Что такое окаменелости и о чем они могут рассказать?
Поэтому – в дорогу, за новыми впечатлениями и новыми артефактами.
Многие из вас находили какие-то окаменелые кусочки костей, небольшие остатки древних организмов, ракушки. Некоторым даже повезло случайно обнаружить камень с отпечатком невиданной рыбы или окаменевший зуб ископаемой акулы. Кто-то повертел окаменелость в руках и выбросил ее, другие сохранили свою находку «на память», а некоторые навсегда запомнили это странное чувство, когда ты держишь в руках часть организма, жившего на Земле сотни миллионов лет назад, и понимаешь, что прикоснулся к истории.
И вот эти, третьи, на всю жизнь запомнившие это странное чувство, уже никогда не расстанутся со своим увлечением палеонтологией, раскопками, поисками остатков древних организмов, собиранием, классификацией и хранением окаменелостей.
И вот эти, третьи, на всю жизнь запомнившие это странное чувство, уже никогда не расстанутся со своим увлечением палеонтологией, раскопками, поисками остатков древних организмов, собиранием, классификацией и хранением окаменелостей.
Что такое «окаменелости»?
Окаменелостями называют останки древнейших организмов (или их отпечатки), которые населяли Землю много миллионов лет назад и сохранились в осадочных или горных породах до нашего времени. В зависимости от типа и степени сохранности они подразделяются на несколько отдельных категорий:
Субфосилии
В этой категории представлены ископаемые, в которых кроме скелета сохранились и часть мягких тканей. К ним также можно отнести некоторые растительные останки (фитолеймы): семена, орехи, шишки хвойных деревьев, древесина, то есть, измененные остатки растений, в которых сохранилась клеточная структура. К субфоссилиям также относят хорошо сохранившиеся останки мамонтов, птиц и носорогов. В этом случае консервантом является вечная мерзлота, либо вулканические пеплы и битумы.
Эуфосилии
Этим термином обозначаются целые окаменевшие скелеты древних организмов или их фрагменты. Кроме скелетов, в эту группу относят раковины моллюсков, органические остатки листьев, плодов, семян растений, спор и оболочек грибов.
Ихнофосилии
Это следы жизнедеятельности организмов. Чаще всего это отпечатки и следы ползания, выедания, различные ходы и норки, следы продвижения крупных (в основном) позвоночных по поверхности земли.
Копрофосилии
В отличие от предыдущей категории, здесь представлены остатки продуктов жизнедеятельности ископаемых организмов. Относятся продукты пищеварения позвоночных животных (окаменевшие фекалии), либо не до конца переваренные остатки других организмов.
Чаще всего находят фрагменты древних организмов (отдельные кости, зубы, фрагменты раковин), но иногда попадаются целые окаменевшие остатки. Например, на побережье Балтийского моря и в некоторых других регионах находят куски янтаря (окаменевшей смолы) с прекрасно сохранившимися внутри камня насекомыми, листьями, зернами древних растений, кусочками древесины и т.п.
Как происходит процесс фоссилизации (именно так называется минерализация биологических остатков)? После того как остатки животного или растения попадают в грунт, все пустоты в них быстро заполняются морской водой (если это морское дно) либо грунтовыми водами, происходит минерализация. Чем быстрее погибший организм был скрыт осадочными породами (попал в донный ил, был засыпан песком), тем лучше он сохранится.
Благодаря процессам минерализации до нас дошли окаменевшие остатки большинства живых организмов, населявших Землю много сотен миллионов лет назад, а ученые-палеонтологи смогли увидеть подробное строение многих древнейших животных. Например, окаменевшие остатки небольших птерозавров помогли ученым понять их строение до мельчайших деталей.
Как происходит процесс фоссилизации (именно так называется минерализация биологических остатков)? После того как остатки животного или растения попадают в грунт, все пустоты в них быстро заполняются морской водой (если это морское дно) либо грунтовыми водами, происходит минерализация. Чем быстрее погибший организм был скрыт осадочными породами (попал в донный ил, был засыпан песком), тем лучше он сохранится.
Благодаря процессам минерализации до нас дошли окаменевшие остатки большинства живых организмов, населявших Землю много сотен миллионов лет назад, а ученые-палеонтологи смогли увидеть подробное строение многих древнейших животных. Например, окаменевшие остатки небольших птерозавров помогли ученым понять их строение до мельчайших деталей.
Для того, чтобы остатки хорошо сохранились, они должны были длительное время находиться без доступа кислорода, это обеспечивала вода. Естественно, лучше и полнее сохранялись остатки, находившиеся в естественных впадинах. В этом случае происходила быстрая аккумуляция (накопление воды и осадочных пород), а, значит - быстрое погребение.
