История палеонтологии

Duria Antiquior – Более древний Дорсет — акварель, написанная в 1830 году геологом Генри Де ла Бешем на основе окаменелостей, найденных Мэри Эннинг . Конец XVIII — начало XIX века — время быстрых и резких перемен в представлениях об истории жизни на Земле.

История палеонтологии прослеживает историю попыток понять историю жизни на Земле путем изучения летописи окаменелостей , оставленных живыми организмами. занимается пониманием живых организмов прошлого, ее Поскольку палеонтология можно считать областью биологии, но ее историческое развитие было тесно связано с геологией и попытками понять историю самой Земли .

В древности Ксенофан (570–480 гг. до н. э.), Геродот (484–425 до н. э.), Эратосфен (276–194 до н. э.) и Страбон (64–64 гг. До н. э.) писали об окаменелостях морских организмов, указывая на то, что земля когда-то находилась под вода. Древние китайцы считали их костями дракона и документировали их как таковые. В средние века окаменелости обсуждались персидским натуралистом Ибн Синой (известным как Авиценна в Европе ) в «Книге исцеления» (1027 г.), которая предложила теорию окаменения жидкостей, которую Альберт Саксонский развил в 14 веке. Китайский натуралист Шэнь Го (1031–1095) предложил теорию изменения климата , основанную на данных окаменевшего бамбука.

В Европе раннего Нового времени систематическое изучение окаменелостей стало неотъемлемой частью изменений в натурфилософии , произошедших в эпоху Разума . Природа окаменелостей и их связь с жизнью в прошлом стали лучше пониматься в 17 и 18 веках, а в конце 18 века работа Жоржа Кювье положила конец длительным дебатам о реальности вымирания , что привело к появление палеонтологии – в сочетании со сравнительной анатомией – как научной дисциплины. Расширение знаний об окаменелостях также играло возрастающую роль в развитии геологии и, в частности, стратиграфии .

В 1822 году слово «палеонтология» было использовано редактором французского научного журнала для обозначения изучения древних живых организмов с помощью окаменелостей, а в первой половине XIX века геологическая и палеонтологическая деятельность становилась все более организованной по мере роста численности населения. геологических обществ и музеев, а также растущего числа профессиональных геологов и специалистов по ископаемым. Это способствовало быстрому увеличению знаний об истории жизни на Земле и прогрессу в определении геологической шкалы времени, в основном основанной на ископаемых свидетельствах. По мере того как знания об истории жизни продолжали улучшаться, становилось все более очевидным, что в развитии жизни существовал некий последовательный порядок. Это будет способствовать развитию ранних эволюционных теорий о трансмутации видов . После того, как Чарльз Дарвин опубликовал «Происхождение видов» в 1859 году, большая часть внимания палеонтологии сместилась на понимание путей эволюции , включая эволюцию человека , и эволюционную теорию.

Во второй половине XIX века наблюдался огромный рост палеонтологической деятельности, особенно в Северной Америке. Эта тенденция продолжилась и в 20 веке, когда дополнительные регионы Земли были открыты для систематического сбора окаменелостей, о чем свидетельствует серия важных открытий, сделанных в Китае в конце 20 века. множество переходных окаменелостей Было обнаружено , и в настоящее время считается, что имеется множество свидетельств родства всех классов позвоночных , большая часть которых представлена ​​в виде переходных окаменелостей. В последние несколько десятилетий 20-го века возобновился интерес к массовым вымираниям и их роли в эволюции жизни на Земле. Также возобновился интерес к кембрийскому взрыву , который привел к развитию строения тела большинства типов животных. Открытие окаменелостей эдиакарской биоты и развитие палеобиологии расширили знания об истории жизни задолго до кембрия.

До 17 века

Еще в VI веке до нашей эры греческий философ Ксенофан Колофонский (570–480 до н.э.) признал, что некоторые ископаемые раковины были остатками моллюсков, и он использовал это, чтобы доказать, что то, что в то время было сушей, когда-то находилось под морем. Леонардо да Винчи (1452–1519) в неопубликованной записной книжке также пришел к выводу, что некоторые ископаемые морские раковины были остатками моллюсков. Однако в обоих случаях окаменелости представляли собой полные остатки видов моллюсков, которые очень напоминали живые виды, и поэтому их было легко классифицировать.

В 1027 году персидский натуралист ( Ибн Сина известный в Европе как Авиценна того, как каменистость окаменелостей объяснение была вызвана ) предложил в «Книге исцеления» . Он модифицировал идею Аристотеля , объяснявшую это с точки зрения испарений испарения . Ибн Сина модифицировал это в теорию окаменения жидкостей ( succus lapidificatus ), которая была разработана Альбертом Саксонским в 14 веке и принята в той или иной форме большинством натуралистов к 16 веку.

Шэнь Го (кит. 沈括 ) (1031–1095) из династии Сун использовал морские окаменелости, найденные в горах Тайхан, чтобы сделать вывод о существовании геологических процессов, таких как геоморфология и перемещение морских берегов с течением времени. В 1088 году нашей эры он обнаружил сохранившиеся окаменелые бамбуки, найденные под землей в Яньане , Шанбэй регион , Шэньси . Используя свои наблюдения, он выступил в защиту теории постепенного изменения климата , поскольку Шэньси была частью зоны засушливого климата, которая не обеспечивала среду обитания для роста бамбука.

В результате нового акцента на наблюдении, классификации и каталогизации природы европейские натурфилософы XVI века начали собирать обширные коллекции ископаемых объектов (а также коллекции образцов растений и животных), которые часто хранились в специально построенных шкафы, которые помогут их организовать. Конрад Геснер опубликовал в 1565 году работу об окаменелостях, содержащую одно из первых подробных описаний такого шкафа и коллекции. Коллекция принадлежала члену обширной сети корреспондентов, которых Геснер привлекал для своих работ. Такие сети неформальной переписки между натурфилософами и коллекционерами становились все более важными в течение 16 века и были прямыми предшественниками научных обществ, которые начали формироваться в 17 веке. Эти кабинетные собрания и сети переписки сыграли важную роль в развитии натурфилософии.

