; морские ежи Clypeaster

Жорж Кювье (Cuvier) начал систематически заниматься естест­вознанием с 1795 г., почти одновременно с Ламарком, а в 1802 г. стал профессором сравнительной анатомии в том же Ботаническом саду Парижа, где работал Ламарк. Научная деятельность Ж. Кювье вызы­вала у современников неизменное признание и восхищение. Историю органического мира Кювье расс-матривал совершенно иначе, чем Ла­марк. Он, как и К. Линней, считал, что виды неизменны и по-стоянны. Вместе с тем Кювье видел, что ископаемые разных слоев отличаются друг от друга. Он предложил такое объяснение: отличия ископаемых от слоя к слою связаны с периодическими рево-люциями, после которых старое исчезает и возникает новое; постепенных переходов не существу-ет. Это объяснение сразу приобрело многочисленных сторонников.

Кювье в своих рассуждениях об изменениях органического мира использовал слово «революция» (лат.revolutio— переворот, перест­ройка), реже его эквивалент «катастрофа» (греч. katastrophe — пере­ворот, поворот). Впоследствии его объяснение развития органического мира стали называть теорией катастроф. В дальнейшем понятие «катастрофа» перестали связывать с неизменностью видов, а стали ис­пользовать его в различных сочетаниях, обычно как «неокатастрофизм» — для обїяснения массовых вымираний, особенно значительных на :рубеже ордовика и силура, палеозоя и мезозоя, мезозоя и кайно­зоя.

Кювье был блестящим ученым, и его положительное научное на­следие велико, особен-но в области сравнительной анатомии. Он добыл и проработал огромное количество фактов, кото-рые он согласно свое­му девизу «назвал, классифицировал и описал», и, кроме того, на их основа-нии вывел целый ряд закономерностей и законов. С именем Кювье связан закон корреляции орга-нов заключающийся в том что органы и функции организма взаимосвязаны и составляют целост-ную систему (I принцип Кювье), соответственно приспособленную к определенным условиям су-ществования (II принцип Кювье). На основании закона корреляции он восстановил строение мно-гих ископаемых поз­воночных. Кювье ввел в биологию понятие «план строения», которому подчи-няется разнообразие организмов. Для планов строения он пред­ложил таксономическую единицу «тип». Кювье разработал также це­лостную систематику животных, известных в то время.

Кювье является основоположником палеозоологии позвоночных. Им описаны и реконструированы многочисленные ископаемые позво­ночные Кювье сгруппировал ископаемых и современных позвоночных в четыре фауны: 1) пресмыкающиеся, 2) палеотерии, анаплотерии, 3) млеко­питающие мастодонты, мамонты, мегатерии, 4) современные виды плюс человек. Сравнительно-анатомические и палеонтологические работы Кювье, а также установленные им закономерности были тщательно-учтены Ч. Дарвином и сыграли положительную роль в развитии эволюционного учения.

Становление палеонтологии растений, т. е. палеоботаники, связана с именем французского ботаника Адольфа Броньяра (Broniart), опи­савшего и предложившего первую единую систематику и историю раз­вития ископаемых растений (1828—1838).

Ламарк, Кювье и Броньяр использовали ископаемых для опреде­ления относительного возраста вмещающих пород и реконструкций условий обитания (глубина бассейна, палеоклимат). Они также дава­ли оценку продолжительности существования Земли как планеты.

В России в додарвиновский период первые научные работы по па­леонтологии и стратиграфии принадлежат X. Пандеру, П. М. Языкову, Г. И. Фишеру.

