Mūsu planētas attīstības vēsturi pēta gandrīz visas zinātnes, un katrai no tām ir sava metode. Piemēram, paleontoloģija attiecas uz zinātni, kas pēta senus ģeoloģiskos laikmetus, to organisko pasauli un modeļus, kas rodas tās attīstības laikā. Tas viss ir cieši saistīts ar seno dzīvnieku, augu saglabāto pēdu izpēti, to dzīvībai svarīgo darbību fosilajās fosilijās. Tomēr katrai zinātnei ir tālu no vienas Zemes izpētes metodes, tās visbiežāk pastāv kā metožu kopums, un paleontoloģijas zinātne nav izņēmums.
Zinātne
Lai labāk orientētos terminoloģijā, pirms iepazīšanās ar paleontoloģisko metodi, ir nepieciešams pārtulkot šīs zinātnes sarežģīto nosaukumu no grieķu valodas. Tas sastāv no trim vārdiem: palaios, ontos un logos - "senais", "esošais" un "mācība". Rezultātā izrādās, ka paleontoloģijas zinātneatjauno, precizē, pēta apstākļus, kādos dzīvoja sen izmirušie augi un dzīvnieki, pēta, kā starp organismiem veidojās ekoloģiskās attiecības, kā arī attiecības starp esošajiem organismiem un abiotisko vidi (pēdējo sauc par ekoģenēzi). Paleontoloģiskā metode planētas attīstības ceļu izpētei attiecas uz divām šīs zinātnes sadaļām: paleobotāniku un paleozooloģiju.
Pēdējais pēta Zemes ģeoloģisko pagātni caur dzīvnieku pasauli, kas pastāvēja tajos laikmetos un ir sadalīta, savukārt, mugurkaulnieku paleozooloģijā un bezmugurkaulnieku paleozooloģijā. Tagad šeit ir pievienotas arī jaunas modernas sadaļas: paleobioģeogrāfija, tafonomija un paleoekoloģija. Visās tiek izmantota paleontoloģiskā Zemes izpētes metode. Paleoekoloģija ir sadaļa, kas pēta biotopu un apstākļus tajā ar visām tālās ģeoloģiskās pagātnes organismu attiecībām, to izmaiņām vēsturiskās attīstības gaitā apstākļu ietekmē. Tafonomija pēta organismu fosilo stāvokli to apbedīšanas modeļos pēc nāves, kā arī to saglabāšanas apstākļus. Paleobiogrāfija (vai paleobioģeogrāfija) parāda noteiktu organismu izplatību to ģeoloģiskās pagātnes vēsturē. Tādējādi izrādās, ka paleontoloģiskā metode ir augu un dzīvnieku atlieku pārejas procesa izpēte fosilā stāvoklī.
Soļi
Fosilo organismu saglabāšana nogulumiežu iežos šajā procesā ietver trīs posmus. Pirmais ir tad, kad uzkrājas organiskās atliekasorganismu nāves, to sadalīšanās un skeleta un mīksto audu iznīcināšanas rezultātā skābekļa un baktēriju iedarbības rezultātā. Nojaukšanas vietās šāds materiāls uzkrājas mirušu organismu kopienu veidā, un tās sauc par tanatocenozēm. Otrais fosilo organismu saglabāšanas posms ir apbedīšana. Gandrīz vienmēr tiek radīti apstākļi, kādos tanatocenoze ir pārklāta ar nogulsnēm, kas ierobežo skābekļa piekļuvi, bet organismu iznīcināšanas process turpinās, jo anaerobās baktērijas joprojām ir aktīvas.