Однако большинство европейцев XVI века не признавали, что окаменелости — это останки живых организмов. Этимология слова «ископаемое» происходит от латинского слова, обозначающего «выкопанные вещи». Как видно из этого, этот термин применялся к широкому кругу камней и камнеподобных предметов, независимо от того, могли ли они иметь органическое происхождение. Писатели XVI века, такие как Геснер и Георг Агрикола, были больше заинтересованы в классификации таких объектов по их физическим и мистическим свойствам, чем в определении происхождения объектов. Кроме того, натурфилософия того периода поощряла альтернативные объяснения происхождения окаменелостей. И аристотелевская , и неоплатоническая школы философии поддерживали идею о том, что каменные объекты могут расти в земле и напоминать живые существа. Неоплатоническая философия утверждала, что между живыми и неживыми объектами может существовать сходство, из-за которого один может напоминать другой. Аристотелевская школа утверждала, что семена живых организмов могут проникать в землю и создавать объекты, напоминающие эти организмы.

Леонардо да Винчи и развитие палеонтологии

Леонардо да Винчи установил линию преемственности между двумя основными ветвями палеонтологии: палеонтологией ископаемых тел и ихнологией . Фактически Леонардо имел дело с обоими основными классами окаменелостей: (1) окаменелостями тела, например, окаменевшими раковинами; (2) ихноокаменелости (также известные как следы окаменелостей), т.е. окаменелые продукты взаимодействия жизни и субстрата (например, норы и бурения). На листах 8–10 Лестерского кодекса Леонардо исследовал тему окаменелостей, затрагивая один из волнующих его современников вопросов: почему мы находим в горах окаменелые морские ракушки? Леонардо ответил на этот вопрос, правильно истолковав биогенную природу ископаемых моллюсков и их осадочной матрицы. Интерпретация Леонардо да Винчи кажется чрезвычайно новаторской, поскольку он превзошел три столетия научных дебатов о природе окаменелостей. Да Винчи принял во внимание ихноокаменелости беспозвоночных, чтобы доказать свои идеи о природе ископаемых объектов. Для да Винчи ихноокаменелости сыграли центральную роль в демонстрации: (1) органической природы окаменевших раковин и (2) осадочного происхождения слоев горных пород, содержащих ископаемые объекты. Да Винчи описал, что такое биоэрозионные ихнофоссилии:

На холмах вокруг Пармы и Пьяченцы можно увидеть множество моллюсков и скучающих кораллов, все еще прикрепленных к камням. Когда я работал над великими лошадьми в Милане, какие-то крестьяне принесли мне их огромный мешок.

- Кодекс Лестера, лист 9r.

Такие раскопки окаменелостей позволили Леонардо опровергнуть неорганическую теорию, то есть идею о том, что так называемые окаменелые раковины (окаменелости тела моллюсков) являются неорганическими диковинками. Слова Леонардо да Винчи:

[Неорганическая теория неверна], потому что на панцире остается след движений [животного], который [оно] поедает так же, как древоточец в древесине...

- Кодекс Лестера, лист 9т.

Да Винчи обсуждал не только ископаемые скважины, но и норы. Леонардо использовал норы окаменелостей в качестве палеоэкологических инструментов, чтобы продемонстрировать морскую природу осадочных слоев:

Между одним слоем и другим остаются следы червей, проползших между ними, когда они еще не высохли. Весь морской ил все еще содержит ракушки, а ракушки окаменели вместе с илом.

- Кодекс Лестера, лист 10 т.

Другие натуралисты эпохи Возрождения изучали ихноокаменелости беспозвоночных, но ни один из них не пришел к таким точным выводам. Представления Леонардо о беспозвоночных ихнофоссилиях необычайно современны не только по сравнению с представлениями его современников, но и по сравнению с интерпретациями более позднего времени. Фактически, в 1800-х годах ихнофоссилии беспозвоночных объясняли фукоидами или морскими водорослями, а их истинная природа стала широко понятна только к началу 1900-х годов. По этим причинам Леонардо да Винчи заслуженно считается отцом-основателем обеих основных отраслей палеонтологии, то есть изучения окаменелостей и ихнологии.

17 век

Иоганн Якоб Шейхцер пытался объяснить окаменелости, используя библейские потопы, в своем «Гербарии потопа» (1709 г.).

В эпоху Разума фундаментальные изменения в натурфилософии отразились на анализе окаменелостей. В 1665 году Афанасий Кирхер приписал гигантские кости вымершим расам гигантских людей в своей работе «Mundus subterraneus» . В том же году Роберт Гук опубликовал «Микрографию» — иллюстрированное собрание своих наблюдений с помощью микроскопа. Одно из этих наблюдений было озаглавлено «Об окаменевшем дереве и других окаменевших телах», которое включало сравнение окаменелого и обычного дерева. Он пришел к выводу, что окаменевшая древесина — это обычная древесина, пропитанная «водой, пропитанной каменистыми и землистыми частицами». Затем он предположил, что несколько видов ископаемых морских раковин образовались из обычных раковин в результате аналогичного процесса. Он выступал против распространенного мнения, что такие объекты представляют собой «камни, образовавшиеся благодаря каким-то необычайным свойствам пластика, скрытым в самой Земле». Гук считал, что окаменелости служат свидетельством истории жизни на Земле, написав в 1668 году:

... если находка монет, медалей, урн и других памятников известных людей, городов или утвари будет признана неоспоримым доказательством того, что такие люди или вещи в прежние времена существовали, то, конечно, эти окаменения могут должно иметь равную достоверность и доказательность того, что раньше существовали такие овощи или животные... и что они являются истинными универсальными символами, понятными всем разумным людям.

