Палеонтология и ее основные задачи.

Палеонтология - наука о древней жизни, т.е. это биологическая наука, которая изучает органический мир геологических эпох и закономерности его исторического развития. На основании изучения остатков древних организмов определяют относительный возраст осадочных толщ земной коры, восстанавливают физико-географические условия прошлых геологических периодов, условия образования полезных ископаемых.

Поскольку палеонтология является биологической наукой, для овладения ею необходимо знание основ зоологии и ботаники. Палеонтология тесно связана с исторической геологией, с общей геологией, геологическим картированием, поисками и разведкой различных полезных ископаемых. «Стержнем гео- логии» по выражению академика Б.С.Соколова «является геохронология». Как известно, возраст Земли (абсолютный) составляет 4,5 млрд. Лет. И почти на всем этом гигинтском интервале шкала геологического времени составлена в соответствии с эволюцией живых организмов - от цианобактерий и низших водорослей до высокоорганизованных позвоночных.

В геохронологической шкале выделяются две неравные части: криптозой (время скрытой жизни), длившийся около 4 млрд. лет и фанерозой (время явной жизни), абсолютная продолжительность которого составляет примерно 570 млн.лет. Наиболее полно исследована фанерозойская история Земли.

Криптозой подразделяется на архей и протерозой, которые считаются эрами, хотя абсолютная их продолжительность в 4 -5 раз превышает продолжительность эр в фанерозое. Поздний протерозой именуется рифеем. Завершается криптозой периодом, который получил название венда, его абсолютная продолжительность составляет 100 - 110 млн. лет.

В фанерозое выделяются 3 эры: палеозойская, мезозойская и кайнозойская (снизу вверх).

По объектам изучения палеонтология подразделяется на палеозоологию и палеоботанику.

Палеозология изучает остатки беспозвоночных и позвоночных животных, палеоботаника - остатки древних растений.

Поскольку многие изучаемые органические остатки имеют очень маленькие размеры - микроны (споры, пыльца растений, остракоды, фораминиферы) их изучают с помощью микроскопов (бинокулярных, поляризационных и электронных).

Исследованием микроорганизмов занимается микропалеонтология.  

Примеры использования знаний палеонтологии. Пример первый. В бассейне р. Колымы геологи описали чередующиеся выходы песчаников, сланцев, пластов углей. Породы имели углы падения 28 – 32^o, азимут падения СВ. Необходимо было выяснить, повторяется ли в разрезе один и тот же пласт угля, смятый в складки или в разрезе имеется несколько разновозрастных пластов. Тщательное изучение растительных остатков в угольных пластах, моллюсков в песчаниках и сланцах позволили установить, что породы залегают моноклинально и с запада на восток древние пласты угля сменяются более молодыми. Это дало возможность правильно оценить перспективы угленосности района. Другой пример. На юге Оренбургской области распространены меловые отложения (Акбулак, Меловой Сырт). Под микроскопом мел состоит из мелких раковинок фораминифер. О чем это говорит геологу? О том, что меловые отложения сформировались в теплом море, где годовая температура была не ниже 20⁰С. Море было мелководным, т.к. наряду с фораминиферами в меловых отложениях обнаружены крупные раковины двустоворчатых моллюсков (род Jnoceramus). Эти моллюски вели придонный образ жизни, что и позволило установить глубину бассейна.

 

Объекты палеонтологии

Палеонтология изучает сохранившиеся в ископаемом состоянии остатки животных и растений. Их называют окаменелости или фоссилии (fossilia). К окаменелостям относят также следы жизнедеятельности организмов (следы ползания, сверления).

Процесс окаменения (фоссилизации) очень сложный. В последние годы его часто называют процессом биоминерализации. Развитие биоминерализации в геологическом прошлом изучают с помощью аналитических химических методов, т.е. палеонтология в какой-то мере и экспериментальная наука.

В настоящее время известно около 30 минералов, которые образуются организмами. Эти минералы не могут формироваться и длительно существовать вне органической среды.

Важной особенностью биоминерализации является преобладание среди ее продуктов кальцийсодержащих минералов.

Каковы же объекты изучения палеонтологии?

 Наиболее часто в ископаемом состоянии встречаются скелеты и их части, внутренние и внешние ядра, отпечатки, следы жизни или биоглифы.

Внутреннее ядро представляет собой слепок внутренней полости раковины, заполненной горной породой.

Внешние ядра возникают после разрушения раковины, когда на месте створок образуются полости, которые затем заполняются осадком.

Остатки растений, стволы, листья, плоды и семена часто встречаются в углефицированном состоянии.

Одной из своеобразных форм сохранности являются включения насекомых, цветов, плодов в янтаре.

Редкие, уникальные формы сохранности позволяют палеонтологу сделать выводы об условиях обитания тех или иных организмов.

Фоссилии встречаются преимущественно в осадочных горных породах - песках, песчаниках, глинах, аргиллитах, алевролитах, известняках, мергелях. В метаморфических породах (сланцах, мраморах) сохранность фоссилий хуже.

Обнаружены органические остатки и в вулканогенных породах - туфах, лавах, туфопесчаниках. Встречаются фоссилии в бокситах, углях, медноколчеданных рудах.

Собирают окаменелости в естественных и искусственных обнажениях - береговые обрывы, стенки карьеров, ж/д и шоссейные выемки, керн буровых скажин, образцы из шурфов, штолен, шахт и других горных выработок.

При сборах фоссилий совершенно необходимо с помощью топографической карты определить точное местоположение находки. Кроме того, надо точно указать в каком слое содержались окаменелости. При описании естественного или искусственного обнажения делают зарисовку слоев и указывают специальными значками, где обнаружены фоссилии.

Собранные окаменелости подвергаются перед определением технической обработке или препарированию. Препарирование производится различными способами в зависимости от характера образцов и степени их сохранности. Существуют следующие способы препарировки: 1) механическая - с помощью молотка, зубила и воды ископаемые органические остатки освобождаются от лишней породы; 2) химическая - с применением щелочей и кислот; 3) путем прокаливания и быстрого охлаждения.

Применяются также рентгеноскопия для обнаружения частей скелета. Многие ископаемые организмы изучаются в шлифах и пришлифовках. Микроскопические организмы (фораминиферы, радиолярии, остракоды, диатомовые водоросли, споры и пыльца растений) извлекаются из породы различными методами в каждом конкретном случае. Порода с фораминиферами или остракодами подвергается раздроблению, многократному промыванию и высушиванию, после чего раковинки отбираются иглой под бинокуляром и помещаются в камеры Франке. Панцири диатомовых водорослей извлекаются путем отмучивания или применения тяжелых жидкостей.

Для извлечения спор и пыльцы растений образцы пород размельчаются и размачиваются в чистой воде или с добавлением кислот или щелочей, после чего с помощью тяжелых жидкостей органические остатки отделяются от неорганических.