ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПАЛЕОНТОЛОГИИ
Природа фоссилий интересует человека давно. Размышления о их происхождении, попытки классификации принадлежат еще Аристотелю, который подразделял животных на позвоночные ("с кровью") и беспозвоночных ("без крови"). Среди беспозвоночных им выделились моллюски, ракообразные, насекомые, в состав которых включались и черви. Актинии, морские звезды и губки Аристотель относил к растениям и называл зоофитами. Он впервые предположил, что жизнь самозарождается из неорганической материи," считал, что новые жизненные формы возникают в процессе постепенного накопления качественно новых изменений в процессе индивидуального развития Эти представления античного естествоиспытателя были использованы создателями теории эволюции органического мира много столетий спустя.
Однако взглядам Аристотеля была свойственна определенная двойственность. Так, он полагал, что биологические процессы изначально носят целесообразный характер. Впоследствии эти взгляды Аристотеля были положены в основу реакционной теории креационизма, сторонники которой утверждали, что источником целесообразности в мире является бог.
Золотой век античной науки сменился периодом господства феодально-церковной схоластики. Только во второй половине XV в., в
эпоху Возрождения начался новый этап в развитии естественных наук, в том числе и палеонтологии. Титан науки, техники и искусства
этой эпохи Леонардо да Винта (1452-1519 гг.) рассматривал окаменелости как остатки морских животных. Он считал, что горные породы с окаменелостями образовались на морском дне, а потом внутренние силы 3емли превратили море в сушу и смяли осадки с окаменелостями в складки. Эту точку зрения разделяли и некоторые другие исследователи в Италии и Франции.
Ошибочно было бы полагать, что во времена Возрождения материалистические представления, развиваемые отдельными исследователями, повсеместно утвердились и были общепризнанными. Значительно позднее, в XVIII в., еще существовало мнение о том, что окаменелости являются только "игрой природы", своеобразными "фигурными камнями", которые возникли под воздействием "пластических сил".
В появлении различных взглядов на окаменелости отразились также верования народов. Так, в XVIII в. распространились представления, согласно которым фоссилии считались остатками живых существ, погибших во время всемирного потопа. Следуя этому учению, швейцарский ученый И. Шейхцхер (1672-1733 гг.) описал остатки кайнозойской саламандры как остатки человека, также погибшего во время потопа. В тот период полагали, что Земля и ее обитатели существуют всего около 6000 лет.
Большую роль в формировании материалистического мировоззрения в XVIII в. сыграл наш соотечественник M.В. Ломоносов (1711 — 1765 гг.). Он отвергал представление о потопе и доказывал, что осадочные горные"породы" образовались в морях прошлого, о чем свидетельствуют остатки морских животных.
М.В. Ломоносов считал, что смена периодов на Земле обусловливалась наступлением и отступлением моря на сушу. Он, в отличие от многих авторитетов того времени, полагал, что история Земли насчитывает не менее 4—5 млрд. лет. М.В. Ломоносов содействовал открытию в Москве университета, первого крупного научного центра и России. Первые палеонтологические сборы в нашей стране поступали на хранение в Кунсткамеру, учрежденную в 1718 г. по приказу Петра I. Кунсткамера стала родоначальницей естественно - исторических музеев, в том числе и Палеонтологического музея АН СССР.
Большое значение для развития науки имели труды шведского
естествоиспытателя Карла Линнея (1707—1778 гг.). Линней разделял всю природу на три царства: минералов, растений и животных,
а царство животных в свою очередь на шесть классов (млекопитающих, птиц, земноводных, рыб, насекомых, червей). Классы делились
на роды, роды — на виды, виды — на разновидности. Этим ученым описано свыше 4000 видов животных и около 10 000 видов растений. Он
допускал изменяемость видов растений и животных под воздействием
внешней среды и в результате скрещивания.
Идея об изменяемости видов, о возможности превращения одних видов в другие высказывалась такими известными учеными, как Ж. Бюффон (1707-1788 гг.) и П.С. Паллас (1741-1811 гг.). Ж. Бюффон полагал, что нег резкой границы между животными и растениями, допускал существование между отдельными видами переходных форм. П. Паллас предлагал изображать связь между видами |» форме древовидных разветвлений, подчеркивал родственную близость между вымершими и ныне живущими организмами.