На иллюстрации из статьи Стено 1667 года для сравнения показаны голова акулы и ее зубы, а также ископаемый зуб.

Гук был готов принять возможность того, что некоторые из таких окаменелостей представляют собой виды, вымершие, возможно, в результате прошлых геологических катастроф.

В 1667 году Николас Стено написал статью о препарированной им голове акулы. Он сравнил зубы акулы с обычными ископаемыми объектами, известными как « языковые камни » или глоссопетры . Он пришел к выводу, что окаменелости, должно быть, были зубами акулы. Затем Стено заинтересовался вопросом об окаменелостях и, чтобы развеять некоторые возражения против их органического происхождения, начал изучать пласты горных пород. Результат этой работы был опубликован в 1669 году как «Предвестник диссертации о твердом теле, естественным образом заключенном в твердом теле» . В этой книге Стено провел четкое различие между такими объектами, как горные кристаллы, которые действительно образовались внутри горных пород, и такими объектами, как ископаемые раковины и зубы акул, которые образовались вне этих камней. Стено понял, что определенные виды горных пород образовались в результате последовательного отложения горизонтальных слоев осадочных пород и что окаменелости представляют собой останки живых организмов, погребенных в этих отложениях. Стено, который, как почти все натурфилософы 17 века, считал, что Земле всего несколько тысяч лет, прибегнул к Библейский потоп как возможное объяснение окаменелостей морских организмов, оказавшихся вдали от моря.

Несмотря на значительное влияние Предтечи , натуралисты, такие как Мартин Листер (1638–1712) и Джон Рэй (1627–1705), продолжали подвергать сомнению органическое происхождение некоторых окаменелостей. Их особенно беспокоили такие объекты, как ископаемые аммониты , которые, как утверждал Гук, имели органическое происхождение и не напоминали ни один из известных живых видов. Это подняло возможность исчезновения , которое им было трудно принять по философским и теологическим причинам. В 1695 году Рэй писал валлийскому натуралисту Эдварду Ллуйду , жалуясь на такие взгляды: «...за этим следует такая цепочка последствий, которые, кажется, шокируют Священное Писание-Историю новизны Мира; по крайней мере, они опровергают общепринятое мнение, И не без веской причины среди богословов и философов утверждать, что со времени первого Творения не было потеряно ни одного вида Животных или Растений, ни одного нового вида».

18 век

Рисунок, сравнивающий челюсти, был добавлен в 1799 году, когда была опубликована презентация Кювье 1796 года о живых и ископаемых слонах.

В своей работе 1778 года «Эпохи природы» Жорж Бюффон ссылался на окаменелости, в частности на открытие окаменелостей тропических видов, таких как слоны и носороги, в Северной Европе, как на свидетельство теории о том, что Земля вначале была намного теплее, чем сейчас, и постепенно охлаждался.

В 1796 году Жорж Кювье представил статью о живых и ископаемых слонах, в которой сравнивал останки скелетов индийских и африканских слонов с окаменелостями мамонтов и животного, которое он позже назвал мастодонтом, используя сравнительную анатомию . Он впервые установил, что индийские и африканские слоны — это разные виды, а мамонты отличаются от обоих и должны вымереть . Далее он пришел к выводу, что мастодонт был еще одним вымершим видом, который также отличался от индийских или африканских слонов, в большей степени, чем от мамонтов. Кювье еще раз ярко продемонстрировал силу сравнительной анатомии в палеонтологии, когда в 1796 году представил вторую статью о большом ископаемом скелете из Парагвая, который он назвал Megatherium и идентифицировал как гигантского ленивца , сравнив его череп с черепами двух ныне живущих видов древесный ленивец. Новаторская работа Кювье в области палеонтологии и сравнительной анатомии привела к широкому признанию факта вымирания. Это также побудило Кювье защищать геологическую теорию катастрофизма, чтобы объяснить последовательность организмов, обнаруженную в летописи окаменелостей. Он также отметил, что, поскольку мамонты и шерстистые носороги не относятся к тем же видам, что слоны и носороги, живущие в настоящее время в тропиках, их окаменелости не могут быть использованы в качестве доказательства остывания Земли.

Иллюстрация из книги Уильяма Смита «Слои организованных окаменелостей» (1817 г.)

В новаторском применении стратиграфии . Уильям Смит , геодезист и горный инженер, широко использовал окаменелости, чтобы помочь сопоставить пласты горных пород в разных местах Он создал первую геологическую карту Англии в конце 1790-х - начале 19 века. Он установил принцип последовательности фауны , идею о том, что каждый пласт осадочных пород будет содержать определенные типы окаменелостей и что они будут сменять друг друга предсказуемым образом даже в сильно разделенных геологических формациях. В то же время Кювье и Александр Броньяр , преподаватель Парижской школы горного дела, использовали аналогичные методы во влиятельном исследовании геологии региона вокруг Парижа.

Начало-середина 19 века

Изучение окаменелостей и происхождение слова палеонтология

Первое упоминание слова «палеонтология» , придуманного в январе 1822 года Анри Мари Дюкроте де Бленвилем в его «Журнале телосложения».

Библиотеки Смитсоновского института считают, что первым изданием работы, заложившей основу палеонтологии позвоночных, была книга Жоржа Кювье « Исследования ископаемых костей четвероногих », опубликованная во Франции в 1812 году. Ссылаясь на второе издание этой работы (1821 г.), ученик Кювье и редактор научного издания Journal de Physique Анри Мари Дюкроте де Бленвиль опубликовал в январе 1822 года в Journal de Physique статью под названием «Анализ принципов работы в науках». телосложение, publiés dans l'année 1821» («Анализ из главных работ по физическим наукам, опубликованных в 1821 году»). В этой статье Бленвиль впервые представил печатное слово palæontologie. которое позже дало английское слово «палеонтология». Бленвиль уже ввел термин «палеозоология» в 1817 году для обозначения работы Кювье и других по реконструкции вымерших животных по ископаемым костям. Однако Бленвилл начал искать термин, который мог бы относиться к изучению останков как ископаемых животных, так и растений. Попробовав несколько безуспешных альтернатив, в 1822 году он наткнулся на «палеонтологию». Термин Бленвилля для изучения окаменелых организмов быстро стал популярным и был переведен на английский язык как «палеонтология».