Если погибшее животное попадало на какую-либо вершину, выступ в скале, либо другое подобное место, сохранению и фоссилизации остатков препятствовал процесс денудации. Во время такого процесса грунт вымывался водными потоками и выдувался ветрами, обнажая подстилающие горные породы, поэтому погребение было практически невозможно.
Если погибшее животное попадало на какую-либо вершину, выступ в скале, либо другое подобное место, сохранению и фоссилизации остатков препятствовал процесс денудации. Во время такого процесса грунт вымывался водными потоками и выдувался ветрами, обнажая подстилающие горные породы, поэтому погребение было практически невозможно.
К сожалению, остаткам большинства крупных животных не так везло. Они не успевали полностью погрузиться в осадочные породы и фоссилизироваться, поэтому до наших дней дошли только части их скелетов или другие фрагменты туш. Мы прекрасно знаем структуру перьев маленьких доисторических птиц, но почти ничего не знаем о строении многих представителей зауропод (ящеротазовых динозавров).
Нередко можно найти окаменелые остатки не самого организма, а его формы, слепка. Такое случается, если организм полностью попал в осадочную породу и как бы оставил там свой оттиск. Со временем сам организм полностью разложился, а минералы заполнили пустоту, появившуюся после его разложения, образовалась окаменелость, всеми изгибами повторяющая древний организм.
Нередко можно найти окаменелые остатки не самого организма, а его формы, слепка. Такое случается, если организм полностью попал в осадочную породу и как бы оставил там свой оттиск. Со временем сам организм полностью разложился, а минералы заполнили пустоту, появившуюся после его разложения, образовалась окаменелость, всеми изгибами повторяющая древний организм.
Процесс формирования осадочных пород
Формирование осадочных пород происходит в течение очень долгого времени и имеет несколько стадий
1
Сингенез
Образование на дне водоема осадка (ил, песок, обломки камней, остатки органики и т.п.)..
2
Диагенез
Уплотнение осадка, превращение его в горную породу
3
Катагенез
Последующие преобразования горной породы. В зарубежной литературе этот процесс называют «поздняя стадия диагенеза».
4
Метагенез
Постепенное погружение осадочных пород в более глубокие горизонты, где при воздействии повышенных давления и температуры происходит глубокое преобразование пород.
5
Метаморфизм (или гипергенез)
Существенное изменение структуры, химического состава, текстуры осадочных пород.
Как формируются окаменелости?
Консервация останков древних организмов происходила при разных условиях окружающей среды и различных обстоятельствах, приведших к их гибели. Для хорошего состояния окаменелостей важнейшим условием было быстрое захоронение организма. Например, следы древнего животного очень быстро смоет дождь или сдует порыв ветра, поэтому условием их сохранения будет быстрое захоронение поверхности, где они были оставлены.
Дополнительными условиями появления окаменелости можно назвать:
Дополнительными условиями появления окаменелости можно назвать:
- быстрое захоронение останков;
- наличие благоприятных химических условий в осадочных породах.
Ищите и находите окаменелости вместе с нами!
Мы предлагаем вам поучаствовать в незабываемом приключении - настоящих палеонтологических раскопках! В наших авторских палеонтологических турах Вы гарантированно найдете остатки древних организмов и положите начало собственной палеонтологической коллекции!
Мы устраиваем экспедиции в Москве и Подмосковье, Ленинградской области, Пермском крае, Крыму и Казахстане.
Мы устраиваем экспедиции в Москве и Подмосковье, Ленинградской области, Пермском крае, Крыму и Казахстане.
Быстрое захоронение организма осадочными отложениями защищало его от последующего разрушения. Кроме гниения на открытом воздухе, погибшие животные уничтожались падальщиками: мягкие ткани съедались, кости растаскивались. Если это было маленькое животное, для его уничтожения было достаточно нескольких часов, максимум, пары дней. Туша крупного животного разрушалась в течение нескольких месяцев, очень крупного – нескольких лет.
Благоприятные химические условия позволяли быстрее заполнять минералами пустоты и поры погребенного в осадочных породах организма. Иногда фоссилизация организма происходила настолько быстро, что он просто не успевал разложиться.
Благоприятные химические условия позволяли быстрее заполнять минералами пустоты и поры погребенного в осадочных породах организма. Иногда фоссилизация организма происходила настолько быстро, что он просто не успевал разложиться.
Сколько времени требуется для формирования окаменелости?
Все будет зависеть от типа самой окаменелости. Науке известны случаи, когда фоссилизация происходила практически мгновенно, но это, скорее, исключение из правила. На практике окаменение может занимать от нескольких дней до месяцев и лет.
