Paleontológia

A paleontológia a Föld élettörténetének vizsgálata kövületek alapján. A kövületek növények, állatok, gombák, baktériumok és egysejtű élőlények maradványai, amelyeket helyettesítettek kőzetanyagokkal vagy a kőzetben megőrzött organizmusok benyomásaival.

arra hogy

Biológia, ökológia, geológia, földrajz, társadalomtudomány, világtörténet

Ez felsorolja azoknak az NG Education programjainak vagy partnereinek logóit, akik az ezen az oldalon tartalmat szolgáltattak vagy közöltek. Szintezett

Szövegszint kiválasztása:

A paleontológia a Föld élettörténetének vizsgálata kövületek alapján. A kövületek növények, állatok, gombák, baktériumok és egysejtű élőlények maradványai, amelyeket helyettesítettek kőzetanyagokkal vagy a kőzetben megőrzött organizmusok benyomásaival. A paleontológusok fosszilis maradványokat használnak a kihalt és az élő szervezetek különböző aspektusainak megértéséhez. Az egyes kövületek információkat tartalmazhatnak egy szervezet életéről és környezetéről. Például egy fa gyűrűihez hasonlóan az osztriga héjának felületén minden gyűrű jelzi életének egy évét. Az osztriga kövületek tanulmányozása segíthet a paleontológusoknak abban, hogy kiderítsék, mennyi ideig és milyen körülmények között élt az osztriga. Ha az éghajlat kedvező volt az osztriga számára, az osztriga valószínűleg gyorsabban nőtt, és a gyűrűk vastagabbak lettek volna. Ha az osztriga a túlélésért küzdene, a gyűrűk vékonyabbak lennének. A vékonyabb gyűrűk olyan környezetet jeleznének, amely nem kedvező az olyan organizmusoknak, mint az osztriga - túl meleg vagy túl hideg például az osztriga számára, vagy hiányzik a növekedésükhöz szükséges tápanyag.

Néhány kövület megmutatja, hogyan élt egy szervezet. A borostyán például edzett, megkövesedett fa gyanta. Időnként a ragacsos gyanta lecsöpögött egy fatörzsön, csapdába ejtve a légbuborékokat, valamint apró rovarokat és néhány olyan organizmust, mint a békák és a gyíkok. A paleontológusok a borostyánt, az úgynevezett „fosszilis gyantát” tanulmányozzák, hogy megfigyeljék ezeket a teljes példányokat. A borostyán megőrzi a finom szöveteket, mint a szitakötő szárnyait. Néhány hangyát borostyán csapdába ejtett, miközben leveleket ettek, így a tudósok pontosan tudták, mit ettek és hogyan ettek. Még a borostyánba szorult légbuborékok is értékesek a paleontológusok számára. A levegő kémiai elemzésével a tudósok meg tudják állapítani, hogy volt-e vulkánkitörés vagy más légköri változás a közelben.

A organizmusok viselkedése a kövület bizonyítékaiból is levezethető. A paleontológusok szerint például a hadrosaurusok, a kacsacsőrű dinoszauruszok nagy állományban éltek. Ezt a hipotézist a társadalmi viselkedés bizonyítékainak megfigyelése után fogalmazták meg, köztük egyetlen helyet, körülbelül 10 000 csontvázzal.

A kövületek bizonyítékot szolgáltathatnak a szervezetek evolúciós történetére is. A paleontológusok arra következtetnek, hogy a bálnák például szárazföldi állatokból fejlődtek ki. A bálnákkal szorosan rokon, kihalt állatok kövületeinek elülső végtagjai hasonlóak az evezőhöz, hasonlóan az első lábakhoz. Még hátul is apró végtagjaik vannak. Noha ezen kövületes állatok elülső végtagjai bizonyos szempontból hasonlóak a lábakhoz, más szempontból erős hasonlóságot mutatnak a modern bálnák uszonyaival is.

A paleontológia tudományágai

A paleontológia területének számos alágazata van. A szubdiszciplináris szakterület egy tágabb tantárgyon vagy tudományterületen belül található. A paleontológia esetében a tudományágak egy adott fosszilis típusra vagy a földgömb egy bizonyos aspektusára, például éghajlatára összpontosíthatnak.