В 1828 году Александра Броньяра сын , ботаник Адольф Броньяр , опубликовал введение к более обширному труду по истории ископаемых растений. Адольф Броньяр пришел к выводу, что историю растений можно условно разделить на четыре части. Первый период характеризовался криптогамами . Второй период характеризовался появлением хвойных пород . Третий период принес появление саговников , а четвертый — развитие цветковых растений (таких как двудольные ). Переходы между каждым из этих периодов были отмечены резкими разрывами в летописи окаменелостей с более постепенными изменениями внутри периодов. Работа Броньяра легла в основу палеоботаники и укрепила теорию о том, что жизнь на Земле имела долгую и сложную историю, и различные группы растений и животных появлялись в последовательном порядке. Это также поддержало идею о том, что климат Земли со временем изменился, поскольку Броньяр пришел к выводу, что окаменелости растений показывают, что в каменноугольный период климат Северной Европы, должно быть, был тропическим. Термин «палеоботаника» был придуман в 1884 году, а «палинология» — в 1944 году.

Возраст млекопитающих

Опубликованный эскиз Жоржа Кювье (слева) и неопубликованный эскиз с контуром (справа) неполной реконструкции скелета Anoplotherium commune , ~1812 г. Кювье однажды реконструировал палеобиологию A. commune как полуводного животного, питавшегося водными растениями, исходя из его крепкого телосложения. Это мнение сохранялось более века, но в конечном итоге было опровергнуто. Сегодня считается, что эндемичный палеогеновый род представляет собой насекомое с двуногими адаптациями, такое как геренук , халикотерий и наземные ленивцы .

В 1804 году Кювье идентифицировал два рода ископаемых млекопитающих из гипсовых карьеров на окраине Парижа (известных как Парижский бассейн ) во Франции (хотя окаменелости были известны ему еще по крайней мере в 1800 году). В отличие от ранее обнаруженных ископаемых млекопитающих, таких как Megatherium и Mammut , ископаемые млекопитающие, описанные в 1804 году, были обнаружены в более глубоких отложениях, а не в поверхностных отложениях, что указывает на более древний возраст (эпоха позднего эоцена ). На основании стоматологических и посткраниальных данных он определил, что эти два рода определенно были млекопитающими и были похожи на современных млекопитающих, таких как тапиры , верблюды и свиньи. Однако на основании стоматологических данных он также определил, что они отличаются друг от друга и современных млекопитающих. Он назвал два рода Palaeotherium и Anoplotherium . Позднее в 1807 году он писал о двух неполных скелетах А. коммуны , совсем недавно обнаруженных в коммунах Пантен и Антоний соответственно. Несмотря на то, что скелеты были неполными, а первый был частично поврежден из-за того, что рабочие не собрали его тщательно, на основе посткраниальных данных он смог определить, что A. commune была похожа на животных, которые после его жизни в конечном итоге будут отнесены к отряду парнокопытных . Однако Кювье выразил удивление тем, что A. commune обладала весьма необычными чертами, которым нет современных аналогов у его ныне живущих родственников, такими как длинный и крепкий хвост из 22 хвостовых позвонков и третьи мизинцы на ногах в дополнение к двум длинным те.

В 1812 году Кювье опубликовал чертежные реконструкции известных останков « палеотериума » минора (= Plagiolophusminor ) , « Anoplotherium medium » (= Xiphodon gracilis ) и, что наиболее известно, Anoplotherium commune . Что касается A. commune , он смог точно предсказать, что A. commune имеет крепкие мышцы по всему телу, поддерживающие короткие конечности и длинный хвост. Он также описал гипотетические палеобиологии различных видов, отнесенных к Anoplotherium (некоторые из которых в конечном итоге будут отнесены к различным палеогеновым парнокопытным, таким как Xiphodon и Dichobune ). Его реконструкции скелета ископаемых родов млекопитающих и гипотеза палеоэкологического поведения считаются одними из самых ранних примеров в палеонтологии. Он также нарисовал реконструкции мышц A. commune на основе известных останков скелета этого вида, которые были переизданы, но никогда не публиковались для широкой публики из-за его опасений, что они были слишком спекулятивными. Однако сегодня его реконструкция мышц A. commune считается точной и проложившей путь палеоискусству и биомеханике.

Возраст рептилий

Иллюстрация ископаемых зубов игуанодона с челюстью современной игуаны для сравнения из статьи Мантелла 1825 года, описывающей игуанодона.