X. Пандер разработал палеонтологически обоснованную стратиграфию кембрия и ордовика окрестностей Петербурга и дал 200 рисунков ископаемых (1830). Он открыл также новую группу иско­паемых — конодонты — получивших большое стратиграфическое зна­чение в современных исследованиях палеозоя. П. М. Языков (1832) впервые палеонтологически обосновал стратиграфию юры и мела По­волжья и ввел русские эквиваленты иностранным терминам и латин­ским названиям, такие, как ярус, брюхоногие, головоногие моллюски, плеченогие. Г. И. Фишер (1837) занимался биостратиграфией и фауной палеозоя и мезозоя Подмосковья. Он впервые описал такие известные ископаемые роды, как фораминиферы — РизиНпа, 51геЫиз; кораллы — Спае1е1ез, На1узНез; двустворки — АтрЫс1оп1а; брахиоподы — СЬо-пзШез и т. д. В 1806 г. Фишер организовал Московское общество ис­пытателей природы (МОИП).

В начале XIX в. в России были изданы первые два учебника: по палеозоологии беспозвоночных — «Конхиология...» (греч. conche— раковина) и палеоботанике — «Сокращенное руководство к система­тическому определению ископаемых растений.», написанные Я. Г. Зембницким (1831, 1833). Зембницкий перевел многие латинские и латинизированные термины; и названия родов и видов, приведя для них русские эквиваленты (например: Ьер1<1ос1епс1гоп — чешуедрев, 5рЬе-портепз — клинокрыл).

Изучение ископаемых в России в XIX в, постепенно приобрело био­логический характер, но биостратиграфические аспекты при этом обя­зательно сохранялись (К. Ф. Рулье, Э. И. Эйхвальд и др.). К- Ф. Рулье (1814—1858) был сторонником изменяемости видов. Изучая ископае­мых Подмосковья, он подчеркивал, что история развития мира живого •связана с историей неживого. Рулье дал первые палеоэкологические и палеоклиматические реконструкции юры Подмосковья.

Э. И. Эйхвальд (1795—1876) собрал и описал коллекцию ископае­мых России, включающую беспозвоночных, позвоночных и растения всего фанерозоя. Он издал книгу о них под названием «Палеонтоло­гия России» на русском и французском языках (1860—1868). Экспо­зиция коллекции Эйхвальда, явившаяся первым единым собранием ископаемых России, была развернута в Петербургском университете, где она находится и в настоящее время. Ценность коллекции была ясна уже современникам, недаром миллионер Пибоди хотел приобрести ее для американского музея.

Дарвиновский этап палеонтологии (середина — конец XIX в.)-Теоретические и практические достижения палеонтологии как науки тесно связаны с общими успехами биологии. К середине XIX в. нату­ралисты-биологи установили много закономерностей в строении и раз­витии живого, в том числе (кроме упомянутых выше): отсутствие резкой границы между животным и растительным миром (Ж. Бюффон); клеточное строение, становление зародышевых листков (X. Пандер); закон соответствия зародышей высших и зародышей низших животных и закон о последовательности закладки признаков в эмбриогенезе от •общих к частным (К. М. Бэр); значение изменчивости и наследствен­ности в выведении новых разновидностей растений и животных и т. д.

Чарльз Дарвин (Darvyn, 1809—1882) приступил к планомерным работам по естествознанию с 1831 г., исполняя в течение пяти лет обя­занности штатного натуралиста на научно-исследовательском корабле «Бигль». Материалы плавания определили направление всех дальней­ших работ Дарвина и легли в основу его учения, названного впослед­ствии теорией эволюции, или дарвинизмом. Эволюция, т. е. процесс исторического развития органического мира, может происходить, как установил Дарвин, только при сочетании трех непременных условий: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Эта триада; условий является целостным движущим фактором эволюции. Так, если предположить, что отсутствует изменчивость, то естественный отбор будет проявлять себя альтернативно: или все уничтожать, как непри­способленное к существованию, или все сохранять, но до определен­ного времени, пока не изменятся условия. В любом случае развития не происходит. В действительности наблюдается непрерывное разви­тие органического мира, выражающееся в появлении и вымирании раз­личных групп организмов, образующих пространственные и временные биоценозы и биоты, определяющие развитие биосферы в целом.

