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).