К началу Х1Х в палеонтология накопила большой фактический материал и оформилась как самостоятельная естественно-научная дисциплина. Говоря о становлении палеонтологической науки, следует упомянуть об английском инженере и геологе У. Смите (1769-1839 гг.), Французских биологах Ж.Б. Ламарке (1744-1829 гг.) и Ж. Кювье (1769-1832 гг.).
У. Смит, занимаясь геологическими и топографическими исследованиями на Британских островах, впервые попытался использовать окаменелости для сопоставления (корреляции) геологических разрез и выявления возраста содержащих их горных пород. Он сформулировал основной принцип стратиграфии — раздела геологии, целью которого является определение последовательности формирования отложений. Этот принцип гласит, что одновозрастные отложения содержат одинаковые окаменелости. Впервые для Британских островов была установлена последовательность напластования осадочных пород; У. Смит выделил 23 слоя, каждому из которых было дано собственное название в основном по типичному местонахождению (лондонская глина) или по характерной горной породе (мел, карбон). Нанося выходы пород на топографическую карту, У. Смит закрашивал каждый слой определенным цветом. Таким образом, в основу первой геологической карты Англии и Шотландии был положен стратиграфический принцип, используемый и в современном геологическом картировании. Палеонтология благодаря работам этого исследователя тесно соединилась с геологией, оставаясь, тем не менее, наукой биологической.
Биологические основы палеонтологии закладывались трудами Ж.Б. Ламарка и Ж. Кювье. Ж.Б. Ламарк, отрицал идею неизменности и постоянства видов, доказывал, что происходит их медленное и постоянное изменение, в связи с чем между отдельными видами существуют постепенные переходы. Он создавал свою систему органического мира, которая охватывала большее количество органических объектов, чем система К. Линнея: позвоночных и беспозвоночных животных делил на 16 классов, размещающихся на шести ступенях — от инфузорий и полипов до птиц и млекопитающих. Смену простых организмов более сложными этот ученый связывал с врожденным внутренним стремлением животных к совершенствованию. Такое стремление могло замедляться или ускоряться под воздействием окружающей среды. Он впервые сформулировал „закон наследственности: все, что было приобретено или потеряно организмом в процессе индивидуального развития, передается потомству. Ж.Б. Ламарк известен также как крупнейший специалист по ископаемым кайнозойским (палеогеновым) моллюскам окрестностей Парижа. Он впервые в истории палеонтологии на основании изучения состава моллюсков высказал предположение о глубине бассейна и изменении климатических обстановок в течение палеогена.
В отличие от Ж.Б. Ламарка, его современник, крупнейший зоолог и палеонтолог Жорж Кювье, был ярким выразителем идеи неизменности видов. Кювье систематизировал морфологические представления своего времени и по плану строения разделил всех животных на четыре типа: позвоночные (нервная система состоит из головного и спинного мозга), моллюски (имеются нервные узлы и отходящие от них нервы), членистые* (нервная система в виде двойной нервной цепочки), лучистые (радиальное расположение нервных стволов). Анатомическому изучению Ж. Кювье подвергал органы кровообращения, дыхания, размножения, что позволило ему убедиться в правильности подразделения животных на четыре группы. Он был добросовестным и тщательным исследователем, и поэтому, изучая позвоночных кайнозоя в Парижском бассейне, не мог не отметить, что различные слои земной коры содержат костные остатки, отличающиеся друг от друга, фактические данные противоречили его представлениям о неизменности видов. Пытаясь увязать эти противоречия, Ж. Кювье сформулировал теорию катастроф, или катаклизмов: в органическом мире Земли происходили внезапные, скачкообразные изменения, вызывавшиеся катастрофами, которые захватывали обширные участки, но не были глобальными. В истории Земли он насчитывал три крупных катаклизма (последний из них по времени - библейский потоп). Несмотря на то, что теоретические представления Ж Кювье были реакционными даже для своего времени, этот ученый пошел в науку как создатель сравнительной анатомии, как крупнейший исследователь кайнозойских млекопитающих Западной Европы.
В России идеи изменяемости видов развивались X. Пандером (1794— IH65 гг.), которого Ч. Дарвин считал своим предшественником. X. Пандер опубликовал геологическое описание окрестностей Петербурга, сопроводив его изображениями палеозойских окаменелостей, описал коллекции силурийских и девонских рыб, впервые выделил конодонтов (см. далее).
Громадное влияние на дальнейшее развитие эволюционной палеонтологии имели труды академика Петербургской академии наук К. Бэра (1792—1876 гг.), основоположника сравнительной эмбриологии. Изучая зародышей позвоночных, К. Бэр установил следующий закон: зародыши высших животных напоминают зародышей низших организмов. Благодаря выявлению этой закономерности эмбриология совместно с палеонтологией и сравнительной анатомией стала источником доказательства эволюции жизни.