В 1808 году Кювье идентифицировал окаменелость, найденную в Маастрихте, как гигантскую морскую рептилию, которую позже назвали Мозазавром . Он также идентифицировал по рисунку еще одно ископаемое, найденное в Баварии, как летающую рептилию и назвал его Pterodactylus . Основываясь на слоях, в которых были найдены эти окаменелости, он предположил, что крупные рептилии жили до того, что он назвал «эпохой млекопитающих». Предположение Кювье будет подтверждено серией находок, которые будут сделаны в Великобритании в течение следующих двух десятилетий. Мэри Эннинг , профессиональный коллекционер окаменелостей с одиннадцати лет, собрала окаменелости ряда морских рептилий и доисторических рыб из юрских морских слоев в Лайм-Реджисе . К ним относятся первый скелет ихтиозавра , который был признан таковым, который был собран в 1811 году, и первые два скелета плезиозавра, когда-либо найденные в 1821 и 1823 годах. Мэри Эннинг было всего 12 лет, когда она и ее брат обнаружили скелет ихтиозавра. Многие из ее открытий будут научно описаны геологами Уильямом Конибиром , Генри Де ла Бешем и Уильямом Баклендом . Именно Эннинг заметила, что каменные предметы, известные как « безоаровые камни», часто находили в брюшной области скелетов ихтиозавров, и отметила, что, если такие камни разламывать, они часто содержат окаменелые рыбьи кости и чешуйки, а иногда и кости мелких ихтиозавры. Это побудило ее предположить Бакленду, что это были окаменелые фекалии, которые он назвал копролитами и которые он использовал, чтобы лучше понять древние пищевые цепи . Мэри Эннинг сделала множество открытий окаменелостей, которые произвели революцию в науке. Однако, несмотря на ее феноменальный научный вклад, ее открытия редко получали официальное признание. Ее открытия часто приписывались богатым людям, которые покупали ее окаменелости.

В 1824 году Бакленд нашел и описал нижнюю челюсть из юрских отложений Стоунсфилда . Он определил, что кость принадлежала плотоядной наземной рептилии, которую он назвал Мегалозавром . В том же году Гидеон Мантелл понял, что некоторые большие зубы, которые он нашел в 1822 году в меловых скалах Тилгейта , принадлежали гигантской травоядной наземной рептилии. Он назвал его Игуанодоном , потому что зубы напоминали зубы игуаны . Все это побудило Мантелла опубликовать в 1831 году влиятельную статью под названием «Эра рептилий», в которой он обобщил доказательства того, что в течение длительного времени земля кишела крупными рептилиями, и разделил эту эпоху, основываясь на в каких пластах горных пород впервые появились разные виды рептилий, в трех интервалах, предвосхитивших современные периоды триаса , юры и мела. В 1832 году Мантелл нашел в Тилгейте частичный скелет панцирной рептилии, которую он назвал Гилеозавром . В 1841 году английский анатом Ричард Оуэн создал новый отряд рептилий, который он назвал Dinosauria , для мегалозавра , игуанодона и гилеозавра .

Иллюстрация ископаемой челюсти млекопитающего Стоунсфилда из книги Гидеона Мантелла « Чудеса геологии» 1848 года.

Это свидетельство того, что в прошлом на Земле жили гигантские рептилии, вызвало большое волнение в научных кругах. и даже среди некоторых слоев населения. Бакленд описал челюсть небольшого примитивного млекопитающего Phascolotherium , которое было найдено в тех же слоях, что и мегалозавр . Это открытие, известное как млекопитающее Стоунсфилда, было широко обсуждаемой аномалией. Кювье сначала подумал, что это сумчатое животное , но позже Бакленд понял, что это примитивное плацентарное млекопитающее . Бакленд не считал, что из-за своего небольшого размера и примитивной природы это опровергает общую картину эпохи рептилий, когда самыми крупными и наиболее заметными животными были рептилии, а не млекопитающие.

Катастрофизм, униформизм и летопись окаменелостей

В знаменательной статье Кювье 1796 года о живых и ископаемых слонах он упомянул об одной катастрофе, которая уничтожила жизнь и заменила ее нынешними формами. В результате своих исследований вымерших млекопитающих он понял, что такие животные, как Palaeotherium и Anoplotherium, жили до появления мамонтов, что побудило его писать в терминах многочисленных геологических катастроф , которые уничтожили ряд последовательных фаун. К 1830 году вокруг его идей сформировался научный консенсус в результате палеоботаники и открытий динозавров и морских рептилий в Великобритании. В Великобритании, где естественная теология имела большое влияние в начале 19 века, группа геологов, в которую входили Бакленд и Роберт Джеймсон, настаивала на прямой связи самой последней из катастроф Кювье с библейским потопом . Катастрофизм имел в Британии религиозную окраску, отсутствовавшую где-либо еще.

Частично в ответ на то, что он считал необоснованными и ненаучными предположениями Уильяма Бакленда и других практиков геологии наводнений, Чарльз Лайель защищал геологическую теорию униформизма в своей влиятельной работе «Принципы геологии» . Лайель собрал доказательства, как из своих собственных полевых исследований, так и из работ других, что большинство геологических особенностей можно объяснить медленным действием современных сил, таких как вулканизм , землетрясения , эрозия и седиментация , а не прошлыми катастрофическими событиями. Лайель также утверждал, что очевидные доказательства катастрофических изменений в летописи окаменелостей и даже появление направленной последовательности в истории жизни были иллюзиями, вызванными несовершенством этой летописи. Например, он утверждал, что отсутствие птиц и млекопитающих в самых ранних ископаемых слоях было просто несовершенством летописи окаменелостей, объясняемым тем фактом, что морские организмы легче окаменели. Также Лайель указал на млекопитающих Стоунсфилда как на свидетельство того, что млекопитающим не обязательно предшествовали рептилии, а также на тот факт, что в некоторых слоях плейстоцена наблюдалась смесь вымерших и все еще выживающих видов, что, по его словам, показывает, что вымирание происходило постепенно, а не в результате. катастрофических событий. Лайелю удалось убедить геологов в том, что геологические особенности Земли во многом обусловлены действием тех же самых геологических сил, которые можно наблюдать в наши дни, действующих в течение длительного периода времени. Ему не удалось заручиться поддержкой своего взгляда на летопись окаменелостей, который, по его мнению, не поддерживал теорию направленной последовательности.

Трансмутация видов и летопись окаменелостей

См. Также: Трансмутация видов.