Az egyik fontos alágazat a gerinces paleontológia, a gerinces állatok kövületeinek vizsgálata. A gerinces paleontológusok felfedezték és rekonstruálták a dinoszauruszok, teknősök, macskák és sok más állat csontvázát, hogy megmutassák, hogyan éltek és evolúciós történetük.

Fosszilis bizonyítékok felhasználásával a gerinces paleontológusok arra a következtetésre jutottak, hogy a pterosauruszok, a repülő hüllők egy csoportja, szárnyuk csapkodásával repülhet, szemben a csak siklással. A pterosauruszok rekonstruált csontvázai üreges és könnyű csontokkal rendelkeznek, mint a modern madarak.

A pterosauruszok egyik típusát, a Quetzalcoatlus-t a történelem egyik legnagyobb repülő lényének tartják. Szárnyfesztávolsága 11 méter volt. A paleontológusok versengő elméletekkel rendelkeznek arról, hogy a Quetzalcoatlus repült-e és hogyan. Egyes paleontológusok szerint egyáltalán túl nehéz volt repülni. Mások szerint elég jól eloszthatja a súlyát, hogy lassan szárnyaljon. Más kutatók szerint a Quetzalcoatlus elég izmos volt ahhoz, hogy gyorsan repüljön rövid távolságokon. Ezek az elméletek azt mutatják be, hogy a gerinces paleontológusok hogyan tudják másként értelmezni a kövületeket.

A gerinctelen paleontológusok gerinc nélküli állatok kövületeit vizsgálják - puhatestűek, korallok, ízeltlábúak, mint a rákok és garnélák, tüskésbőrűek, mint a homokdollárok, tengeri csillagok, szivacsok és férgek. A gerincesekkel ellentétben a gerincteleneknek nincsenek csontjaik - létük bizonyítékát hagyják megkövesedett kagyló és exoskeleton formájában, lágy testrészeik benyomásait és a föld vagy az óceán fenekén való mozgásuk nyomát.

A gerinctelen kövületek különösen fontosak az őskori vízi környezetek tanulmányozása és rekonstrukciója szempontjából. Például az Egyesült Államokban, Nevada sivatagaiban talált 200 millió éves gerinctelen tengeri kövületek nagy közösségei azt mondják nekünk, hogy az állam bizonyos területeit víz borította ebben az időszakban.

A paleobotanikusok az ősi növények kövületeit tanulmányozzák. Ezek a kövületek lehetnek a kőzetfelületen hagyott növények benyomásai, vagy maguk a növények részei, például levelek és magvak, amelyeket a kőzetanyag megőrzött. Ezek az ősmaradványok segítenek megérteni a növények evolúcióját és változatosságát, amellett, hogy kulcsfontosságú részét képezik az ősi környezetek és éghajlat rekonstrukciójának, a paleoökológia (az ősi környezetek tanulmányozása) és a paleoklimatológia (az ősi éghajlat tanulmányozása) rekonstrukciójának.

Az argentin Patagónia régió egyik kis területén a paleobotanikusok több mint 100 növényfaj kövületét fedezték fel, amelyek körülbelül 52 millió évre nyúlnak vissza. E felfedezés előtt sok tudós szerint Dél-Amerika biológiai sokfélesége annak az eredménye, hogy a gleccserek kétmillió évvel ezelőtt izolált ökoszisztéma-"szigetekre" bontották a kontinenst. A Patagónia levél kövületei cáfolhatják ezt az elméletet. A paleobotanistáknak most bizonyítékuk van arra, hogy a kontinens növényfajainak sokfélesége 50 millió évvel az utolsó jégkorszak vége előtt volt jelen.

Néhány növényi kövület megtalálható kemény gömbökben, amelyeket széngolyóknak neveznek. A lebontott növények maradványaiból szén, fosszilis üzemanyag képződik. Az erdők és a mocsarak növényi maradványaiból széngömbök is képződnek, ám ezek az anyagok nem váltak szénvé. Lassan megkövültek, vagy szikla váltotta fel őket. A szénlelőhelyeken vagy azok közelében található széngolyók megőrzik a szenet képző különböző növények bizonyítékait, ami fontos szerepet játszik az ősi környezetek tanulmányozásában és egy fő energiaforrás megértésében.

