Палеонтологията е изследване на историята на живота на Земята, базирана на вкаменелости. Вкаменелостите са останки от растения, животни, гъби, бактерии и едноклетъчни живи същества, които са заменени от скален материал или отпечатъци от организми, запазени в скалите.

национално

Биология, екология, геология, география, социални изследвания, световна история

Това изброява логата на програми или партньори на NG Education, които са предоставили или допринесли за съдържанието на тази страница. Изравнено от

Изберете Ниво на текст:

Палеонтологията е изследване на историята на живота на Земята, базирана на вкаменелости. Вкаменелостите са останки от растения, животни, гъби, бактерии и едноклетъчни живи същества, които са заменени от скален материал или отпечатъци от организми, запазени в скалите. Палеонтолозите използват фосилни останки, за да разберат различни аспекти на изчезналите и живите организми. Отделните вкаменелости могат да съдържат информация за живота и околната среда на организма. Подобно на пръстените на дърво, например, всеки пръстен на повърхността на черупка от стриди означава една година от живота му. Изучаването на вкаменелости от стриди може да помогне на палеонтолозите да открият колко дълго е живяла стридата и при какви условия. Ако климатът беше благоприятен за стридата, стридата вероятно растеше по-бързо и пръстените щяха да са по-дебели. Ако стридата се бореше за оцеляване, пръстените щяха да бъдат по-тънки. По-тънките пръстени биха посочили среда, неблагоприятна за организми като стридата - твърде топла или твърде студена за стридата например или липсваща хранителни вещества, необходими за растежа им.

Някои вкаменелости показват как е живял един организъм. Амбърът например е втвърдена, вкаменена дървесна смола. Понякога лепкавата смола е капела по ствола на дървото, улавяйки въздушни мехурчета, както и малки насекоми и някои организми, големи колкото жаби и гущери. Палеонтолозите изследват кехлибар, наречен „фосилна смола“, за да наблюдават тези пълни образци. Амбър може да запази тънката тънка като крила на водно конче. Някои мравки бяха заклещени в кехлибар, докато ядат листа, което позволява на учените да знаят точно какво са яли и как са го яли. Дори въздушните мехурчета, уловени в кехлибар, са ценни за палеонтолозите. Анализирайки химията на въздуха, учените могат да разберат дали е имало вулканично изригване или други атмосферни промени наблизо.

Поведението на организмите също може да бъде установено от фосилни доказателства. Палеонтолозите предполагат, че хадрозаврите, динозаври с патица, живеят например в големи стада. Те направиха тази хипотеза, след като наблюдаваха доказателства за социално поведение, включително един сайт с приблизително 10 000 скелета.

Вкаменелостите също могат да предоставят доказателства за еволюционната история на организмите. Палеонтолозите заключават, че китовете са еволюирали например от обитаващи земя животни. Вкаменелостите на изчезнали животни, тясно свързани с китовете, имат предни крайници като гребла, подобни на предните крака. Те дори имат малки задни крайници. Въпреки че предните крайници на тези изкопаеми животни по някакъв начин са подобни на краката, по други начини те също показват силни прилики с перките на съвременните китове.

Субдисциплини на палеонтологията

Областта на палеонтологията има много поддисциплини. Субдисциплината е специализирана област на обучение в рамките на по-широк предмет или дисциплина. В случая на палеонтологията, субдисциплините могат да се съсредоточат върху определен тип изкопаеми или специфичен аспект на земното кълбо, като климата му.

Една важна поддисциплина е палеонтологията на гръбначните животни, изследването на вкаменелости на животни с гръбначен стълб. Гръбначни палеонтолози са открили и реконструирали скелетите на динозаври, костенурки, котки и много други животни, за да покажат как са живели и тяхната еволюционна история.

Използвайки фосилни доказателства, гръбначните палеонтолози заключиха, че птерозаврите, група летящи влечуги, могат да летят, като пляскат с криле, за разлика от самото плъзгане. Реконструираните скелети на птерозаврите имат кухи и леки кости като съвременните птици.

Един вид птерозаври, Quetzalcoatlus, се счита за едно от най-големите летящи същества в историята. Той имаше размах на крилата от 11 метра (36 фута). Палеонтолозите имат конкуриращи се теории за това дали и как е летял Quetzalcoatlus. Някои палеонтолози твърдят, че е било твърде тежко, за да лети изобщо. Други твърдят, че може да разпредели теглото си достатъчно добре, за да се издигне бавно. Други учени твърдят, че Quetzalcoatlus е бил достатъчно мускулест, за да лети бързо на кратки разстояния. Тези теории демонстрират как гръбначните палеонтолози могат да интерпретират фосилните доказателства по различен начин.

Безгръбначните палеонтолози изследват вкаменелостите на животни без гръбначен стълб - мекотели, корали, членестоноги като раци и скариди, бодлокожи като пясъчни долари и морски звезди, гъби и червеи. За разлика от гръбначните, безгръбначните нямат кости - те оставят след себе си доказателства за своето съществуване под формата на вкаменени черупки и екзоскелети, отпечатъци от меките им части на тялото и следи от движението им по земята или океанското дъно.

Безгръбначните вкаменелости са особено важни за изучаването и реконструкцията на праисторическите водни среди. Например големи общности от 200 милиона годишни безгръбначни морски вкаменелости, открити в пустините на Невада, САЩ, ни казват, че някои райони на щата са били покрити с вода през този период от време.

Палеоботаниците изследват вкаменелостите на древни растения. Тези вкаменелости могат да бъдат отпечатъци от растения, оставени върху скални повърхности, или те могат да бъдат части от самите растения, като листа и семена, които са запазени от скален материал. Тези вкаменелости ни помагат да разберем еволюцията и разнообразието на растенията, освен че са ключова част от реконструкцията на древна среда и климат, поддисциплини, известни като палеоекология (изучаване на древни среди) и палеоклиматология (изследване на древен климат).

На малко място в района на Патагония в Аржентина палеоботанистите откриха вкаменелостите на повече от 100 растителни вида, които датират отпреди 52 милиона години. Преди това откритие много учени казаха, че биологичното разнообразие на Южна Америка е резултат от ледниците, които разбиват континента на изолирани екосистемни „острови“ преди два милиона години. Вкаменелостите на листата на Патагония може да опровергаят тази теория. Сега палеоботаниците имат доказателства, че разнообразието на растителните видове на континента е било налице 50 милиона години преди края на последната ледникова епоха.

Някои растителни вкаменелости се намират в твърди бучки, наречени въглищни топки. Въглищата, изкопаеми горива, се образуват от остатъците от разложени растения. Топки от въглища също се образуват от растителните остатъци на гори и блата, но тези материали не са се превърнали във въглища. Те бавно се вкамениха или бяха заменени от скала. Въглищните топки, открити в или в близост до находища на въглища, съхраняват доказателства за различните растения, образували въглищата, което ги прави важни за изучаване на древна среда и за разбиране на основен енергиен източник.

Микропалеонтологията е изследване на вкаменелости на микроскопични организми като протести, водорасли, малки ракообразни и цветен прашец. Микропалеонтолозите използват мощни електронни микроскопи за изследване на микрофосили, които обикновено са по-малки от четири милиметра (0,16 инча). Микрофосилните видове са склонни да бъдат краткотрайни и обилни там, където се намират, което ги прави полезни за идентифициране на скални слоеве, които са на една и съща възраст, процес, известен като биостратиграфия. Химическият състав на някои микрофосили може да се използва за опознаване на околната среда, когато организмът е бил жив, което ги прави важни за палеоклиматологията.

Микропалеонтолозите изследват черупки от дълбоководни микроорганизми, за да разберат как се е променил климатът на Земята. Черупките се натрупват на океанското дъно след смъртта на организмите. Тъй като организмите черпят елементите за своите черупки от океанската вода около тях, съставът на черупките отразява настоящия състав на океана. Чрез химически анализ на черупките, палеонтолозите могат да определят количеството кислород, въглерод и други поддържащи живота хранителни вещества в океана, когато черупките се развиват. След това те могат да сравняват черупки от един период от време с друг или от една географска област в друга. Разликите в химичния състав на океана могат да бъдат добри показатели за разликите в климата.

Микропалеонтолозите често изучават най-старите фосили на Земята. Най-старите вкаменелости са от цианобактерии, понякога наричани синьо-зелени водорасли или извор от езерце. Цианобактериите растат в плитки океани, когато Земята все още се охлажда, преди милиарди години. Вкаменелостите, образувани от цианобактерии, се наричат ​​строматолити. Най-старите вкаменелости на Земята са строматолитите, открити в Западна Австралия на възраст 3,5 милиарда години.

История на палеонтологията

През цялата човешка история вкаменелостите са били използвани, изучавани и разбирани по различни начини. Ранните цивилизации са използвали фосили за декоративни или религиозни цели, но не винаги са разбирали откъде идват.

Въпреки че някои древногръцки и римски учени признават, че вкаменелостите са останки от форми на живот, много ранни учени вярват, че вкаменелостите са доказателство за митологични същества като драконите. От Средновековието до началото на 1700 г. вкаменелостите се разглеждат широко като произведения на дявола или на по-висша сила. Много хора вярваха, че останките имат специални лечебни или разрушителни сили. Много учени също вярват, че вкаменелостите са останки от потопа на Ной и други бедствия, документирани в еврейската свещена книга.

Някои древни учени са разбирали какво са вкаменелости и са могли да формулират сложни хипотези въз основа на фосилни доказателства. Гръцкият биолог Ксенофан открил морски раковини на сушата и заключил, че земята някога е била морско дъно. Забележително е, че китайският учен Шен Куо успя да използва вкаменен бамбук, за да формира теория за изменението на климата.

Официалната наука за палеонтологията - събиране и описание на вкаменелости - започва през 1700 г., период от време, известен като епохата на Просвещението. Учените започнаха да описват и картографират скални образувания и класифицират вкаменелостите. Геолозите откриха, че скалните слоеве са плод на дълги периоди от натрупване на утайки, а не резултат от единични събития или катастрофи. В началото на 1800 г. Жорж Кювие и Уилям Смит, считани за пионери в палеонтологията, установяват, че скалните слоеве в различни области могат да бъдат сравнявани и съпоставяни на базата на техните вкаменелости.

По-късно през този век произведенията на Чарлз Лайъл и Чарлз Дарвин оказват силно влияние върху това как обществото разбира историята на Земята и нейните организми. Принципите на Геология на Lyell заявяват, че вкаменелостите в един скален слой са сходни, но вкаменелостите в други скални слоеве са различни. Тази последователност може да се използва за показване на връзките между подобни скални слоеве, разделени на големи разстояния. Вкаменелостите, открити в Южна Америка, могат да имат повече общо с вкаменелости от Африка, отколкото вкаменелости от различни скални пластове наблизо.

Darwin’s On The Origin of Species наблюдава донякъде подобна последователност в живия свят. Дарвин предположи, че новите видове се развиват с течение на времето. Нови фосилни открития подкрепиха теорията на Дарвин, че съществата, живеещи в далечното минало, са различни от, но понякога взаимосвързани с тези, живеещи днес. Тази теория позволява на палеонтолозите да изучават живите организми, за да намерят доказателства за разбирането на изкопаеми доказателства. Археоптериксът например е имал крила като птица, но е имал и други черти (като зъби), характерни за тип динозавър, наречен теропод. Понастоящем смятан за много ранна птица, Archeopteryx запазва повече прилики с тероподите, отколкото всяка съвременна птица. Изучаването на физическите характеристики на археоптерикса е пример за това как палеонтолозите и други учени установяват последователност или подреждане на това кога един вид еволюира спрямо друг.

Датирането на скални слоеве и фосили е революционизирано след откриването на радиоактивността в края на 1800-те. Използвайки процес, известен като радиометрично датиране, учените могат да определят възрастта на скалния слой, като изследват как някои атоми в скалата са се променили от създаването на скалата. С промяната на атомите те излъчват различни нива на радиоактивност. Промените в радиоактивността са стандартни и могат да бъдат точно измерени в единици за време.

Чрез измерване на радиоактивен материал в древна проба и сравняването му с настояща проба, учените могат да изчислят колко време е минало. Радиометричното датиране позволява да се определят възрастите на скалните слоеве, които след това могат да се използват за определяне на възрастта на вкаменелостите.

Палеонтолозите са използвали радиометрични дати за изследване на вкаменените яйчени черупки на Genyornis, изчезнала птица от Австралия. Те открили, че Genyornis е изчезнал между 40 000 и 50 000 години. Изкопаемите доказателства от растения и други организми в региона показват, че по време на изчезването му е имало изобилие от храна за голямата, нелетяща птица. Климатичните промени бяха твърде бавни, за да обяснят относително бързото изчезване.

Изследвайки човешки вкаменелости и древни австралийски пещерни рисунки, датирани към същия период от време, палеонтолозите предположиха, че хората - най-ранните хора, обитавали Австралия - може да са допринесли за изчезването на Генирнис.