Viss ir atkarīgs no mirstīgo atlieku apbedīšanas ātruma, dažkārt sedimentācija notiek ātri, un apbedījumi mainās maz. Šādus apbedījumus sauc par taphocenozi, un paleontoloģiskā metode to pēta ar daudz lielāku efektu. Trešais fosilo organismu saglabāšanas posms ir pārakmeņošanās, tas ir, irdeno nogulumu pārvēršanas process cietos iežos, kuros organiskās atliekas vienlaikus pārvēršas par fosilijām. Tas notiek dažādu ķīmisko faktoru ietekmē, kas pēta paleontoloģisko metodi ģeoloģijā: pārakmeņošanās, pārkristalizācijas un mineralizācijas procesus. Un fosilo organismu kompleksu šeit sauc par oriktocenozi.
Akmeņu vecuma noteikšana
Paleontoloģiskā metode ļauj noteikt iežu vecumu, pētot jūras dzīvnieku atlieku fosilijas, kas saglabājušās pārakmeņošanās un mineralizācijas procesā. Protams, neiztikt arī bez seno organismu veidu klasifikācijas. Tā pastāv, un ar tās palīdzību tiek pētīti iežu masā atrastie aizvēsturiskie organismi. Pētījums notiekšādi principi: tiek izsekots organiskās pasaules attīstības evolucionārais raksturs, pakāpeniska mirušo organismu kompleksu neatkārtošanās laikā un visas organiskās pasaules evolūcijas neatgriezeniskums. Viss, ko var pētīt ar paleontoloģisko metožu palīdzību, attiecas tikai uz sen aizgājušiem ģeoloģiskiem laikmetiem.
Nosakot modeļus, jāvadās pēc svarīgākajiem noteikumiem, kas paredz šādu metožu izmantošanu. Pirmkārt, katrā kompleksā esošajos nogulumiežu veidojumos ir tikai tam raksturīgi fosilie organismi, tā ir raksturīgākā iezīme. Paleontoloģiskās izpētes metodes ļauj noteikt viena vecuma iežu slāņus, jo tajos ir līdzīgi vai identiski fosilie organismi. Šī ir otrā īpašība. Un trešais ir tas, ka nogulumiežu vertikālā daļa ir absolūti vienāda visos kontinentos! Fosilo organismu pēctecībā tas vienmēr seko vienai un tai pašai secībai.
Ceļa fosilijas
Paleontoloģiskās izpētes metodes ietver fosiliju vadīšanas metodi, ko izmanto arī iežu ģeoloģiskā vecuma noteikšanai. Prasības fosiliju vadīšanai ir šādas: strauja evolūcija (līdz trīsdesmit miljoniem gadu), vertikālā izplatība ir neliela, un horizontālā izplatība ir plaša, bieža un labi saglabājusies. Piemēram, tas var būt slāņveida žaunas, belemnīti, amonīti, brahionodi, koraļļi, arheocīti utt.līdzīgi. Tomēr lielākā daļa fosiliju nav stingri ierobežotas ar noteiktu horizontu, un tāpēc tās nevar atrast visās sekcijās. Turklāt šo fosiliju kompleksu var atrast jebkurā citā tās pašas sadaļas intervālā. Un tāpēc šādos gadījumos tiek izmantota vēl interesantāka paleontoloģiskā evolūcijas izpētes metode. Šī ir formu kopu vadīšanas metode.
Formas ir pilnīgi atšķirīgas pēc nozīmes, un tāpēc tām ir arī apakšnodalījums. Tās ir kontrolējošās (jeb raksturīgās) formas, kas vai nu pastāvēja pirms pētāmā laika noteiktā brīdī un tajā pazūd, vai pastāv tikai tajā, vai arī populācija noteiktā laikā uzplauka, un izzušana notika uzreiz pēc tā. Ir arī koloniālās formas, kas parādās pētāmā laika beigās, un pēc to parādīšanās ir iespējams noteikt stratigrāfisku robežu. Trešās formas ir relikts, tas ir, izdzīvo, tās ir raksturīgas iepriekšējam periodam, tad, kad pienāk pētāmais laiks, tās parādās arvien retāk un ātri izzūd. Un atkārtotas formas ir visdzīvotspējīgākās, jo to attīstība nelabvēlīgos brīžos izzūd, un, mainoties apstākļiem, to populācijas atkal uzplaukst.
