ההיסטוריה של התפתחות הפלנטה שלנו נחקרת על ידי כמעט כל המדעים, ולכל אחד יש שיטה משלו. פליאונטולוגיה, למשל, מתייחסת למדע שחוקר תקופות גיאולוגיות עברו, את עולמן האורגני ואת הדפוסים המתרחשים במהלך התפתחותו. כל זה קשור קשר הדוק לחקר העקבות שהשתמרו של בעלי חיים עתיקים, צמחים, פעילותם החיונית במאובנים מאובנים. עם זאת, לכל מדע רחוקה מלהיות שיטה אחת לחקור את כדור הארץ, לרוב הן קיימות כמערכת של שיטות, ומדע הפליאונטולוגיה אינו יוצא מן הכלל.
Science
כדי לנווט טוב יותר בטרמינולוגיה, לפני היכרות עם השיטה הפליאונטולוגית, יש צורך לתרגם את השם המורכב של מדע זה מיוונית. הוא מורכב משלוש מילים: פלאיוס, אונטו ולוגו - "עתיק", "קיים" ו"הוראה". כתוצאה מכך, מתברר כי מדע הפליאונטולוגיהמשחזר, מבהיר, חוקר את התנאים שבהם חיו צמחים ובעלי חיים שנכחדו זה מכבר, בוחן כיצד התפתחו יחסים אקולוגיים בין אורגניזמים, כמו גם את הקשר בין אורגניזמים קיימים לבין הסביבה האביוטית (האחרון נקרא אקוגנזיס). השיטה הפליאונטולוגית של חקר דרכי ההתפתחות של כוכב הלכת נוגעת לשני חלקים של מדע זה: פליאובוטניה ופליאוזוולוגיה.
האחרון בוחן את העבר הגיאולוגי של כדור הארץ דרך עולם החי שהתקיים באותם תקופות ומחולק, בתורו, לפלאוזוולוגיה של בעלי חוליות ולפלאוזוולוגיה של חסרי חוליות. כעת נוספו כאן גם קטעים מודרניים חדשים: פליאוביוגוגרפיה, טפונומיה ופליאואקולוגיה. השיטה הפליאונטולוגית של חקר כדור הארץ משמשת בכל. פליאואקולוגיה היא מדור החוקר את בית הגידול והתנאים בו עם כל מערכות היחסים של אורגניזמים מהעבר הגיאולוגי הרחוק, השינויים שלהם במהלך ההתפתחות ההיסטורית בלחץ הנסיבות. טפונומיה חוקרת את מצב המאובנים של אורגניזמים בדפוסי הקבורה שלהם לאחר מותם, כמו גם את התנאים לשימורם. פליאוביוגרפיה (או פליאוביוגוגרפיה) מציגה את התפוצה של אורגניזמים מסוימים בהיסטוריה של העבר הגיאולוגי שלהם. כך, מסתבר שהשיטה הפליאונטולוגית היא חקר תהליך המעבר של שרידי צמחים ובעלי חיים למצב מאובנים.
צעדים
שימור אורגניזמים מאובנים בסלעי משקע בתהליך זה מכיל שלושה שלבים. הראשון הוא כאשר שאריות אורגניות מצטברותכתוצאה ממוות של אורגניזמים, פירוקם והרס של השלד והרקמות הרכות מפעולת החמצן והחיידקים. אתרי ההריסה צוברים חומר כזה בצורה של קהילות של אורגניזמים מתים, והם נקראים thanatocenoses. השלב השני בשימור אורגניזמים מאובנים הוא קבורה. כמעט תמיד נוצרים תנאים שבהם ה- thanatocenosis מכוסה במשקעים, מה שמגביל את הגישה לחמצן, אבל תהליך ההרס של אורגניזמים נמשך, מאחר שחיידקים אנאירוביים עדיין פעילים.