Крупнейшим российским ученым эволюционистом был профессор К.Ф. Рулье, читавший в Московском университете курс палеонтологии. Им заложены основы экологического направления в зоологии и палеонтологии, много внимания уделено стратиграфии юрских сложений Подмосковья.
Эволюционное учение было оформлено английским натуралистом Ч. Дарвином (1809-1882 гг.) в его труде "Происхождение видов путем естественного отбора". Современная синтетическая теория эволюции имеет в основе следующие положения, сформулированные и доказанные Ч. Дарвином: 1) для всех организмов характерна изменчивость признаков и свойств под воздействием условий окружающей среды; 2) размножение особей вида происходит в геометрической прогрессии, но до взрослого состояния доживает незначительная их часть, большинство погибает в результате "борьбы за существование" — естественного отбора.
Таким образом, Ч. Дарвин полагал, что естественный отбор — это основной механизм эволюции, развития жизни. Во времена Ч. Дарвина биология не располагала современными методиками изучения клетки и ее структур, поэтому в его теории оставался недоказанным механизм передачи признаков по наследству; в настоящее время механизм наследственных изменений организма изучает генетика. Великий ученый большое значение придавал палеонтологическим данным. Он впервые высказал предположение о неполноте палеонтологической летописи и сформулировал закон о необратимости эволюции.
Большую роль в распространении идей дарвинизма в Западной Европе сыграли такие палеонтологи, как Т.Г. Гексли (1825—1895 гг.), М. Неймайр (1845-1890гг.). Луи Долло (1857-1931 гг.), а в России - братья В.О. и А.О. Ковалевские, А.П. Карпинский (1846/47-1936 гг.), Н.И. Андрусов (1861-1924 гг.), К.А. Тимирязев (1868-1928 гг.), А.А. Борисяк (1872-1944 гг.), А.П. Павлов (1854-1929 гг.) и др. Особенно широко развернулись палеонтологические исследования в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции. Организатором палеонтологии в нашей стране с полным правом можно считать академика А.А. Борисяка, по инициативе которого создан Палеонтологический институт АН СССР, возглавляемый им с 1930 по 1944 гг. В палеонтологии А.А. Борисяк выделял три основных направления: изучение формы (морфологию), проблему вида (систематику), проблему взаимоотношений организма и среды (палеоэкологию).
В 1919 г. были созданы кафедры палеонтологии в Московском и Ленинградском университетах, а позднее - и в Томском. В настоящее время палеонтологические исследования сосредоточены в институтах Академии наук СССР, в системе Министерства геологии СССР, министерствах угольной, нефтяной и газовой промышленности. Успешно развиваются палеонтологические исследования в нашей стране и в высшей школе — на кафедрах университетов, горных институтов, в педагогических институтах. Большую роль в координации палеонтологических исследований играет Всесоюзное палеонтологическое общество, проводящее ежегодные сессии. Палеонтологи широко привлекаются к решению геологических задач в рамках межведомственного стратиграфического комитета СССР (МСК СССР). Результаты палеонтологических исследований в СССР публикуются в периодическом "Палеонтологическом журнале", в трудах сессий Палеонтологического общества, специальных совещаний и т.д.
Всесоюзное палеонтологическое общество является коллективным членом Международной ассоциации палеонтологов, включенной в Международный союз геологических наук. Накопление огромного фактического материала требует его обобщения. В связи с этим во многих странах мира были опубликованы сводки по палеонтологии (Франция, Канада, Австрия). В СССР опубликовано 15-томное издание "Основы палеонтологии" под редакцией академика Ю.А. Орлова. В 1967 г. этот труд был удостоен Государственной премии СССР.