Палеонтология днес

Съвременните палеонтолози разполагат с разнообразни инструменти, които им помагат да откриват, изследват и описват вкаменелости. Електронните микроскопи позволяват на палеонтолозите да изучават най-малките детайли на най-малките вкаменелости. Рентгеновите машини и CT скенерите разкриват вътрешните структури на вкаменелостите. Разширените компютърни програми могат да анализират изкопаеми данни, да реконструират скелети и да визуализират телата и движенията на изчезнали организми.

Палеонтолози и биолози използваха CT сканиране, за да изследват запазеното тяло на бебето мамут, открито в Сибир през 2007 г. CT скенер позволява на учените да конструират триизмерни изображения на костите и тъканите на организма. Използвайки тази технология, учените успяха да видят, че бебето мамут има здрави зъби, кости и мускулна тъкан. Белите дробове и багажника на животното обаче бяха пълни с кал и отломки. Това предполага на учените, че животното е здраво, но най-вероятно се задушава в кална река или езеро.

Учените дори могат да извлекат генетичен материал от костите и тъканите.

Палеонтолозите направиха забележително генетично откритие, когато костите на тиранозавър рекс бяха счупени по време на разкопки през 90-те години. Меките тъкани бяха открити вътре в костите. Меката тъкан е действителната съединителна тъкан на организма, като мускули, мазнини и кръв. Меките тъкани рядко се запазват по време на вкаменяване. Палеонтолозите обикновено трябва да разчитат на вкаменени останки - скали. Сега палеонтолозите се надяват да използват това рядко откритие на 68-годишна тъкан за изследване на биологията и вероятно дори на ДНК на T. rex.

Дори с всички тези постижения, палеонтолозите все още правят важни открития, като използват прости инструменти и основни техники в тази област.

Националното географско общество подкрепя теренната работа по палеонтология по целия свят. Възникващият изследовател Zeresenay "Zeray" Alemseged провежда проучвания в Северна Етиопия. Там Алемсегед и колегите му откриват и изучават вкаменелости, които допринасят за разбирането на човешката еволюция.

Възникващият изследовател Bolortsetseg Minjin е палеонтолог, който е открил вкаменелости на динозаври, древни бозайници и дори корали в пустинята Гоби на Монголия. Тя работи също така, за да преподава монголски студенти за динозаврите в задния им двор и се надява да създаде музей на палеонтологията в страната.

Много сайтове за копае предлагат на посетителите възможност да наблюдават как палеонтолозите работят на полето, включително следните сайтове в САЩ: Грей Фосил сайт в Грей, Тенеси; катранените ями La Brea в Лос Анджелис, Калифорния; и изкопаемите легла на Ashfall в Роял, Небраска.

Снимка от Робърт Сисон

Еволюционна биология
Много палеонтолози са и еволюционни биолози. Еволюционната биология е изследване на произхода, развитието и промените (еволюцията) на видовете във времето. Други учени, които допринасят за еволюционната биология, са геолози и генетици.

Попиване на история
Най-старите фосили, откривани някога, са строматолитите, останките от древни цианобактерии или синьо-зелени водорасли. Най-старите фосили на животни, откривани някога, са гъби. Праисторическите гъби са открити на Арабския полуостров и Австралия.

Вкаменелости и митове
Древните култури не винаги са разбирали какво са вкаменелости и са приспособили откритието си, за да се съчетаят с митове и истории.

Китай е богат на фосили от динозаври. Динозаврите са древни влечуги, чиито кости имат общи характеристики както с влечугите, така и с птиците. Древните китайци често тълкували скелетите на динозаврите като останки от летящи дракони!

На няколко средиземноморски острова са открити вкаменени останки от слонове джуджета. Слоновете джудже израснаха само до 2 метра (6 фута) височина. Техните черепи са с приблизително същия размер като човешки череп, с голяма дупка в средата, където е багажникът на живото животно. В древните средиземноморски култури на Гърция и Рим останките от джудже слонове често са били интерпретирани като останки от циклопи, вид уплашен, едноок гигант.

Мери Анинг
Британската колекционерка на фосили от 19-ти век Мери Анинг доказа, че не е нужно да сте палеонтолог, за да допринасяте за науката. Анинг е един от първите хора, които събират, показват и правилно идентифицират вкаменелостите на ихтиозаври, плезиозаври и птерозаври. Нейният принос към разбирането на юрския живот беше толкова впечатляващ, че през 2010 г. Анинг бе обявена сред десетте британски жени, които са оказали най-голямо влияние върху историята на науката.