Многие считают, что для формирования окаменелости необходимы сотни тысяч или миллионы лет, ошибочно предполагая, что в древних окаменелостях до самого момента извлечения их из земли продолжается процесс фоссилизации. Это не так. Чем больше времени прошло от гибели организма до его полного окаменения, тем меньше вероятности, что он будет сохранен и не разрушится до окончания процесса.
Но мгновенное окаменение не означает, что процесс фоссилизации происходил в течение нескольких секунд или минут. Это невозможно даже физически. Окаменение происходит очень быстро, в некоторых случаях даже в течение нескольких часов, но, конечно, не мгновенно
Многие считают, что для формирования окаменелости необходимы сотни тысяч или миллионы лет, ошибочно предполагая, что в древних окаменелостях до самого момента извлечения их из земли продолжается процесс фоссилизации. Это не так. Чем больше времени прошло от гибели организма до его полного окаменения, тем меньше вероятности, что он будет сохранен и не разрушится до окончания процесса.
Но мгновенное окаменение не означает, что процесс фоссилизации происходил в течение нескольких секунд или минут. Это невозможно даже физически. Окаменение происходит очень быстро, в некоторых случаях даже в течение нескольких часов, но, конечно, не мгновенно
Фоссилизация в наши дни
"Железный человек" из Фалуна
Любопытная история произошла в шведской деревушке Фалун в самом начале восемнадцатого века. В одной из шахт рудокопы откопали тело молодого парня. Он выглядел так, как будто еще вчера был жив, тело не имело никаких следов разложения. Но самым интересным было даже не это – тело казалось полностью отлитым из металла: все, вплоть до последнего предмета одежды и каждого из волосков имели металлический золотистый отблеск.
Тело поместили в местный музей, и однажды туда зашла местная жительница, пожилая женщина, которую посетить музей уговорили внуки. Каково же было удивление окружающих, когда в этом «металлическом человеке» она узнала исчезнувшего около сорока лет назад ее возлюбленного.
Скорее всего, сорок лет назад парень был убит и сброшен в шахту, либо он сам туда свалился и не смог выбраться. А так как в шахте добывалась медная и железная руда, в породе находилось много медного купороса. Растворенный в воде купорос быстро проник в ткани погибшего и заместил клетки его организма. Произошла быстрая фоссилизация.
Тело поместили в местный музей, и однажды туда зашла местная жительница, пожилая женщина, которую посетить музей уговорили внуки. Каково же было удивление окружающих, когда в этом «металлическом человеке» она узнала исчезнувшего около сорока лет назад ее возлюбленного.
Скорее всего, сорок лет назад парень был убит и сброшен в шахту, либо он сам туда свалился и не смог выбраться. А так как в шахте добывалась медная и железная руда, в породе находилось много медного купороса. Растворенный в воде купорос быстро проник в ткани погибшего и заместил клетки его организма. Произошла быстрая фоссилизация.
Подобные случаи не так уж и редки. На территории Урала была обнаружена фоссилизированная «малахитовая» голова лошади, а под Кривым Рогом – тюленьи «железные» кости.
Наиболее полно останки сохранялись в моменты так называемых «катастрофических захоронений». В этом случае погребение организма происходит в течение короткого промежутка времени, падальщики не успевают добраться до туш животных, другие разрушительные силы природы тоже не успевают нанести сколько-нибудь серьезный вред. Именно благодаря катастрофическим захоронениям и дошли до наших дней фоссилии большинства крупных животных, населявших Землю миллионы лет назад.
Наиболее полно останки сохранялись в моменты так называемых «катастрофических захоронений». В этом случае погребение организма происходит в течение короткого промежутка времени, падальщики не успевают добраться до туш животных, другие разрушительные силы природы тоже не успевают нанести сколько-нибудь серьезный вред. Именно благодаря катастрофическим захоронениям и дошли до наших дней фоссилии большинства крупных животных, населявших Землю миллионы лет назад.
Массовое захоронение доисторических рыб
Например, на северо-востоке Бразилии известно место, где находили прекрасно сохранившихся древних рыб. Обычно разложение рыб происходит в очень короткий временной промежуток: от нескольких дней до одной-двух недель. Идеальная сохранность окаменелых рыб в этом регионе говорит о том, что их фоссилизация произошла гораздо быстрее, то есть, в течение нескольких часов. Скорей всего это произошло, по-видимому, потому, что вода, в которой рыбы плавали, была перенасыщена растворенными в ней минералами.