A mikropaleontológia olyan mikroszkopikus organizmusok kövületeinek vizsgálata, mint a protiszták, algák, apró rákfélék és a pollen. A mikropaleontológusok erőteljes elektronmikroszkópokkal vizsgálják az általában négy milliméternél (0,16 hüvelyk) kisebb mikrofosszíliákat. A mikrofosszilis fajok általában rövid életűek és bőségesek azokon a helyeken, ahol megtalálhatók, ami segítséget nyújt számukra az azonos korú kőzetrétegek azonosításában, amely folyamat biostratigráfia néven ismert. Egyes mikrofosszíliák kémiai összetétele felhasználható a környezet megismerésére, amikor a szervezet életben volt, és ezáltal fontosak a paleoklimatológia szempontjából.

A mikropaleontológusok mélytengeri mikroorganizmusok kagylóit vizsgálják, hogy megértsék, hogyan változott a Föld éghajlata. A kagylók az óceán fenekén halmozódnak fel, miután az élőlények elpusztulnak. Mivel az élőlények a körülöttük lévő óceánvízből merítik a kagyló elemeit, a héjak összetétele tükrözi az óceán jelenlegi összetételét. A kagylók kémiai elemzésével a paleontológusok meghatározhatják az oxigén, a szén és más életfenntartó anyagok mennyiségét. tápanyagok az óceánban, amikor a héjak kialakultak. Ezután összehasonlíthatják a kagylókat egyik időszakról a másikra, vagy egyik földrajzi területről a másikra. Az óceán kémiai összetételében mutatkozó különbségek jól jelzik az éghajlat különbségeit.

A mikropaleontológusok gyakran tanulmányozzák a Föld legrégebbi kövületeit. A legrégebbi kövületek cianobaktériumok, amelyeket néha kék-zöld algáknak vagy tóporoknak hívnak. A cianobaktériumok a sekély óceánokban nőttek, amikor a Föld még több milliárd évvel ezelőtt még hűlt. A cianobaktériumok által létrehozott kövületeket sztromatolitoknak nevezzük. A Föld legrégebbi kövületei Ausztrália nyugati részén felfedezett, 3,5 milliárd éves sztromatolitok.

Őslénytörténet

Az emberiség történelme során a kövületeket különböző módon használták, tanulmányozták és megértették. A korai civilizációk dekoratív vagy vallási célokra használták a kövületeket, de nem mindig értették, honnan származnak.

Bár néhány ókori görög és római tudós felismerte, hogy az ősmaradványok az életformák maradványai, sok korai kutató úgy vélte, hogy az ősmaradványok mitológiai lények, például sárkányok bizonyítékai. A középkortól az 1700-as évek elejéig a kövületeket széles körben az ördög vagy egy magasabb hatalom műveinek tekintették. Sokan úgy vélték, hogy a maradványoknak különleges gyógyító vagy romboló erejük van. Sok tudós úgy vélte, hogy a kövületek maradványai maradtak Noé áradásának és egyéb katasztrófáknak, amelyeket a héber szent könyv dokumentál.

Egyes ókori tudósok megértették, mi is az ősmaradvány, és összetett hipotéziseket tudtak megfogalmazni fosszilis bizonyítékok alapján. Xenophanes görög biológus tengeri kagylókat fedezett fel a szárazföldön, és arra a következtetésre jutott, hogy a föld egykor tengerfenék volt. Figyelemre méltó módon Shen Kuo kínai tudós megkövesedett bambuszt tudott felhasználni a klímaváltozás elméletének kialakításához.

A paleontológia formális tudománya - a kövületek összegyűjtése és leírása - az 1700-as években kezdődött, egy olyan időszakban, amelyet a felvilágosodás korának neveznek. A tudósok elkezdték leírni és feltérképezni a sziklaalakzatokat és osztályozni a kövületeket. A geológusok felfedezték, hogy a kőzetrétegek hosszú ideig tartó üledékképződés eredményeként jöttek létre, nem pedig egyes események vagy katasztrófák következményei. Az 1800-as évek elején a paleontológia úttörőinek tartott Georges Cuvier és William Smith megállapította, hogy a különböző területeken található kőzetrétegek kövületeik alapján összehasonlíthatók és illeszthetők egymáshoz.