Основные идеи своей теории Ч. Дарвин изложил в записных книж­ках уже в возрасте тридцати лет. Полный развернутый вариант был опубликован спустя двадцать лет, в 1859 г., в книге «Происхождение видов». Для разработки эволюционного учения Дарвин привлек и па­леонтологический материал. Выводы^ к котррьщлрищел Дарвин, мож­но суммировать следующим сйэразом: ~Г) если вид однажды исчезало-он не возникнет вновь__(зако_н_р необратимостиэводюции); 2) более спецйализирбваГнТГая" организация" потомков, лучше приспособленная- к окружающей среде,'приводит ко все более усложненным, формам (при­чина прогрессивной эволюции); 3) определенные организмы могут су­ществовать в определенных условиях,, поэтому ;эвол.1щщя11являе1сяГ.па-своей сути приспособительной, скоррелированной с условиями обита­ния (адаптивная эволюция); 4) расхождение"; или Дивергенция, при­знаков происходит путем расщепления признаков от одной предковой формы (монофилетическая эволюция); 5) в ископаемом состоянии со­храняется незначительное число организмов (неполнота геологической летописи).

Теория Дарвина явилась мощным импульсом к дальнейшим иссле­дованиям в этом направлении, позволившим обосновать, детализиро­вать и раскрыть ряд неизвестных ранее закономерностей, а некоторые заключения в дальнейшем пересмотреть. Но незыблемым осталось основное содержание эволюционной теории, заложенной Дарвином: развитие органического мира осуществляется через триаду: измен­чивость, наследственность, отбор.

Из "современников Дарвина самым настойчивым пропагандистом и защитником его теории стал Т. Г. Хаксли (Нuх1еу, 1825—1895, не­правильная транскрипция — Гексли). И это несмотря на то, что Хакс­ли до работ Дарвина придерживался взглядов Линнея и Кювье о не­изменяемости видов. К научным заслугам Хаксли следует отнести: установление родственных связей между медузами и полипами, дока­зательство происхождения птиц от пресмыкающихся, опровержение гипотезы, что череп позвоночных произошел от видоизмененных позвон­ков, и ряд других научных положений.

Для дарвиновского этапа развития палеонтологии характерно фак­тическое обоснование теоретических основ эволюционной палеонтоло­гии. Во второй половине XIX в. трудилась блестящая плеяда естество­испытателей: В. Вааген, М. Неймайр, В. О. Ковалевский, Л. Долло и др

Особое внимание было обращено на послойное изучение ископаемых-что позволило построить филогенетические ряды развития вымерших животных. Одна из таких работ была проведена В. Ваагеном (Waagen, 1869) по юрским аммонитам. При этом Вааген призывал не путать изменчивость организмов в пространстве (разновидность) с их изменениями во времени (мута­ция, термин Ваагена). Смена мутаций, как считал Ваа­ген, может служить основой зональной шкалы.

Общеизвестны исследования венского палеонтолога и геолога М. Неймайра (1845—1890), принявшего эво­люционную теорию Ч. Дарвина и подкрепившего ее I собственными наблюдениями. «Ни в одной области ес-8 тествознания учению о происхождении видов не суж-дено оказать большего влияния, как в палеонтологии, которая призвана дать историю органической жизни и наблюдать постепенное развитие ее» (Неймайр, 1898, с. 6). Изменяемость видов показана М. Неймайром на раковинах брюхоногих моллюсков, последовательно со­бранных из неогеновых отложений Западной Славонии (Югославия). Он изобразил временной ряд форм рода Ра1исНпа, у которых отчетливо видна как унаследован-ность формы и скульптуры при переходе от одной фор­мы к другой, так и резкое отличие крайних членов это­го ряда (рис. 2). Причиной изменчивости М. Неймайр считал влияние окружающей среды.