В начале 19 века Жан Батист Ламарк использовал окаменелости, чтобы обосновать свою теорию трансмутации видов. Находки окаменелостей и новые свидетельства того, что жизнь со временем изменилась, подпитывали спекуляции на эту тему в течение следующих нескольких десятилетий. Роберт Чемберс использовал ископаемые свидетельства в своей научно-популярной книге 1844 года «Остатки естественной истории творения» , в которой отстаивал эволюционное происхождение космоса, а также жизни на Земле. Как и теория Ламарка, она утверждала, что жизнь развивалась от простого к сложному. Эти ранние эволюционные идеи широко обсуждались в научных кругах, но не были приняты в научный оборот. Многие критики трансмутационных идей использовали в своих аргументах ископаемые свидетельства. В той же статье, которая ввела термин «динозавр», Ричард Оуэн отметил, что динозавры были, по крайней мере, такими же сложными, как и современные рептилии, что, по его утверждению, противоречило теориям трансмутации. Хью Миллер приводил аналогичный аргумент, указывая на то, что ископаемые рыбы, обнаруженные в формации Старого Красного Песчаника, были столь же сложны, как и любые более поздние рыбы, а не примитивные формы, предполагаемые «Вестиджем» . Хотя эти ранние эволюционные теории не были признаны основной наукой, дебаты по ним помогли проложить путь к принятию дарвиновской теории эволюции путем естественного отбора несколько лет спустя.

Геологическая шкала времени из книги Ричарда Оуэна 1861 года показывает появление основных типов животных.

Геологическая шкала времени и история жизни

Геологи, такие как Адам Седжвик и Родерик Мерчисон, продолжали в ходе споров, таких как «Великая девонская борьба» , добиваться успехов в стратиграфии. Они описали недавно признанные геологические периоды, такие как кембрий , силурийский , девонский и пермский период . Такой прогресс в стратиграфии все больше зависел от мнений экспертов, специализирующихся на конкретных типах окаменелостей, таких как Уильям Лонсдейл (ископаемые кораллы) и Джон Линдли (ископаемые растения), которые оба сыграли роль в девонском споре и его разрешении. К началу 1840-х годов большая часть геологической шкалы времени была разработана. В 1841 году Джон Филлипс официально разделил геологическую колонку на три основные эпохи: палеозойскую , мезозойскую и кайнозойскую , основываясь на резких разрывах в летописи окаменелостей. Он выделил три периода мезозойской эры и все периоды палеозойской эры, кроме ордовика . Его определение геологической шкалы времени используется до сих пор. Это оставалась относительная шкала времени без какого-либо метода определения абсолютных дат периодов. Было понятно, что не только существовала «эпоха рептилий», предшествовавшая нынешней «эпохе млекопитающих», но было время (в кембрийском и силурийском периоде), когда жизнь была ограничена морем, и время (до девона), когда беспозвоночные были самыми крупными и сложными формами животной жизни.

Расширение и профессионализация геологии и палеонтологии

Элмер Риггс и Х.В. Менке в Филд-Колумбийского музея , 1899 год. палеонтологической лаборатории

Такому быстрому прогрессу в геологии и палеонтологии в 1830-х и 1840-х годах способствовала растущая международная сеть геологов и специалистов по ископаемым, чья работа организовывалась и проверялась все большим числом геологических обществ. Многие из этих геологов и палеонтологов теперь стали оплачиваемыми профессионалами, работающими в университетах, музеях и государственных геологических службах. Относительно высокий уровень общественной поддержки наук о Земле был обусловлен их культурным влиянием и доказанной экономической ценностью в разработке минеральных ресурсов, таких как уголь.

Другим важным фактором стало развитие в конце 18 — начале 19 вв. музеев с большими естественноисторическими коллекциями. Эти музеи получали образцы от коллекционеров со всего мира и служили центрами изучения сравнительной анатомии и морфологии . Эти дисциплины сыграли ключевую роль в развитии более технически сложной формы естествознания. Одним из первых и наиболее важных примеров был Музей естественной истории в Париже , который был в центре многих событий в области естествознания в первые десятилетия XIX века. Он был основан в 1793 году постановлением Национального собрания Франции и основывался на обширной королевской коллекции, а также частных коллекциях аристократов, конфискованных во время Французской революции и расширенных за счет материалов, захваченных во время французских военных завоеваний во время наполеоновских войн . Парижский музей был профессиональной базой для Кювье и его профессионального соперника Жоффруа Сен-Илера . Английские анатомы Роберт Грант и Ричард Оуэн оба учились там. Оуэн впоследствии стал ведущим британским морфологом, работая в музее Королевского колледжа хирургов .

Конец 19 века

Эволюция

Смотрите также: История эволюционной мысли

Фотография второго археоптерикса найденного скелета , сделанная в 1881 году в Музее естественной истории в Берлине.

Чарльзом Дарвином Публикация «Происхождения видов» в 1859 году стала переломным событием во всех науках о жизни, особенно в палеонтологии. Окаменелости сыграли роль в развитии теории Дарвина. В частности, на него произвели впечатление окаменелости, собранные им в Южной Америке во время путешествия на корабле «Бигль», состоящие из гигантских броненосцев , гигантских ленивцев и того, что в то время он считал гигантскими ламами , которые, казалось, были родственниками видов, все еще живущих на континенте в современные времена. Научные дебаты, начавшиеся сразу после публикации « Происхождения», привели к согласованным усилиям по поиску переходных окаменелостей и других свидетельств эволюции в летописи окаменелостей. Существовали две области, где ранний успех привлек значительное внимание общественности: переход от рептилий к птицам и эволюция современной однопалой лошади. В 1861 году в известняковом карьере в Баварии был обнаружен первый экземпляр археоптерикса , животного с зубами и перьями, сочетающего в себе черты других рептилий и птиц, и описан Ричардом Оуэном . Еще одна была найдена в конце 1870-х годов и выставлена ​​в Музее естественной истории в Берлине в 1881 году. Другие примитивные зубастые птицы были найдены Отниэлем Маршем в Канзасе в 1872 году. Марш также обнаружил окаменелости нескольких примитивных лошадей на западе Соединенных Штатов, которые помог проследить эволюцию лошади от маленького 5-палого Hyracotherium эоцена Equus до гораздо более крупных однопалых современных лошадей рода . Томас Хаксли широко использовал окаменелости лошадей и птиц в своей защите эволюции. Принятие теории эволюции быстро произошло в научных кругах, но принятие предложенного Дарвином механизма естественного отбора как движущей силы этого процесса было гораздо менее универсальным. В частности, некоторые палеонтологи, такие как Эдвард Дринкер Коуп и Генри Фэйрфилд Осборн предпочитал такие альтернативы, как неоламаркизм ( наследование характеристик, приобретенных в течение жизни), и ортогенез (врожденное стремление к изменениям в определенном направлении), чтобы объяснить то, что они воспринимали как линейные тенденции в эволюции.