הכל תלוי בקצב הקבורה של השרידים, לפעמים השקיעה נעה במהירות, והקבורה משתנה מעט. קבורות כאלה נקראות טפוצנוזיס, והשיטה הפליאונטולוגית חוקרת זאת בהשפעה גדולה הרבה יותר. השלב השלישי בשימור אורגניזמים מאובנים הוא מאובן, כלומר תהליך הפיכת משקעים רופפים לסלעים מוצקים, שבהם שרידים אורגניים הופכים בו זמנית למאובנים. זה קורה בהשפעת גורמים כימיים שונים, החוקרים את השיטה הפליאונטולוגית בגיאולוגיה: תהליכי ההתאבנות, התגבשות מחדש והמינרליזציה. ומכלול האורגניזמים המאובנים כאן נקרא אוריקטוצנוזיס.
קביעת גיל הסלעים
השיטה הפליאונטולוגית מאפשרת לקבוע את גיל הסלעים על ידי בחינת המאובנים של שרידי בעלי חיים ימיים שנשתמרו בתהליך ההתאבנות והמינרליזציה. כמובן, אי אפשר בלי לסווג את סוגי האורגניזמים העתיקים. הוא קיים, ובעזרתו חוקרים אורגניזמים פרהיסטוריים המצויים במסת הסלע. הלימוד מתקייםהעקרונות הבאים: האופי האבולוציוני של התפתחות העולם האורגני, השינוי ההדרגתי בזמן של קומפלקסים בלתי חוזרים של אורגניזמים מתים ובלתי הפיך של התפתחות העולם האורגני כולו. כל מה שניתן ללמוד בעזרת שיטות פליאונטולוגיות נוגע רק לתקופות גיאולוגיות שחלפו מזמן.
בעת קביעת דפוסים, יש צורך להיות מונחה על ידי ההוראות החשובות ביותר המספקות שימוש בשיטות כאלה. ראשית, בתצורות המשקעים בכל קומפלקס ישנם אורגניזמים מאובנים הטבועים רק בו, זו התכונה האופיינית ביותר. שיטות מחקר פליאונטולוגיות מאפשרות לקבוע שכבות סלע בנות אותו גיל, שכן הן מכילות אורגניזמים מאובנים דומים או זהים. זהו המאפיין השני. והשלישי הוא שהחתך האנכי של סלעי משקע זהה לחלוטין בכל היבשות! זה תמיד עוקב אחר אותו רצף ברצף של אורגניזמים מאובנים.
Guide Fossils
שיטות המחקר הפליאונטולוגי כוללות את שיטת הנחיית המאובנים, המשמשת גם לקביעת הגיל הגיאולוגי של סלעים. הדרישות להנחיית מאובנים הן כדלקמן: אבולוציה מהירה (עד שלושים מיליון שנה), תפוצה אנכית קטנה והתפוצה אופקית רחבה, תכופה ומשתמרת היטב. לדוגמה, זה יכול להיות זימים למלריים, בלמניטים, אמוניטים, ברכיונודים, אלמוגים, ארכיאוציאטים וכו'.דוֹמֶה. עם זאת, רובם המכריע של המאובנים אינם מוגבלים לחלוטין לאופק מסוים, ולכן לא ניתן למצוא אותם בכל המקטעים. בנוסף, ניתן למצוא את מכלול המאובנים הזה בכל מרווחים אחרים של אותו קטע. ולכן, במקרים כאלה, נעשה שימוש בשיטה פליאונטולוגית מעניינת אף יותר לחקר האבולוציה. זוהי השיטה להנחות קבוצות של טפסים.
צורות שונות לחלוטין במשמעותן, ולכן יש להן גם חלוקה משנה. אלו צורות שליטה (או אופייניות) שאו שהתקיימו לפני הזמן הנלמד ברגע נתון ונעלמות בו, או שקיימות רק בתוכו, או שהאוכלוסייה פרחה בזמן נתון, וההיעלמות אירעה מיד לאחריה. ישנן גם צורות קולוניאליות המופיעות בתום הזמן הנחקר, ועל פי הופעתם ניתן לקבוע גבול סטרטיגרפי. הצורות השלישיות הן שריד, כלומר שורדות, הן אופייניות לתקופה הקודמת, ואז, כאשר מגיע הזמן הנבדק, הן מופיעות פחות ופחות ונעלמות במהירות. וצורות חוזרות הן הקיימות ביותר, שכן התפתחותן ברגעים שליליים דועכת, וכאשר הנסיבות משתנות, האוכלוסיות שלהן פורחות שוב.