Paleontoloģiskā metode bioloģijā
Evolūcijas bioloģijā tiek izmantotas diezgan dažādas radniecīgo zinātņu metodes. Bagātākā pieredze uzkrāta paleontoloģijā, morfoloģijā, ģenētikā, bioģeogrāfijā, taksonomijā un citās disciplīnās. Viņš kļuva par pašu bāzi, arar kuru palīdzību kļuva iespējams metafiziskās idejas par organismu attīstību pārvērst par viszinātniskāko faktu. Īpaši noderīgas bija vispārējās bioloģijas metodes. Piemēram, paleontoloģija ir iekļauta visos evolūcijas pētījumos un ir piemērojama gandrīz visu evolūcijas procesu pētīšanai. Vislielākā informācija ir šo metožu pielietojumā par biosfēras stāvokli, pēc faunas un floras izmaiņu sekvencēm iespējams izsekot visiem organiskās pasaules attīstības posmiem līdz mūsdienām. Svarīgākie fakti ir arī identificētas fosilās starpformas, filoģenētisko sēriju atjaunošana, secību atklāšana fosilo formu izskatā.
Bioloģijas pētīšanas paleontoloģiskā metode nav viena. Tās ir divas, un abas ir saistītas ar evolūciju. Filoģenētiskā metode balstās uz radniecības nodibināšanas principu starp organismiem (piemēram, filoģenēze ir noteiktas formas vēsturiskā attīstība, kas tiek izsekota caur senčiem). Otrā metode ir bioģenētiskā, kur tiek pētīta ontoģenēze, tas ir, konkrētā organisma individuālā attīstība. Šo metodi var saukt arī par salīdzinošo-embrioloģisko vai salīdzinošo-anatomisko, kad tiek izsekoti visi pētāmā indivīda attīstības posmi no embrija parādīšanās līdz pieauguša cilvēka stāvoklim. Tā ir paleontoloģiskā metode bioloģijā, kas palīdz noteikt relatīvo zīmju izskatu un izsekot to attīstībai, pielietot saņemto informāciju biostratigrāfijai - suga, ģints, dzimta, kārta, klase, tips, valstība. Definīcija izklausās šādi: metode, kas noskaidro zemes garozā atrodamo seno organismu savstarpējo saistību.ģeoloģiskie slāņi, - paleontoloģiskie.
Pētījumu rezultāti
Ilgs sen izmirušu organismu atlieku pētījums liecina, ka viszemāk organizētās, tas ir, primitīvās augu un dzīvnieku formas ir sastopamas visattālākajos iežu slāņos, senākajos. Un augsti organizētie, gluži pretēji, atrodas tuvāk, jaunākos noguldījumos. Un ne visas fosilijas ir vienlīdz nozīmīgas sava vecuma noteikšanai, jo organiskā pasaule ir mainījusies ļoti nevienmērīgi. Dažas dzīvnieku un augu sugas pastāvēja ļoti ilgu laiku, bet citas gandrīz nekavējoties izmira. Ja organismu atliekas atrodamas daudzos slāņos un sniedzas tālu gar vertikāli posmā, piemēram, no kembrija līdz mūsdienām, tad šie organismi jāsauc par ilgdzīvojošiem.
Piedaloties ilgmūžīgām fosīlijām, pat paleontoloģiskā metode bioloģijā nepalīdzēs noteikt precīzu to pastāvēšanas vecumu. Tie ir orientējoši, kā jau paskaidrots iepriekš, un tāpēc ir sastopami ļoti dažādās un bieži vien ļoti tālu viena no otras vietās, tas ir, to ģeogrāfiskā izplatība ir ļoti plaša. Turklāt tie nav retums, to vienmēr ir ļoti daudz. Bet tieši fosilijas, kas izplatījās dažādos iežu slāņos, atviegloja vadošo formu izmaiņu secības noteikšanu, izmantojot vispārējās bioloģijas metodes. Paleontoloģiskā metode ir neaizstājama seno organismu izpētē, ko laiks paslēpis zem nogulumiežu biezuma.
Mazliet vēstures
Dažādu salīdzinājumsiežu slāņi un tajos esošo fosiliju izpēte, lai noteiktu to relatīvo vecumu – tādu paleontoloģisko metodi astoņpadsmitajā gadsimtā ierosināja angļu zinātnieks V. Smits. Viņš rakstīja pirmos zinātniskos darbus šajā zinātnes jomā, ka fosiliju slāņi ir identiski. Tie secīgi tika nogulsnēti slāņos uz okeāna dibena, un katrs slānis saturēja mirušo organismu atliekas, kas pastāvēja tieši šī slāņa veidošanās laikā. Tāpēc katrs slānis satur tikai savas fosilijas, pēc kurām kļuva iespējams noteikt iežu veidošanās laiku dažādās teritorijās.
Dzīvības stāvokļa attīstības stadijas tiek salīdzinātas ar paleontoloģisko metodi, un notikumu ilgums tiek noteikts ļoti nosacīti, taču to secība, kā arī ģeoloģiskās vēstures secība visos tās posmos var var droši izsekot. Tāpēc zināšanas par noteiktas zemes garozas posma attīstības vēsturi rodas, izveidojot un atjaunojot ģeoloģisko notikumu izmaiņu secību, viss ceļš ir izsekojams no senākajiem akmeņiem līdz jaunākajiem. Šādi tiek noskaidroti to izmaiņu cēloņi, kuru rezultātā uz planētas veidojās mūsdienīgs dzīves izskats.
Ģeoloģijā
Paleontoloģiskās metodes ģeoloģijā pirmo reizi tika ierosinātas daudz agrāk. To septiņpadsmitā gadsimta vidū izdarīja dānis N. Steno. Turklāt viņam izdevās diezgan pareizi attēlot vielu nogulumu veidošanās procesu ūdenī, un tāpēcviņš izdarīja divus galvenos secinājumus. Pirmkārt, katrs slānis noteikti ir ierobežots ar paralēlām virsmām, kas sākotnēji atradās horizontāli, un, otrkārt, katram slānim ir jābūt ļoti ievērojamam horizontālam apjomam, un tāpēc tas aizņem ļoti lielu laukumu. Tas nozīmē, ka, ja mēs novērojam slāņu rašanos šķībi, tad varam būt pārliecināti, ka šī gadījuma rašanās bija dažu turpmāku procesu rezultāts. Zinātnieks veica ģeoloģiskos izpēti Toskānā (Itālija) un absolūti pareizi noteica sastopamo vietu relatīvo vecumu pēc iežu savstarpējās atrašanās vietas.
Angļu inženieris V. Smits vēroja, kā gadsimtu vēlāk tika izrakts kanāls, un nevarēja nepievērst uzmanību blakus esošajiem iežu slāņiem. Visos no tiem bija līdzīgas organisko vielu fosilās atliekas. Bet slāņus, kas atrodas tālu viens no otra, viņš raksturoja kā krasi atšķirīgus pēc sastāva. Smita darbi ieinteresēja franču ģeologus Bronjaru un Kuvjē, kuri izmantoja piedāvāto paleontoloģisko metodi un 1807. gadā pabeidza mineraloģisko aprakstu ar visa Parīzes baseina ģeogrāfisko karti. Kartē bija slāņu izplatības apzīmējums ar vecuma norādi. Visu šo pētījumu nozīmi ir grūti pārvērtēt, tie ir nenovērtējami, jo gan zinātnes, gan ģeoloģija un bioloģija uz šī pamata sāka ārkārtīgi strauji attīstīties.