Диаграмма О.К. Марша эволюции копыт и зубов лошади, воспроизведенная в книге Т.Х. Хаксли 1876 года « Профессор Хаксли в Америке».

Был также большой интерес к эволюции человека. Окаменелости неандертальцев были обнаружены в 1856 году, но в то время не было ясно, представляют ли они вид, отличный от современных людей. Эжен Дюбуа произвел сенсацию, открыв в 1891 году яванского человека , первое ископаемое свидетельство существования вида, который казался явно промежуточным между человеком и обезьяной.

События в Северной Америке

Дополнительная информация: Костяные войны и история палеонтологии в Соединенных Штатах.

Важным событием второй половины XIX века стало быстрое распространение палеонтологии в Северной Америке. В 1858 году Джозеф Лейди описал скелет гадрозавра , который был первым североамериканским динозавром, описанным по надежным останкам. Однако именно массовое расширение железных дорог, военных баз и поселений на запад в Канзасе и других частях западных Соединенных Штатов после Гражданской войны в США действительно способствовало расширению коллекции окаменелостей. Результатом стало более глубокое понимание естественной истории Северной Америки, включая открытие Западного Внутреннего моря , которое покрывало Канзас и большую часть остальной части Среднего Запада Соединенных Штатов в меловой период , открытие нескольких важных окаменелостей примитивных птиц и лошадей, а также открытие ряда новых родов динозавров, включая аллозавра , стегозавра и трицератопса . Большая часть этой деятельности была частью ожесточенного личного и профессионального соперничества между двумя мужчинами, Отниэлем Маршем и Эдвардом Коупом , которое стало известно как Войны костей .

Обзор событий 20 века

События в геологии

Два геологических события 20-го века оказали большое влияние на палеонтологию. Первым было развитие радиометрического датирования , которое позволило приписать абсолютные даты к геологической шкале времени . Второй была теория тектоники плит , которая помогла разобраться в географическом распространении древней жизни.

Географическое расширение палеонтологии

В течение 20 века палеонтологические исследования повсеместно активизировались и перестали быть преимущественно европейской и североамериканской деятельностью. За 135 лет между первым открытием Бакленда и 1969 годом было описано в общей сложности 170 родов динозавров. За 25 лет после 1969 года это число увеличилось до 315. Большая часть этого увеличения была связана с исследованием новых обнажений горных пород, особенно в ранее малоизученных районах Южной Америки и Африки. Ближе к концу 20-го века открытие Китая для систематических исследований окаменелостей дало богатый материал о динозаврах и происхождении птиц и млекопитающих. Кроме того, исследование фауны Чэнцзян , места кембрийского окаменелости в Китае, в 1990-х годах дало важные ключи к разгадке происхождения позвоночных.

Массовые вымирания

В 20-м веке произошло значительное возобновление интереса к событиям массового вымирания и их влиянию на ход истории жизни. Это стало особенно верно после 1980 года, когда Луис и Уолтер Альварес выдвинули гипотезу Альвареса , утверждающую, что ударное событие вызвало мел-палеогеновое вымирание , в результате которого погибли нептичьи динозавры вместе со многими другими живыми существами. Также в начале 1980-х годов Джек Сепкоски и Дэвид М. Рауп опубликовали статьи со статистическим анализом летописи окаменелостей морских беспозвоночных, которые выявили закономерность (возможно, циклическую) повторяющихся массовых вымираний, имеющую серьезные последствия для эволюционной истории жизни.

Эволюционные пути и теория

Ископаемое ребенка Таунга обнаружено в Южной Африке в 1924 году.

На протяжении всего XX века новые находки окаменелостей продолжали способствовать пониманию путей эволюции. Примеры включают крупные таксономические переходы, такие как находки в Гренландии, начиная с 1930-х годов (более крупные находки были в 1980-х годах), окаменелостей, иллюстрирующих эволюцию четвероногих от рыб, и окаменелостей в Китае в 1990-х годах, которые проливают свет на птиц-динозавров. отношение . Другие события, привлекшие значительное внимание, включают открытие ряда окаменелостей в Пакистане, которые пролили свет на эволюцию китов , и, что наиболее известно, серия находок на протяжении всего 20-го века в Африке (начиная с Таунг-ребёнка в 1924 году). ) и в других местах помогли пролить свет на ход человеческой эволюции . В конце 20-го века результаты палеонтологии и молекулярной биологии все чаще объединялись для выявления детальных филогенетических деревьев .

Результаты палеонтологии также способствовали развитию эволюционной теории. В 1944 году Джордж Гейлорд Симпсон опубликовал «Темп и режим эволюции» , в котором с помощью количественного анализа было показано, что летопись окаменелостей соответствует ветвящимся, ненаправленным закономерностям, предсказанным сторонниками эволюции, движущей силой естественного отбора и генетического дрейфа, а не линейной. тенденции, предсказанные ранними сторонниками неоламаркизма и ортогенеза . Это интегрировало палеонтологию в современный эволюционный синтез . В 1972 году Найлз Элдридж и Стивен Джей Гулд использовали ископаемые свидетельства, чтобы защитить теорию прерывистого равновесия , которая утверждает, что эволюция характеризуется длительными периодами относительного застоя и гораздо более короткими периодами относительно быстрых изменений.