שיטה פליאונטולוגית בביולוגיה
ביולוגיה אבולוציונית משתמשת במגוון רחב למדי של שיטות ממדעים קשורים. הניסיון העשיר ביותר נצבר בפליאונטולוגיה, מורפולוגיה, גנטיקה, ביוגיאוגרפיה, טקסונומיה ודיסציפלינות נוספות. הוא הפך לבסיס מאוד, עםבעזרתו ניתן היה להפוך רעיונות מטפיזיים על התפתחותם של אורגניזמים לעובדה המדעית ביותר. שיטות הביולוגיה הכללית היו שימושיות במיוחד. פליאונטולוגיה, למשל, נכללת בכל מחקרי האבולוציה והיא ישימה לחקר כמעט כל התהליכים האבולוציוניים. המידע הגדול ביותר כלול ביישום שיטות אלו על מצב הביוספרה; ניתן להתחקות אחר כל שלבי התפתחות העולם האורגני עד לתקופתנו על ידי רצפי השינוי של החי והצומח. העובדות החשובות ביותר הן גם צורות ביניים מאובנות מזוהות, שחזור סדרות פילוגנטיות, גילוי רצפים בהופעת צורות מאובנים.
השיטה הפליאונטולוגית ללימוד ביולוגיה אינה לבד. יש שניים מהם, ושניהם עוסקים באבולוציה. השיטה הפילוגנטית מבוססת על העיקרון של ביסוס קרבה בין אורגניזמים (לדוגמה, פילוגניה היא התפתחות היסטורית של צורה נתונה, אשר מתחקה אחר דרך אבות קדמונים). השיטה השנייה היא ביוגנטית, שבה נחקרת אונטוגנזה, כלומר התפתחות אינדיבידואלית של אורגניזם נתון. שיטה זו יכולה להיקרא גם השוואתית-אמבריולוגית או השוואתית-אנטומית, כאשר כל שלבי ההתפתחות של הפרט הנחקר מתוארים מהופעת העובר ועד למצב הבוגר. השיטה הפליאונטולוגית בביולוגיה היא שעוזרת לבסס את הופעתם של סימנים יחסיים ולעקוב אחר התפתחותם, ליישם את המידע המתקבל לביוסטרטיגרפיה - מינים, סוג, משפחה, סדר, מעמד, סוג, ממלכה. ההגדרה נשמעת כך: שיטה שמגלה את הקשר של אורגניזמים עתיקים שנמצאו בקרום כדור הארץ של שוניםשכבות גיאולוגיות, - פליאונטולוגיות.
תוצאות מחקר
מחקר ארוך של שרידי אורגניזמים שנכחדו זה מכבר מראה שהצורות המאורגנות הנמוכות ביותר, כלומר, הפרימיטיביות של צמחים ובעלי חיים נמצאות בשכבות הסלעים המרוחקות ביותר, העתיקות ביותר. ומאורגנים מאוד, להיפך, קרובים יותר, במרבצים צעירים יותר. ולא כל המאובנים משמעותיים באותה מידה לקביעת גילם, שכן העולם האורגני השתנה בצורה מאוד לא אחידה. מינים מסוימים של בעלי חיים וצמחים היו קיימים זמן רב מאוד, בעוד שאחרים מתו כמעט מיד. אם שרידי אורגניזמים מצויים בשכבות רבות ומשתרעים הרחק לאורך האנכי בחתך, למשל, מהקמבריום ועד היום, אזי יש לקרוא לאורגניזמים אלה ארוכים.
בהשתתפות מאובנים ארוכים, אפילו השיטה הפליאונטולוגית בביולוגיה לא תעזור לקבוע את גיל קיומם המדויק. הם מנחים, כפי שכבר הוסבר לעיל, ולכן נמצאים במקומות שונים מאוד ולעיתים מרוחקים זה מזה, כלומר, התפוצה הגיאוגרפית שלהם רחבה מאוד. בנוסף, הם לא ממצא נדיר, תמיד יש מספר גדול מאוד מהם. אבל המאובנים, המופצים בשכבות סלע שונות, הם שהקלו על ביסוס רצף השינויים בצורות מובילות באמצעות שיטות הביולוגיה הכללית. השיטה הפליאונטולוגית הכרחית במחקר של אורגניזמים קדומים שהוסתרו על ידי הזמן מתחת לעובי של סלעי משקע.
קצת היסטוריה
השוואה של שוניםשכבות של סלעים וחקר המאובנים הכלולים בהן על מנת לקבוע את גילם היחסי - זוהי השיטה הפליאונטולוגית שהוצעה במאה השמונה עשרה על ידי המדען האנגלי W. Smith. הוא כתב את המאמרים המדעיים הראשונים בתחום המדע הזה ששכבות המאובנים זהות. הם הופקדו ברציפות בשכבות על קרקעית האוקיינוס, וכל שכבה הכילה שרידים של אורגניזמים מתים שהיו קיימים בדיוק בזמן היווצרותה של שכבה זו. לכן, כל שכבה מכילה רק מאובנים משלה, מהם ניתן היה לקבוע את זמן היווצרותם של סלעים באזורים שונים.
שלבי מצב החיים בהתפתחותם מושווים בשיטה הפליאונטולוגית, ומשך האירועים נקבע יחסית מאוד, אך הרצף שלהם, כמו גם רצף ההיסטוריה הגיאולוגית על כל שלביה, יכולים ניתן לאתר בצורה מהימנה. לכן, הידע על ההיסטוריה של התפתחות קטע מסוים של קרום כדור הארץ מתרחש באמצעות הקמת ושיקום רצף השינויים באירועים גיאולוגיים, ניתן לעקוב אחר כל הדרך מהסלעים העתיקים ביותר ועד הצעירים ביותר. כך מתבררות הסיבות לשינויים שהובילו למראה המודרני של החיים על הפלנטה.
בגיאולוגיה
שיטות פליאונטולוגיות בגיאולוגיה הוצעו לראשונה הרבה קודם לכן. זה נעשה על ידי הדני נ' סטנו באמצע המאה השבע-עשרה. יתר על כן, הוא הצליח לייצג בצורה נכונה למדי את תהליך היווצרותם של משקעי חומר במים, ולכןהוא הסיק שתי מסקנות עיקריות. ראשית, כל שכבה מוגבלת בהכרח על ידי משטחים מקבילים שהיו ממוקמים במקור אופקית, ושנית, כל שכבה חייבת להיות בעלת היקף אופקי משמעותי מאוד, ולכן תופסת שטח גדול מאוד. משמעות הדבר היא שאם אנו רואים את התרחשות השכבות בנטייה, אז נוכל להיות בטוחים שהתרחשות התרחשות זו הייתה תוצאה של כמה תהליכים עוקבים. המדען ערך סקרים גיאולוגיים בטוסקנה (איטליה) וקבע בצורה נכונה לחלוטין את הגיל היחסי של התרחשויות לפי המיקום ההדדי של הסלעים.
מהנדס אנגלי W. Smith צפה בתעלה שנחפרה מאה שנה מאוחר יותר ולא יכול היה שלא לשים לב לשכבות הסלע הסמוכות. כולם הכילו שרידי מאובנים דומים של חומר אורגני. אבל הוא תיאר את הרבדים הרחוקים זה מזה כשונים חדים בהרכבם. עבודתו של סמית' עניינה את הגיאולוגים הצרפתים ברונגיארד וקוויאר, שהשתמשו בשיטה הפליאונטולוגית המוצעת ובשנת 1807 השלימו תיאור מינרלוגי עם מפה גיאוגרפית של כל אגן פריז. במפה היה ייעוד התפלגות השכבות עם ציון גיל. קשה להפריז במשמעותם של כל המחקרים הללו, הם יקרי ערך, שכן גם המדעים וגם הגיאולוגיה והביולוגיה החלו להתפתח בצורה יוצאת דופן על בסיס זה.
התיאוריה של דארווין
מייסדי השיטה הפליאונטולוגית לקביעת גיל הסלעים לפי חלוקתם סיפקו את הבסיס להופעתה של הצדקה מדעית באמת, שכן, בהתבסס על תגליותיהם של ברונגיארד, קוויאר, סמית' וסטנו,ביסוס חדש ומהפכני באמת לשיטה זו. הופיעה תיאוריה על מקור המינים, שהוכיחה שהעולם האורגני אינו מוקדי חיים מפוזרים נפרדים שהתעוררו וגוועו בתקופות גיאולוגיות מסוימות. החיים על פני כדור הארץ התייצבו לפי התיאוריה הזו עם יכולת שכנוע יוצאת דופן. היא לא הייתה מקרית באף אחד מהביטויים שלה. כאילו עץ חיים גדול (ואגב, מושר בהרבה מיתוסים של עמים קדומים) מכסה את כדור הארץ בענפים מיושנים (מתים), ובגובה הוא פורח וגדל לנצח - כך הראה דרווין את האבולוציה.
הודות לתיאוריה זו, מאובנים אורגניים זכו לעניין מיוחד כאבות קדמונים וקרובי משפחה של כל האורגניזמים המודרניים. אלו לא היו עוד "אבנים מעוצבות" או "סקרנות טבע" בעלות צורות יוצאות דופן. הם הפכו למסמכים החשובים ביותר של ההיסטוריה, המראים בדיוק כיצד חיים אורגניים התפתחו על פני כדור הארץ. והשיטה הפליאונטולוגית החלה להיות מיושמת באופן נרחב ככל האפשר. כל כדור הארץ נחקר: הסלעים של יבשות שונות מושווים בקטעים רחוקים ככל האפשר זה מזה. וכל המחקרים האלה רק מאששים את התיאוריה של דרווין.
Lifeforms
הוכח שכל העולם האורגני, שהופיע בשלב הראשון, השלבים ההיסטוריים המוקדמים ביותר של התפתחות כדור הארץ, השתנה ללא הרף. הוא הושפע מתנאים ומצבים חיצוניים, ולכן מינים חלשים גוועו, וחזקים הסתגלו והשתפרו. הפיתוח התקדם מהמרבאורגניזמים פשוטים, מה שנקראים מאורגנים נמוכים עד לאלו מאורגנים מאוד, מושלמים יותר. התהליך האבולוציוני הוא בלתי הפיך, ולכן כל האורגניזמים המותאמים לעולם לא יוכלו לחזור למצבם הראשון, הסימנים החדשים שהופיעו לא ייעלמו לשום מקום. לכן לעולם לא נראה קיומם של אורגניזמים שנעלמו מעל פני כדור הארץ. ורק בשיטה הפליאונטולוגית נוכל לחקור את השרידים שלהם בהמוני הסלע.
עם זאת, רחוק מכל הבעיות בקביעת גיל השכבות נפתרו. מאובנים זהים הכלואים בשכבות שונות של סלעים לא תמיד יכולים להבטיח את אותו גיל של שכבות אלו. העובדה היא שלצמחים ובעלי חיים רבים הייתה יכולת כה מצוינת להסתגל לתנאי הסביבה, עד שמיליוני שנים רבות מההיסטוריה הגיאולוגית שלהם חיו ללא שינויים משמעותיים, ולכן ניתן למצוא את השרידים שלהם כמעט בכל מרבצי גיל. אבל אורגניזמים אחרים התפתחו במהירות עצומה, והם אלה שיכולים לספר למדענים את גיל הסלע שבו הם נמצאו.
תהליך השינוי בזמן של מינים של בעלי חיים אינו יכול להתרחש באופן מיידי. ומינים חדשים אינם מופיעים בו זמנית במקומות שונים, הם מתיישבים בקצב שונה, והם גם אינם מתים בו זמנית. ניתן למצוא כיום מיני שרידים בבעלי החיים של אוסטרליה. קנגורו וחיות כיס רבות אחרות, למשל, ביבשות אחרות, מתו לפני זמן רב. אבל השיטה הפליאונטולוגית של חקר סלעים עדיין עוזרת למדענים להתקרב לאמת.