ОРГАНИЗМ И СРЕДА
Взаимоотношения организма и среды в геологическом прошлом являются предметом палеоэкологии. Все организмы на Земле группируются в сообщества, которые называются биоценозами. Иными словами, биоценоз — это комплекс организмов, живущих совместно при определенных факторах среды. В результате сложных взаимоотношений между организмами и средой создается подвижная саморегулирующаяся система, которую академик В.Н. Сукачев, известный советский ботаник, предложил назвать геобиоценозом. Таким, образом, биоценоз представляет собой единицу биосферы Земли. Каждый организм, входящий в состав биоценоза, занимает определенную кологическую нишу, т.е. определенное место в окружающей среде. Территория, на которой развит биоценоз, называется биотопом. Организмы, образующие биоценоз, по-разному реагируют на изменения условий среды - солености, температуры, давления и т.д. Они могут гуществовать либо в широком диапазоне изменяющихся условий, либо в строго заданных рамках. В зависимости от этого выделяются определенные группы:
Фактор Организм
Глубина бассейна........................... эврибатный, стенобатный
Соленость.......................................... эвригалинный, стеногалинный
Температура........................................ эвритермный, стенотермный
В первом случае прибавляется приставка эври (греч. eurys - широкий), во втором — приставка стено (греч. stenos - узкий). Например, стеногалинные организмы — это те, которые не переносят изменения солености и т.п. Если для существования организма предпочтителен какой-то определенный фактор, то добавляется суффикс — фильный (от греч. fileo — люблю) или фобный (от греч. fobos - страх).
Условия обитания животных на суше.Пространства суши занимают около трети поверхности нашей планеты. Условия жизни на суше крайне разнообразны. Распределение жизненных форм зависит здесь главным образом от климата. На суше обитают многие растения (подавляющее большинство), позвоночные животные (в том числе множество высших позвоночных), многие типы и классы беспозвоночных, о которых подробно будет рассказано далее. К беспозвоночным, живущим на суше, относятся черви, насекомые, легочные брюхоногие моллюски и т.д. К жизни в пресноводных водоемах приспособились некоторые губки, гидроидные полипы, двустворчатые и брюхоногие моллюски.
Температура окружающей среды обусловливает скорость индивидуального развития, продолжительность жизни. На суше температура резко колеблется, и у животных вырабатываются определенные приспособления, помогающие избегать губительного влияния как повышения, так и понижения температур. У многих животных температура тела связана с температурой среды; это холоднокровные животные — рыбы, земноводные, пресмыкающиеся. Только теплокровные животные — птицы и млекопитающие - обладают постоянной температурой тела. Для сохранения влаги в теле животные имеют различные приспособления.
Растения суши также могут служить показателями климатических условий (температура, влажность). Первая позднесилурийская наземная растительность была влаго- и теплолюбивой, затем она перекочевала в более сухие и холодные участки суши.
Распределение жизни в Мировом океане. Для решения проблем геологии ископаемые морские животные имеют основное значение, поэтому следует несколько подробнее остановиться на характеристике Мирового океана.
Вблизи берегов континентов отчетливо выражена относительно ровная поверхность дна мелководья, окаймляющая край континента. Это материковая, отмель, или шельф. Резким перегибом профиля шельф отделяется от зоны дна с крупными уклонами — материкового склона. Материковый склон заканчивается на глубине около 4000м, а ниже до глубины 4000 м простирается наклонная равнина, или материковое, подножье, которое сменяется ложем Мирового океана. Последнее отделяется от материкового подножья узкой впадиной — глубоководным желобом.
Рельеф океанического ложа очень неровный. Он состоит из крупных понижений (котловин) и поднятий (хребтов и возвышенностей). Вершины подводных хребтов могут подниматься над уровнем океана в виде островов. В срединной части Атлантического, Индийского и Ледовитого океанов выделяются крупные широкие поднятия дна с сильно расчлененным рельефом — это срединные океанические хребты (в Тихом океане хребет смещен в стороны американского континента, поэтому уже не является собственно срединным).
Таким образом, дно Мирового океана четко делится на следующие зоны: 1) материковая отмель (шельф), материковый склон и материковое подножье, образующие в совокупности подводную окраину материка; 2) переходная зона — это островные дуги и глубоководные желоба; 3) ложе океана — комплекс океанических котловин и поднятий; 4) срединно-океанические хребты.
В толще вод Мирового океана и на поверхности его сложно расчлененного дна обитает множество животных и растений. В настоящее время в океане насчитывается более 160 тыс. видов рыб, 15 тыс. видов одноклеточных и простейших, 5 тыс. видов губок, 9 тыс. видов кишечнополостных, 7 тыс. видов червей, более 100 тыс. видов змей, черепах, млекопитающих (китообразных и ластоногих) и т.д. Среди растений главнейшими являются водоросли. С океаном связана жизнь множества птиц.