Кембрийский взрыв

Полная окаменелость Anomalocaris из сланцев Берджесс.

Одной из областей палеонтологии, в которой наблюдалась большая активность в 1980-х, 1990-х годах и в последующие годы, является изучение кембрийского взрыва, во время которого впервые появились многие из различных типов животных с их отличительным строением тела. Хорошо известное кембрийское местонахождение окаменелостей в сланцах Берджесс было обнаружено в 1909 году Чарльзом Дулиттлом Уолкоттом , а еще одно важное место в Чэнцзяне, Китай, было обнаружено в 1912 году. Однако в 1980-х годах Гарри Б. Уиттингтон , Дерек Бриггс , Саймон Конвей Моррис и другие вызвали новый интерес и всплеск активности, включая открытие важного нового места окаменелостей Сириуса Пассета в Гренландии и публикация популярной и противоречивой книги Чудесная жизнь» « Стивена Джея Гулда в 1989 году.

Докембрийские окаменелости

Окаменелость Сприггины из Эдиакара.

До 1950 года не существовало широко признанных ископаемых свидетельств существования жизни до кембрийского периода. Когда Чарльз Дарвин написал «Происхождение видов», он признал, что отсутствие каких-либо ископаемых свидетельств существования жизни до относительно сложных животных кембрия было потенциальным аргументом против теории эволюции, но выразил надежду, что такие окаменелости будут найдены в будущее. В 1860-х годах поступали заявления об открытии докембрийских окаменелостей, но позже было показано, что они не имеют органического происхождения. В конце 19 века Чарльз Дулиттл Уолкотт обнаружил строматолиты и другие ископаемые свидетельства докембрийской жизни, но в то время органическое происхождение этих окаменелостей также оспаривалось. Ситуация начала меняться в 1950-х годах с открытием большего количества строматолитов вместе с микроокаменами бактерий, которые их построили, а также с публикацией серии статей советского учёного Бориса Васильевича Тимофеева, объявляющих об открытии микроскопических ископаемых спор в доисторических условиях. -Кембрийские отложения. Ключевой прорыв произойдет, когда Мартин Глесснер покажет, что окаменелости мягкотелых животных, обнаруженные Реджинальдом Сприггом в конце 1940-х годов на эдиакарских холмах Австралии, на самом деле были докембрийскими, а не ранними кембрийскими, как первоначально считал Спригг, что сделало эдиакарскую биоту самыми старыми из известных животных. К концу 20-го века палеобиология установила, что история жизни насчитывает как минимум 3,5 миллиарда лет.

См. также

• История биологии
• История эволюционной мысли
• История геологии
• История науки
• Список мест окаменелостей (с каталогом ссылок)
• Список лет палеонтологии
• Таксономия обычно окаменелых беспозвоночных
• Хронология палеонтологии
• Трактат по палеонтологии беспозвоночных
• История палеонтологии в США

Ссылки

• Боулер, Питер Дж. (2003). Эволюция: история идеи . Издательство Калифорнийского университета. ISBN  978-0-520-23693-6 .
• Боулер, Питер Дж. (1992). Охватываемая Земля: история наук об окружающей среде . WW Нортон. ISBN  978-0-393-32080-0 .
• Боулер, Питер Дж.; Иван Рис Морус (2005). Создание современной науки . Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0-226-06861-9 .
• Десмонд, Адриан (1975). «Открытие морских нарушений и объяснение ископаемых в древности». Американский журнал науки, том 275.
• Ларсон, Эдвард Дж. (2004). Эволюция: замечательная история научной теории . Современная библиотека. ISBN  978-0-679-64288-6 .
• Макгоуэн, Кристофер (2001). Искатели Драконов . Издательство Персус. ISBN  978-0-7382-0282-2 .
• Эверхарт, Майкл Дж. (2005). Океаны Канзаса: естественная история западного внутреннего моря . Издательство Университета Индианы. ISBN  978-0-253-34547-9 .
• Грин, Марджори; Дэвид Депью (2004). Философия биологии: эпизодическая история . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-64371-9 .
• Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 3, Математика и науки о небе и Земле . компании Caves Books Ltd. ISBN  978-0-253-34547-9 .
• Роберт Гук (1665) Микрография Королевского общества
• Палмер, Дуглас (2005) Время Земли: исследование глубокого прошлого от викторианской Англии до Гранд-Каньона . Уайли, Чичестер. ISBN   978-0-470-02221-4
• Рудвик, Мартин Дж.С. (1997). Жорж Кювье, ископаемые кости и геологические катастрофы . Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0-226-73106-3 .
• Протеро, Дональд Р.Р. (2015). История жизни в 25 окаменелостях . Издательство Колумбийского университета, Нью-Йорк. ISBN  978-0-231-53942-5 .
• Радвик, Мартин Дж.С. (1985). Значение окаменелостей (2-е изд.). Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0-226-73103-2 .
• Радвик, Мартин Дж.С. (1985). Великая девонская полемика: формирование научных знаний среди джентльменских специалистов . Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0-226-73102-5 .
• Рудвик, Мартин Дж.С. (2008). Миры до Адама: реконструкция геоистории в эпоху реформ . Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0-226-73128-5 .
• Циттель, Карл Альфред фон (1901). История геологии и палеентологии до конца XIX века . Сыновья Чарльза Скрибнера, Лондон.
• Донг, Чжимин (1992). Динозавровая фауна Китая (английское изд.). Пекин; Берлин ; Нью-Йорк: China Ocean Press ; Спрингер-Верлаг . ISBN  978-3-540-52084-9 . LCCN   92207835 . OCLC   26522845 .

Внешние ссылки

• История палеонтологии
• История палеоэнтомологии в России.