Az évszázad végén Charles Lyell és Charles Darwin művei erősen befolyásolták, hogy a társadalom hogyan érti a Föld és annak organizmusainak történetét. A Lyell-féle geológiai alapelvek szerint az egy kőzetrétegben lévő kövületek hasonlóak voltak, de a többi kőzetrétegben az ősmaradványok eltérőek voltak. Ezt a sorrendet fel lehet használni a hasonló kőzetrétegek közötti kapcsolatok megmutatására, amelyeket nagy távolságok választanak el egymástól. A Dél-Amerikában felfedezett kövületekben több lehet az afrikai kövületekkel, mint a közeli különböző kőzetrétegek kövületeivel.

Darwin A fajok eredete című műve kissé hasonló szekvenciát figyelt meg az élő világban. Darwin azt javasolta, hogy az idő múlásával új fajok fejlődjenek ki. Új fosszilis felfedezések támasztották alá Darwin elméletét, miszerint a távoli múltban élő lények különböztek, de néha összekapcsolódtak a ma élőkkel. Ez az elmélet lehetővé tette a paleontológusok számára, hogy az élőlényeket tanulmányozzák a fosszilis bizonyítékok megértése érdekében. Az Archaeopteryxnek például szárnyai voltak, mint egy madárnak, de más jellemzői (például fogai) voltak, amelyek jellemzőek a dinoszaurusz terpódának nevezett típusára. A ma már nagyon korai madárnak számító Archaeopteryx több hasonlóságot tart fenn a teropodákkal, mint bármelyik modern madár. Az Archaeopteryx fizikai jellemzőinek tanulmányozása egy példa arra, hogy a paleontológusok és más tudósok hogyan hoznak létre sorrendet vagy sorrendet arról, amikor az egyik faj a másikhoz képest fejlődött.

A kőzetrétegek és az ősmaradványok keltezése forradalmasította az 1800-as évek végi radioaktivitás felfedezése után. A radiometrikus datálásnak nevezett folyamat segítségével a tudósok meghatározhatják a kőzetréteg korát, megvizsgálva, hogy a kőzetben egyes atomok hogyan változtak a kőzet keletkezése óta. Az atomok változásával különböző szintű radioaktivitást bocsátanak ki. A radioaktivitás változásai standardak, és időegységben pontosan mérhetők.

Ha egy ősi mintában mérik a radioaktív anyagot, és összehasonlítják azt egy jelenlegi mintával, a tudósok kiszámíthatják, mennyi idő telt el. A radiometrikus datálás lehetővé teszi a kőzetrétegek életkorokhoz való hozzárendelését, amelyek felhasználhatók a kövületek életkorának meghatározására.

A paleontológusok radiometrikus datálás segítségével tanulmányozták az ausztráliai kihalt madár, Genyornis megkövesedett tojáshéját. Felfedezték, hogy Genyornis 40 000 és 50 000 évvel ezelőtt kihalt. A régió növényeinek és más élőlényeinek fosszilis bizonyítékai azt mutatják, hogy kihalásakor bőséges táplálék állt rendelkezésre a nagy, röpképtelen madár számára. Az éghajlatváltozások túl lassúak voltak a viszonylag gyors kihalás magyarázatához.

Az ősmaradványok és az ősi ausztrál barlangfestmények tanulmányozásával, amelyek ugyanarra az időtartamra datálódtak, a paleontológusok feltételezték, hogy az emberek - a legkorábbi emberek, akik Ausztráliában laknak - hozzájárulhattak Genyornis kihalásához.

Paleontológia ma

A modern paleontológusok sokféle eszközzel rendelkeznek, amelyek segítenek megtalálni, megvizsgálni és leírni a kövületeket. Az elektronmikroszkópok lehetővé teszik a paleontológusok számára a legkisebb kövületek legapróbb részleteinek tanulmányozását. A röntgengépek és a CT szkennerek feltárják a kövületek belső szerkezetét. A fejlett számítógépes programok elemezhetik a fosszilis adatokat, rekonstruálhatják a csontvázakat, és vizualizálhatják a kihalt szervezetek testét és mozgását.