В отличие от мягких тканей, такие твердые части животных как скелет, зубы, раковины могут находиться в окружающей среде не один год, поэтому их окаменение может продолжаться достаточно длительное время. Более мелкие кости, особенно те, которые не сразу попадают в осадочные породы, могут быть повреждены и частично утрачены, поэтому чаще находятся средние или довольно крупные костные останки.
Что касается раковин, то они, как и зубы животных, наиболее устойчивы к разложению. И если раковины могут быть повреждены, так как они более хрупкие, то зубы могут находиться на открытых поверхностях без какого-то более или менее значительного ущерба очень длительное время и только потом попасть в осадочные породы и начать фоссилизироваться.
Что касается раковин, то они, как и зубы животных, наиболее устойчивы к разложению. И если раковины могут быть повреждены, так как они более хрупкие, то зубы могут находиться на открытых поверхностях без какого-то более или менее значительного ущерба очень длительное время и только потом попасть в осадочные породы и начать фоссилизироваться.
Что могут рассказать окаменелости?
Во время изучения окаменелых останков любого ископаемого животного, ученые делают вывод о их размерах, о том, каким способом оно передвигалось, чем питалось при жизни, какой внешний вид имело. Помимо этого, окаменелость расскажет о том, в каких условиях животное находилось на момент гибели. По характеру окружающей данную окаменелость породы можно сделать вывод о том, в какой среде оно обитало, например:
По качеству и степени сохранности ископаемых мы сможем сделать заключение, насколько быстрым было погребение. Например, если окаменелые кости будут иметь следы зубов, то мы можем однозначно заявить, что погибшее животное довольно длительное время находилось на поверхности земли и его успели повредить падальщики.
- сухопутное это животное или оно обитало в воде;
- если в воде, то в реке, озере или море;
- глубокий ли это был водоем, либо животное обитало на мелководье.
По качеству и степени сохранности ископаемых мы сможем сделать заключение, насколько быстрым было погребение. Например, если окаменелые кости будут иметь следы зубов, то мы можем однозначно заявить, что погибшее животное довольно длительное время находилось на поверхности земли и его успели повредить падальщики.
Почему существует определенная последовательность окаменелостей в геологических слоях?
По мере накопления осадочных отложений, в них попадают остатки растений, животных, древних птиц и обитателей морей. Все эти виды окаменелостей во всем мире образуют «летопись окаменелостей».
Существует научное объяснение такого порядка расположения и строгой последовательности слоев. Сначала водой заполнялись низменности, и только затем более возвышенные места. А так как низменности – это ничто иное, как морское дно, в нижних слоях этого «слоеного пирога» находятся останки животных морских глубин а значительно выше к поверхности земли - фоссилии наземных животных.
Но процессы в земной коре продолжаются до сих пор. Море в одних местах наступает, в других отступает, где-то бывшее морское дно поднимается высоко над поверхностью моря, где-то возвышенность уходит под воду. Например, в Крыму окаменелости мелового периода можно найти в горах, довольно далеко от моря. Это говорит о том, что когда-то на месте современного Крыма было море, затем оно отступило, а потом, через миллионы лет на этом месте "выросли" горы.
Существует научное объяснение такого порядка расположения и строгой последовательности слоев. Сначала водой заполнялись низменности, и только затем более возвышенные места. А так как низменности – это ничто иное, как морское дно, в нижних слоях этого «слоеного пирога» находятся останки животных морских глубин а значительно выше к поверхности земли - фоссилии наземных животных.
Но процессы в земной коре продолжаются до сих пор. Море в одних местах наступает, в других отступает, где-то бывшее морское дно поднимается высоко над поверхностью моря, где-то возвышенность уходит под воду. Например, в Крыму окаменелости мелового периода можно найти в горах, довольно далеко от моря. Это говорит о том, что когда-то на месте современного Крыма было море, затем оно отступило, а потом, через миллионы лет на этом месте "выросли" горы.
Палеонтологический Крым
Приглашаем в наш необычный тур по горному Крыму. За время экспедиции мы познакомимся с геологической историей полуострова и соберем уникальные находки с историей длительностью более 100 миллионов лет!
Показывает ли летопись окаменелостей последовательность эволюционных изменений?
Различные теории пытаются объяснить, каким образом последовательность залегания различных видов окаменелостей показывает эволюционные изменения живых организмов. Известно несколько теорий эволюционного развития органического мира на Земле:
- Первая эволюционная теория, автором которой стал французский ученый Жан Батист Ламарк.
- Теория эволюционного развития организмов, описанная в работе Чарльза Дарвина «Происхождение видов…».
- Синтетическая теория эволюции, в которой основным движущим фактором развития органического мира считается естественный отбор.