В России одним из первых ученых, воспринявших учение Ч. Дарвина, был В. О. Ковалевский (1842— 1883), который использовал палеонтологические данные для подтверждения дарвиновской теории. Объектом ис­следования В. О. Ковалевского явились ископаемые ко­пытные, при изучении которых затрагивались проблемы морфофункционального анализа скелетных остатков, выявлялись связи между строением скелета животного со средой обитания, закладывались основы науки, позд­нее названной «палеоэкология».

В. О. Ковалевский создает новую классификацию копытных, доказывает их происхождение от общего предка, устанавливает принцип радиации. Во всех его исследованиях вопросы о факторах эволюции рассмат­ривались с точки зрения естественного отбора. В. О. Ко­валевский является основателем новой, научной пале­онтологии, его методы анализа ископаемого материала положены в основу достижений эволюционной палеон­тологии.

Последователем В. О. Ковалевского в области пале­онтологии позвоночных был бельгийский исследователь Л. Долло (1857—1931), убежденный дарвинист. Одна из его работ — «Законы эволюции» (1893) — содер­жала теоретические обобщения, развивавшие эволю ционную палеонтологию и подкреплявшие учение Дарвина. Л. Долло сформулировал мысль о прерывистости эволюции, т. е. о наличии в ходе развития резких скачков. Он пояснил свою мысль следующим образом. Увеличение длины тела позвоночных может идти как за счет вытягивания отдельных позвонков, так и за счет возрастания числа позвонков. Во втором случае постепенность исключена, возможно лишь скачкообразное развитие. Вторая, высказанная Л. Долло закономер­ность, касается ограниченности эволюции и сводится к тому, что орга­низм после прохождения определенного цикла непременно вымирает. Широкому кругу естествоиспытателей Л. Долло известен как автор закона о необратимости эволюции, т. е. о невозможности возврата по­томков к состоянию, характерному для предков. Впоследствии появи­лись факты, подтвердившие возможность частичного возврата к предковому состоянию.

После организации в 1882 г. Геологического комитета, во главе которого стал выдающийся геолог и палеонтолог А. П. Карпинский, было начато систематическое изучение геологического строения тер­ритории России. Исследования на юге России и в Сибири положили начало накоплению отечественного материала по ископаемым позво­ночным.

Последарвиновский этап палеонтологии (XX в.). Теория Дарвина явилась основой эволюционной палеонтологии и привела к тому, что у ископаемых стали рассматривать всевозможные аспекты развития, начиная от индивидуального развития особи и кончая историческим развитием органического мира и биосферы в целом. Несмотря на со­временные достижения палеонтологии, молекулярной биологии, гене­тики, цитологии, три основных положения учения Ч. Дарвина (измен­чивость, наследственность, отбор) остаются незыблемыми.

Выдающаяся роль в становлении отечественной эволюционной па-леонтологии принадлежит А. А. Борисяку (1872—1944), крупнейшему ученому— палеонтологу и геологу, одному из организаторов науки в СССР, превосходному педагогу.

Научная деятельность А. А. Борисяка в области палеонтологии была посвящена изучению различных групп палеогеновых — четвер­тичных млекопитающих: копытных (носороги, «индрикотериевая» фау­на Казахстана, лошади, халикотерии), хоботных, пещерных медведей, моржей и других из разных районов страны.

На протяжении всей жизни А. А. Борисяк последовательно отстаи­вал взгляд на палеонтологию как на самостоятельную биологическую науку, а не только как на «служанку геологии» (палеонтологический метод), что нашло отражение в его научной, научно-организационной и учебно-организационной работе. В различные периоды жизни он тру­дился в Геологическом комитете, преподавал на кафедре палеонтоло­гии (1898—1899), а позднее на кафедре исторической геологии (1911— 1930) Ленинградского горного института, основал и руководил Пале­онтологическим институтом АН СССР (1930—1944) и кафедрой пале­онтологии Московского университета (1939—1944). Педагогическая работа А. А. Борисяка неразрывно связана с созданием учебников по палеонтологии и исторической геологии, получивших широкое призна­ние и выдержавших несколько изданий.