Все разнообразие фауны и флоры Мирового океана по образу жизни делится на три группы: планктон, нектон, бентос (рис. 2). Планктону принадлежит самая значительная группа организмов: она слагается микроскопическими растительными и животными организмами, свободно переносимыми током воды. Растительный планктон называется фитопланктоном.Он создает основную массу органического вещества — это продуцент океана. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли. Максимальная глубина его распространения — 100 м.
Зоопланктон питается, фитопланктоном, т.е. принадлежит к группе консументов, потребителей органического вещества. Среди зоопланктона много микроскопических рачков, червей, медуз и других животных. В планктонный биоценоз входят также икра и личинки некоторых рыб, личинки губок, кишечнополостных, моллюсков, иглокожих. Личинки кораллов ведут планктонный образ жизни от 4 до 23 сут., иглокожих от 30 до 60 сут. и т.д. Зоопланктон, в отличие от фитопланктона, может активно плавать, однако, это активное перемещение осуществляется лишь на небольшие расстояния. Он способен также к вертикальным передвижениям в толще океанических вод. Морские течения переносят планктонные организмы на значительные расстояния.
Группа активно плавающих животных объединяется под названием нектона: это рыбы, китообразные, кальмара и осьминоги, морские змеи и некоторые птицы (пингвины).
Рис. 2. Схема строения дна океана и распределения морских организмов: 1 - гранитный слой; 2 - базальтовый слой; 3 - осадочные породы; 4 — современные рыхлые осадки; 5 — бентос (а — прикрепленный, б — подвижный) ; 6 — фито и зоопланктон; 7 — нектон; 8 — глубоководный желоб; I—III— зоны: /— хорошей освещенности, //— сумеречная, ///— полного мрака
К группе бентоса относятся обитатели дна океана. Способы жизни бентоса разнообразны. Одни бентосные организмы способны передвигаться по дну (многие членистоногие, моллюски, морские ежи, звезды и т.д.), другие ведут прикрепленный образ жизни (кораллы, мшанки, плеченогие, губки, водоросли).
Как же распределяются эти группы организмов в толще вод океана? Бентосные организмы как в прошлом, так и ныне, приурочены в основном к материковой отмели, или шельфу, т.е. обитают на глубине от 0 до 200 м (см. рис. 2). Материковый склон и материковое подножие, которым соответствует батиальная область, или батиаль (от 200 до 3000 м), бедны бентосом. Исследования океанов, проводимые в последние десятилетия, показали, что значительное количество современного бентоса приурочено к глубоководным желобам (~ 6000 м), или к ультраабиссали. Это губки, одиночные кораллы двустворчатые и брюхоногие моллюски, некоторые ракообразные и иглокожие (морские лилии, морские звезды, змеехвостки и т.д.). Интересно отметить, что в бентосе ультраабиссали отсутствуют водоросли. Условия жизни в абиссальной и ультраабиссальной областях очень своеобразны: обитатели этих зон океана приспособлены к отсутствию света, высоким давлениям и довольно низким концентрациям органического вещества. Ископаемые обитатели ультраабиссали пока не известны.
Вся толща вод Мирового океана получила название пелагиали. Здесь обитают планктонные и нектонные организмы. В зависимости от температуры поверхностных слоев воды выделяются тропическая, или экваториальная область, к которой с ^севера прилегает бореальная область, а с юга - нотальная. У северного полюса находится арктическая область, у южного - антарктическая.
Особо следует остановиться на органическом мире островов и его особенностях. Типичные океанические острова расположены в цен-i тральных частях океана. Они имеют вулканическое происхождение (острова западной части Тихого океана). Нередко, привлеченные повышенным тепловым потоком, на склонах вулканического острова поселяются организмы, образующие кольцевой риф, или атолл.
Материковые острова расположены вблизи континентов и по геологическому строению тесно связаны с ними. Некоторые из них "откололись" от континента в результате тектонических движений (Мадагаскар, Шри-Ланка, Новая Земля, архипелаг Северной Земли). В этом случае растительный и животный мир постепенно обедняется. Океанические острова и островные дуги заселяются через океанические пространства. Способы "доставки" растений и животных на вулканические острова разнообразны: это морские и воздушные течения, штормы и ураганы, "собственное активное передвижение", а в антропогене — деятельность человека.
ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ Ч. ДАРВИНА:
1) Наследственная изменчивость — основа эволюционного процесса;
2) Стремление к размножению и ограниченность средств жизни;
3) Борьба за существование — основной фактор эволюции;
4) Естественный отбор как результат наследственной
изменчивости и борьбы за существование.
Дата добавления: 2019-12-09; просмотров: 383;