Согласно теории постепенной эволюции, все организмы должны были иметь множество переходных звеньев между одними типами организмов к другим, более сложными. Но часть животных, и растений появляются без каких-либо промежуточных звеньев, внезапно. Например, множество насекомых, таких как стрекозы, муравьи, тараканы не имеют никаких известных предков и появляются как бы ниоткуда. И затем практически не эволюционируют (очень похожи на современных, живущих рядом с нами). Это говорит о неполноте палеонтологической летописи. Либо артефакты с представителями промежуточных звеньев эволюции пока не найдены, либо они по каким-то причинам утрачены навсегда.
Что летопись окаменелостей рассказывает нам об истории Земли?
Летопись окаменелостей рассказывает жителям Земли как о «разумном» ее обустройстве (не хаотичном, а происходящем по каким-то определенным правилам развития), так и о множестве катаклизмов, происходивших в истории нашей планеты. Разумное проявлялось в сложности живых организмов, населявших Землю на всем протяжении существования на ней жизни. И это можно найти в ископаемых останках всех слоев осадочных пород.
Например, если организм находится в воде, то согласно всем разумным правилам, у него должен появиться орган дыхания, позволяющий ему дышать под водой. У рыб это жабры. А если это насекомое, питающееся кровью теплокровных организмов, то у него вместо зубов обязательно появится орган, с помощью которого насекомое будет прокалывать кожу (шкуру) и сосать кровь.
Но, с другой стороны, на протяжении почти всей «летописи окаменелостей» можно встретить следы земных катастроф и массовых вымираний живых существ, населявших Землю в далекой древности. Конечно, можно оспорить некоторые заявления ученых о времени и длительности отдельных катастроф, но что они происходили – этого никто оспорить не сможет.
Например, если организм находится в воде, то согласно всем разумным правилам, у него должен появиться орган дыхания, позволяющий ему дышать под водой. У рыб это жабры. А если это насекомое, питающееся кровью теплокровных организмов, то у него вместо зубов обязательно появится орган, с помощью которого насекомое будет прокалывать кожу (шкуру) и сосать кровь.
Но, с другой стороны, на протяжении почти всей «летописи окаменелостей» можно встретить следы земных катастроф и массовых вымираний живых существ, населявших Землю в далекой древности. Конечно, можно оспорить некоторые заявления ученых о времени и длительности отдельных катастроф, но что они происходили – этого никто оспорить не сможет.
Какие вопросы, касающиеся окаменелостей, вызывают наибольший интерес?
- Вопрос:Как так случилось, что все окаменелости расположены в осадочных породах в строгой последовательности?Ответ:Часть окаменелостей, найденных в одном слое осадочных пород, могут отличаться от таких же, но найденных в предыдущем либо последующем слоях. Это означает, что состав ископаемых останков постоянно менялся. Дарвин объясняет это как отражение ископаемыми организмами постоянно, но в течение длительного времени меняющихся условий.
На самом деле геологическая летопись часто прерывается. Практически нигде вы не найдете места, где были бы представлены все ее слои. Например, в Подмосковье не встречаются осадочные слои кембрийского, ордовикского, силурийского, пермского и триасового периодов. - Вопрос:Почему некоторые живые организмы встречаются во всех слоях осадочных пород, то есть, они существовали сотни миллионов лет, а другие появлялись на короткое время и затем бесследно исчезали?Ответ:Иногда смена ископаемых видов происходит довольно значительно. Например, окаменевшие останки динозавров часто находят в самых верхних меловых отложениях, но в следующих, палеогеновых осадочных породах они вообще не встречаются. Ученые объясняют этот факт тем, что во время формирования меловых отложений происходило массовое вымирание этих животных, которое завершилось полным их исчезновением в началу формирования следующего слоя осадочных пород.
Также было выявлено еще несколько массовых исчезновений (например, вымирание мамонтов) древних животных, каждое из которых, по мнению ученых, происходило как результат какого-то катастрофического процесса, происходившего на Земле в тот период времени. - Вопрос:Можно ли на основании «летописи окаменелостей» сделать вывод, что на Земле происходили какие-либо глобальные катастрофы, и если «да», то много ли их было?Ответ:В «летописи окаменелостей» можно найти исчерпывающие и довольно убедительные доказательства того, что на Земле случались несколько катастрофических, причем, глобальных (то есть, поразивших всю Землю) процессов. Хотя, многие интерпретируют эти глобальные катастрофы как ряд не связанных между собой и происходивших в разное время в разных местах катаклизмов. Но образцы окаменелостей, известных как продукты «массового вымирания» достаточно распространены и представляют собой довольно интересные примеры.