Dārvina teorija
Paleontoloģiskās metodes iežu vecuma noteikšanai pēc to dalījuma pamatlicēji radīja patiesi zinātnisku pamatojumu, jo, balstoties uz Bronnārda, Kuvjē, Smita un Steno atklājumiem,revolucionāri jauns un patiesi zinātnisks šīs metodes pamatojums. Parādījās teorija par sugu izcelsmi, kas pierādīja, ka organiskā pasaule nav atsevišķi izkaisīti dzīvības centri, kas radušies un izmiruši atsevišķos ģeoloģiskajos periodos. Saskaņā ar šo teoriju dzīvība uz Zemes ir ierindojusies neparasti pārliecinoši. Viņa nebija nejauša nevienā no savām izpausmēm. It kā dižens (un, starp citu, daudzos seno tautu mītos apdziedāts) dzīvības koks klāj zemi ar novecojušiem (mirušiem) zariem, un augstumā tas zied un aug mūžīgi – tā evolūciju rādīja Darvins.
Pateicoties šai teorijai, organiskās fosilijas ir ieguvušas īpašu interesi kā visu mūsdienu organismu senči un radinieki. Tie vairs nebija "veidotie akmeņi" vai "dabas kuriozi" ar neparastām formām. Tie kļuva par svarīgākajiem vēstures dokumentiem, kas precīzi parāda, kā uz Zemes attīstījās organiskā dzīvība. Un paleontoloģisko metodi sāka pielietot pēc iespējas plašāk. Tiek pētīts viss zemeslode: dažādu kontinentu ieži tiek salīdzināti griezumos, kas atrodas pēc iespējas tālāk viens no otra. Un visi šie pētījumi tikai apstiprina Darvina teoriju.
Dzīves formas
Ir pierādīts, ka visa organiskā pasaule, kas parādījās pirmajos, agrākajos Zemes attīstības vēsturiskajos posmos, nepārtraukti mainījās. To ietekmēja ārējie apstākļi un situācijas, un tāpēc vājās sugas izmira, bet stiprās pielāgojās un uzlabojās. Attīstība notika no visvairākvienkāršiem, tā sauktajiem zemiski organizētiem organismiem uz augsti organizētiem, perfektākiem organismiem. Evolūcijas process ir neatgriezenisks, un tāpēc visi pielāgotie organismi nekad nespēs atgriezties savā pirmajā stāvoklī, jaunās pazīmes, kas parādījās, nekur nepazudīs. Tāpēc mēs nekad neredzēsim organismu esamību, kas ir pazuduši no zemes virsmas. Un tikai ar paleontoloģisko metodi mēs varam pētīt to atliekas klinšu masās.
Tomēr nebūt nav atrisinātas visas problēmas ar slāņu vecuma noteikšanu. Identiskas fosilijas, kas ietvertas dažādos iežu slāņos, ne vienmēr garantē šo slāņu vienādu vecumu. Fakts ir tāds, ka daudziem augiem un dzīvniekiem bija tik lieliska spēja pielāgoties vides apstākļiem, ka daudzi miljoni gadu no to ģeoloģiskās vēstures dzīvoja bez būtiskām izmaiņām, un tāpēc to atliekas var atrast gandrīz jebkurā vecuma atradnēs. Taču citi organismi ir attīstījušies milzīgā ātrumā, un tieši viņi var zinātniekiem pateikt iežu vecumu, kurā tie tika atrasti.
Faunas sugu laika maiņas process nevar notikt uzreiz. Un jaunas sugas nerodas vienlaicīgi dažādās vietās, tās apmetas dažādos ātrumos, un tās arī neizmirst vienlaikus. Mūsdienās Austrālijas faunā var atrast relikvijas. Ķenguri un daudzi citi marsupials, piemēram, citos kontinentos, izmira jau sen. Bet paleontoloģiskā iežu izpētes metode joprojām palīdz zinātniekiem pietuvoties patiesībai.