A paleontológusok és biológusok CT-vizsgálattal tanulmányozták egy 2007-ben Szibériában felfedezett mamut csecsemő megőrzött testét. A CT-szkenner lehetővé teszi a tudósok számára, hogy a szervezet csontjainak és szöveteinek 3D-s ábrázolásait elkészítsék. Ennek a technológiának a segítségével a tudósok meg tudták állapítani, hogy a mamut babának egészséges fogai, csontjai és izomszövetei vannak. Az állat tüdeje és törzse azonban tele volt sárral és törmelékkel. Ez azt sugallta a tudósoknak, hogy az állat egészséges, de valószínűleg egy sáros folyóban vagy tóban fulladt el.

A tudósok akár genetikai anyagot is kivonhatnak a csontokból és szövetekből.

A paleontológusok figyelemre méltó genetikai felfedezést tettek, amikor egy Tyrannosaurus rex csontjai eltörtek az 1990-es években végzett ásatás során. Lágy szövetet fedeztek fel a csontok belsejében. A lágyrész egy szervezet tényleges kötőszövete, például izom, zsír és vér. A lágyrész ritkán konzerválódik a kövületesítés során. A paleontológusoknak általában megkövesedett maradványokra - kőzetekre - kell támaszkodniuk. A paleontológusok most remélik, hogy a 68 millió éves szövet ezen ritka felfedezését felhasználják a T. rex biológiájának és esetleg még DNS-jének tanulmányozására.

A paleontológusok mindezen előrelépések ellenére is fontos felfedezéseket tesznek az egyszerű eszközök és alapvető technikák alkalmazásával a területen.

A National Geographic Society az egész világon támogatja a paleontológia terepi munkáját. A feltörekvő felfedező Zeresenay "Zeray" Alemseged Észak-Etiópiában végez vizsgálatokat. Itt Alemseged és munkatársai olyan kövületeket tárnak fel és tanulmányoznak, amelyek hozzájárulnak az emberi evolúció megértéséhez.

A feltörekvő felfedező Bolortsetseg Minjin paleontológus, aki dinoszauruszok, ősi emlősök, sőt korallok kövületeit is megtalálta a mongóliai Gobi-sivatagban. Arra is törekszik, hogy mongol diákokat tanítson a hátsó udvarukban található dinoszauruszokról, és reméli, hogy paleontológiai múzeumot hoz létre az országban.

Számos ásási hely kínál látogatóknak lehetőséget arra, hogy megnézzék a paleontológusok munkáját ezen a területen, beleértve a következő amerikai webhelyeket is: Gray Fossil Site Grey-ben, Tennessee; a La Brea kátránygödrök a kaliforniai Los Angelesben; és az Ashfall kövületeket a nebraskai Royalban.

Fotó: Robert Sisson

Evolúciós biológia
Sok paleontológus evolúciós biológus is. Az evolúciós biológia a fajok eredetének, fejlődésének és változásainak (evolúciója) vizsgálata az idő múlásával. További tudósok, akik hozzájárulnak az evolúciós biológiához, geológusok és genetikusok.

A történelem felszívása
A legrégebbi felfedezett kövületek a sztromatolitok, az ősi cianobaktériumok maradványai vagy a kék-zöld algák. A legrégebbi állati kövületek, amelyeket valaha felfedeztek, szivacsok. Őskori szivacsokat fedeztek fel az Arab-félszigeten és Ausztráliában.

Fosszíliák és mítoszok
Az ókori kultúrák nem mindig értették, mi az ősmaradvány, és felfedezésüket úgy alakították, hogy illeszkedjen a mítoszokhoz és történetekhez.

Kína dinoszaurusz kövületekben gazdag. A dinoszauruszok ősi hüllők, amelyek csontjainak jellemzői megegyeznek mind a hüllőkkel, mind a madarakkal. Az ókori kínai emberek a dinoszauruszvázakat gyakran repülő sárkányok maradványaként értelmezték!

Törpe elefántok megkövesedett maradványait több mediterrán szigeten találták. A törpeelefántok csak 2 méter magasra nőttek. