Mūsų planetos raidos istoriją tiria beveik visi mokslai ir kiekvienas turi savo metodą. Pavyzdžiui, paleontologija reiškia mokslą, kuris tiria seniai praėjusias geologines epochas, jų organinį pasaulį ir jo vystymosi metu atsirandančius modelius. Visa tai glaudžiai siejasi su išlikusių senovės gyvūnų, augalų pėdsakų, jų gyvybinės veiklos iškasenose fosilijose tyrimais. Tačiau kiekvienas mokslas turi toli gražu ne vieną Žemės tyrimo metodą, jie dažniausiai egzistuoja kaip metodų rinkinys, o paleontologijos mokslas nėra išimtis.
Mokslas
Norint geriau naršyti terminologijoje, prieš susipažįstant su paleontologiniu metodu, būtina iš graikų kalbos išversti sudėtingą šio mokslo pavadinimą. Jį sudaro trys žodžiai: palaios, ontos ir logos – „senovinis“, „esamas“ir „mokymas“. Dėl to paaiškėja, kad paleontologijos mokslasatkuria, išaiškina, tiria sąlygas, kuriomis gyveno seniai išnykę augalai ir gyvūnai, tyrinėja, kaip klostėsi ekologiniai ryšiai tarp organizmų, taip pat esamų organizmų ir abiotinės aplinkos ryšys (pastaroji vadinama ekogeneze). Paleontologinis planetos vystymosi būdų tyrimo metodas yra susijęs su dviem šio mokslo dalimis: paleobotanika ir paleozoologija.
Pastarasis tiria geologinę Žemės praeitį per gyvūnų pasaulį, kuris egzistavo tomis epochomis ir yra padalintas į stuburinių ir bestuburių paleozoologiją. Dabar čia taip pat papildytos naujos modernios skiltys: paleobiogeografija, tafonomija ir paleoekologija. Paleontologinis Žemės tyrimo metodas naudojamas visuose. Paleoekologija yra skyrius, kuriame nagrinėjama buveinė ir sąlygos joje su visais tolimos geologinės praeities organizmų ryšiais, jų pokyčiais istorinės raidos eigoje spaudžiant aplinkybėms. Tafonomija tiria organizmų iškastinę būklę jų laidojimo po mirties modeliuose, taip pat jų išsaugojimo sąlygas. Paleobiografija (arba paleobiogeografija) parodo tam tikrų organizmų pasiskirstymą jų geologinės praeities istorijoje. Taigi paaiškėja, kad paleontologinis metodas yra augalų ir gyvūnų liekanų perėjimo į fosilinę būseną proceso tyrimas.
Žingsniai
Iškostinių organizmų išsaugojimas nuosėdinėse uolienose šiame procese susideda iš trijų etapų. Pirmoji – kai kaupiasi organinės liekanosdėl organizmų mirties, jų skilimo ir skeleto bei minkštųjų audinių sunaikinimo dėl deguonies ir bakterijų poveikio. Griovimo vietose tokia medžiaga kaupiasi negyvų organizmų bendrijų pavidalu, jos vadinamos tanatocenozėmis. Antrasis iškastinių organizmų išsaugojimo etapas yra laidojimas. Beveik visada susidaro sąlygos, kai tanatocenozė pasidengia nuosėdomis, kurios riboja deguonies patekimą, tačiau organizmų naikinimo procesas tęsiasi, nes anaerobinės bakterijos vis dar aktyvios.
Viskas priklauso nuo palaikų užkasimo greičio, kartais nuosėdos juda greitai, o palaidojimai mažai keičiasi. Tokie palaidojimai vadinami tafocenoze, o paleontologinis metodas tai tyrinėja daug efektyviau. Trečiasis iškastinių organizmų išsaugojimo etapas yra suakmenėjimas, tai yra, laisvų nuosėdų pavertimo kietomis uolienomis procesas, kuriame organinės liekanos kartu virsta fosilijomis. Tai vyksta veikiant įvairiems cheminiams veiksniams, kurie tiria paleontologinį metodą geologijoje: suakmenėjimo, rekristalizavimo ir mineralizacijos procesus. O iškastinių organizmų kompleksas čia vadinamas oriktocenoze.
Uolienų amžiaus nustatymas
Paleontologinis metodas leidžia nustatyti uolienų amžių ištyrus jūros gyvūnų liekanų fosilijas, kurios buvo išsaugotos suakmenėjus ir mineralizuojant. Žinoma, negalima išsiversti be senovės organizmų tipų klasifikavimo. Jis egzistuoja ir su jo pagalba tiriami uolienų masėje rasti priešistoriniai organizmai. Tyrimas vykstasekantys principai: atsekamas organinio pasaulio raidos evoliucinis pobūdis, laipsniškas nesikartojančių negyvų organizmų kompleksų laiko kaita ir viso organinio pasaulio evoliucijos negrįžtamumas. Viskas, ką galima ištirti naudojant paleontologinius metodus, yra susiję tik su seniai pasibaigusiomis geologinėmis epochomis.
Nustatant modelius, būtina vadovautis svarbiausiomis nuostatomis, numatančiomis tokių metodų naudojimą. Pirma, kiekviename komplekse esančiose nuosėdinėse formacijose yra tik jam būdingų iškastinių organizmų, tai yra būdingiausias bruožas. Paleontologiniai tyrimo metodai leidžia nustatyti to paties amžiaus uolienų sluoksnius, nes juose yra panašių arba identiškų iškastinių organizmų. Tai yra antroji savybė. Ir trečia – vertikali nuosėdinių uolienų pjūvis yra absoliučiai vienodas visuose žemynuose! Fosilinių organizmų sekoje ji visada seka ta pačia seka.
Gidos fosilijos
Paleontologinių tyrimų metodai apima fosilijų nukreipimo metodą, kuris taip pat naudojamas nustatant uolienų geologinį amžių. Fosilijų nukreipimo reikalavimai yra tokie: greita evoliucija (iki trisdešimt milijonų metų), vertikalus paplitimas mažas, o horizontalus platus, dažnas ir gerai išsilaikęs. Pavyzdžiui, tai gali būti lamelinės žiaunos, belemnitai, amonitai, brachionodai, koralai, archeocitatai ir kt.panašus. Tačiau didžioji dauguma fosilijų nėra griežtai apribotos tam tikru horizontu, todėl jų galima rasti ne visuose skyriuose. Be to, šį fosilijų kompleksą galima rasti bet kuriuose kituose tos pačios atkarpos intervaluose. Ir todėl tokiais atvejais naudojamas dar įdomesnis paleontologinis evoliucijos tyrimo metodas. Tai yra formų rinkinių nukreipimo metodas.
Formos yra visiškai skirtingos reikšmės, todėl joms taip pat yra skirstymas. Tai yra valdančios (arba būdingos) formos, kurios arba egzistavo iki tiriamo laiko tam tikru momentu ir jame išnyksta, arba egzistuoja tik jame, arba populiacija tam tikru metu klestėjo, o išnykimas įvyko iškart po jo. Taip pat yra kolonijinių formų, kurios atsiranda baigiantis tiriamajam laikui ir pagal jų atsiradimą galima nustatyti stratigrafinę ribą. Trečiosios formos yra reliktinės, tai yra išlikusios, būdingos ankstesniam laikotarpiui, vėliau, atėjus tiriamajam laikui, atsiranda vis mažiau ir greitai išnyksta. O pasikartojančios formos yra gyvybingiausios, nes jų vystymasis nepalankiomis akimirkomis nublanksta, o pasikeitus aplinkybėms jų populiacijos vėl klesti.
Paleontologinis metodas biologijoje
Evoliucinėje biologijoje naudojami gana įvairūs susijusių mokslų metodai. Turtingiausia patirtis sukaupta paleontologijos, morfologijos, genetikos, biogeografijos, taksonomijos ir kitose disciplinose. Jis tapo pačia baze, sukurių pagalba tapo įmanoma metafizines idėjas apie organizmų vystymąsi paversti pačiu moksliškiausiu faktu. Ypač pravertė bendrosios biologijos metodai. Pavyzdžiui, paleontologija įtraukta į visus evoliucijos tyrimus ir yra taikoma tiriant beveik visus evoliucijos procesus. Taikant šiuos metodus yra daugiausia informacijos apie biosferos būklę, pagal faunos ir floros kaitos sekas galima atsekti visus organinio pasaulio vystymosi etapus iki mūsų laikų. Svarbiausi faktai taip pat yra identifikuotos tarpinės fosilijos formos, filogenetinių serijų atkūrimas, iškastinių formų atsiradimo sekų atradimas.
Paleontologinis biologijos studijų metodas nėra vienintelis. Yra du iš jų ir abu susiję su evoliucija. Filogenetinis metodas pagrįstas giminystės tarp organizmų nustatymo principu (pavyzdžiui, filogenija yra tam tikros formos istorinė raida, atsekama per protėvius). Antrasis metodas yra biogenetinis, kai tiriama ontogenezė, tai yra individualus tam tikro organizmo vystymasis. Šis metodas taip pat gali būti vadinamas lyginamuoju-embriologiniu arba lyginamuoju-anatominiu, kai atsekami visi tiriamo individo vystymosi etapai nuo embriono atsiradimo iki suaugusio būsenos. Būtent paleontologinis metodas biologijoje padeda nustatyti giminingų ženklų išvaizdą ir sekti jų raidą, pritaikyti gautą informaciją biostratigrafijai – rūšis, gentis, šeima, būrys, klasė, tipas, karalystė. Apibrėžimas skamba taip: metodas, kuris išsiaiškina senovės organizmų, randamų skirtingų žemės plutoje, ryšį.geologiniai sluoksniai, - paleontologiniai.
Tyrimų rezultatai
Ilgas seniai išnykusių organizmų liekanų tyrimas rodo, kad žemiausiai organizuotos, tai yra, primityvios augalų ir gyvūnų formos randamos atokiausiuose, seniausiuose, uolienų sluoksniuose. O labai organizuoti, atvirkščiai, yra arčiau, jaunesniuose telkiniuose. Ir ne visos fosilijos yra vienodai reikšmingos nustatant savo amžių, nes organinis pasaulis pasikeitė labai netolygiai. Kai kurios gyvūnų ir augalų rūšys egzistavo labai ilgą laiką, o kitos beveik iš karto išnyko. Jei organizmų liekanos randamos daugelyje sluoksnių ir tęsiasi toli išilgai vertikalios atkarpos, pavyzdžiui, nuo Kambro iki dabarties, tai šie organizmai turėtų būti vadinami ilgaamžiais.
Jei dalyvauja ilgaamžės fosilijos, net biologijos paleontologinis metodas nepadės nustatyti tikslaus jų egzistavimo amžiaus. Jie yra nukreipiantys, kaip jau buvo paaiškinta aukščiau, todėl yra labai skirtingose ir dažnai labai nutolusiose viena nuo kitos vietose, tai yra, jų geografinis pasiskirstymas yra labai platus. Be to, jie nėra retas radinys, jų visada yra labai daug. Tačiau būtent fosilijos, išsidėsčiusios skirtinguose uolienų sluoksniuose, leido lengviau nustatyti pirmaujančių formų pokyčių seką, naudojant bendrosios biologijos metodus. Paleontologinis metodas yra būtinas tiriant senovinius organizmus, kuriuos laikas paslėpė po nuosėdinių uolienų storiu.
Šiek tiek istorijos
Įvairių palyginimųuolienų sluoksniai ir juose esančių fosilijų tyrimas siekiant nustatyti jų santykinį amžių – tokį paleontologinį metodą XVIII amžiuje pasiūlė anglų mokslininkas W. Smithas. Jis parašė pirmuosius mokslinius darbus šioje mokslo srityje, kad fosilijų sluoksniai yra identiški. Jie paeiliui buvo nusodinami sluoksniais ant vandenyno dugno ir kiekviename sluoksnyje buvo negyvų organizmų liekanos, egzistavusios kaip tik šio sluoksnio susidarymo metu. Todėl kiekviename sluoksnyje yra tik savo fosilijos, iš kurių tapo įmanoma nustatyti uolienų susidarymo laiką įvairiose srityse.
Gyvybės būklės raidos etapai lyginami paleontologiniu metodu, o įvykių trukmė nustatoma labai santykinai, tačiau jų seka, kaip ir geologijos istorijos seka visuose jos etapuose, gali būti patikimai atsekti. Todėl tam tikros Žemės plutos atkarpos raidos istorijos pažinimas atsiranda nustatant ir atkuriant geologinių įvykių pokyčių seką, visą kelią galima atsekti nuo seniausių uolienų iki jauniausių. Taip aiškinamasi pokyčių, lėmusių šiuolaikinę planetos gyvybės išvaizdą, priežastys.
Geologijoje
Paleontologiniai metodai geologijoje pirmą kartą buvo pasiūlyti daug anksčiau. Tai padarė danas N. Steno XVII amžiaus viduryje. Be to, jam pavyko gana teisingai pavaizduoti medžiagos nuosėdų susidarymo vandenyje procesą, taigijis padarė dvi pagrindines išvadas. Pirma, kiekvieną sluoksnį būtinai riboja lygiagrečiai paviršiai, kurie iš pradžių buvo horizontaliai, antra, kiekvienas sluoksnis turi turėti labai didelį horizontalų plotą ir todėl užimti labai didelį plotą. Tai reiškia, kad jei stebime sluoksnių atsiradimą įstrižai, galime būti tikri, kad šis įvykis buvo kai kurių vėlesnių procesų rezultatas. Mokslininkas atliko geologinius tyrimus Toskanoje (Italija) ir visiškai teisingai nustatė santykinį įvykių amžių pagal abipusę uolienų padėtį.
Anglų inžinierius W. Smithas po šimtmečio stebėjo, kaip kanalas buvo kasamas, ir negalėjo neatkreipti dėmesio į gretimus uolienų sluoksnius. Visuose juose buvo panašių organinių medžiagų iškastinių liekanų. Tačiau jis apibūdino sluoksnius, esančius toli vienas nuo kito, kaip labai skirtingus sudėtį. Smitho darbai sudomino prancūzų geologus Brongniardą ir Cuvier, kurie panaudojo siūlomą paleontologinį metodą ir 1807 metais užbaigė mineraloginį aprašymą su viso Paryžiaus baseino geografiniu žemėlapiu. Žemėlapyje buvo sluoksnių pasiskirstymo žymėjimas su amžiumi. Sunku pervertinti visų šių tyrimų reikšmę, jie neįkainojami, nes tuo pagrindu mokslai, geologija ir biologija pradėjo vystytis išskirtinai staigiai.
Darvino teorija
Paleontologinio uolienų amžiaus nustatymo pagal jų padalijimą metodo įkūrėjai suteikė pagrindą tikrai moksliniam pagrindimui, nes, remiantis Brongniardo, Cuvier, Smitho ir Steno atradimais,revoliucinis naujas ir tikrai mokslinis šio metodo pagrindimas. Atsirado teorija apie rūšių kilmę, kuri įrodė, kad organinis pasaulis nėra atskiri išsibarstę gyvybės centrai, atsiradę ir išnykę tam tikrais geologiniais laikotarpiais. Pagal šią teoriją gyvybė Žemėje išsirikiavo nepaprastai įtaigiai. Ji nebuvo atsitiktinė nė vienoje iš savo apraiškų. Tarsi didysis (beje, daugelyje senovės tautų mitų apdainuotas) gyvybės medis apkloja žemę pasenusiomis (negyvomis) šakomis, o aukštumoje žydi ir auga amžinai – taip evoliuciją parodė Darvinas.
Šios teorijos dėka organinės fosilijos sulaukė ypatingo susidomėjimo kaip visų šiuolaikinių organizmų protėviai ir giminaičiai. Tai jau nebuvo neįprastų formų „formuoti akmenys“ar „gamtos įdomybės“. Jie tapo svarbiausiais istorijos dokumentais, tiksliai parodančiais, kaip Žemėje vystėsi organinė gyvybė. Ir paleontologinis metodas pradėtas taikyti kuo plačiau. Tiriamas visas žemės rutulys: skirtingų žemynų uolienos lyginamos atkarpomis, kurios yra kuo toliau viena nuo kitos. Ir visi šie tyrimai tik patvirtina Darvino teoriją.
Gyvenimo formos
Įrodyta, kad visas organinis pasaulis, atsiradęs pirmaisiais, ankstyviausiais istoriniais Žemės vystymosi etapais, nuolat keitėsi. Tam įtakos turėjo išorinės sąlygos ir situacijos, todėl silpnos rūšys išmirė, o stipriosios prisitaikė ir tobulėjo. Vystymasis vyko daugiausiainuo paprastų, vadinamųjų mažai organizuotų organizmų, į labai organizuotus, tobulesnius. Evoliucijos procesas yra negrįžtamas, todėl visi prisitaikę organizmai niekada negalės grįžti į pirmąją būseną, atsiradę nauji ženklai niekur nedings. Štai kodėl mes niekada nepamatysime, kad egzistuotų nuo žemės paviršiaus išnykę organizmai. Ir tik paleontologiniu metodu galime ištirti jų liekanas uolienų masėse.
Tačiau toli gražu ne visos problemos, susijusios su sluoksnių amžiaus nustatymu, buvo išspręstos. Identiškos fosilijos, uždarytos skirtinguose uolienų sluoksniuose, ne visada gali garantuoti vienodą šių sluoksnių amžių. Faktas yra tas, kad daugelis augalų ir gyvūnų turėjo tokį puikų gebėjimą prisitaikyti prie aplinkos sąlygų, kad milijonus metų jų geologinė istorija gyveno be jokių reikšmingų pokyčių, todėl jų liekanų galima rasti beveik bet kokio amžiaus telkiniuose. Tačiau kiti organizmai vystėsi milžinišku greičiu ir būtent jie gali pasakyti mokslininkams uolienos, kurioje jie buvo rasti, amžių.
Faunos rūšių laiko kaitos procesas negali vykti akimirksniu. Ir naujos rūšys neatsiranda vienu metu skirtingose vietose, jos nusėda skirtingais tempais, taip pat neišnyksta vienu metu. Šiandien Australijos faunoje galima rasti reliktų rūšių. Pavyzdžiui, kengūros ir daugelis kitų žvėrių, pavyzdžiui, kituose žemynuose, išmirė jau seniai. Tačiau paleontologinis uolienų tyrimo metodas vis tiek padeda mokslininkams priartėti prie tiesos.
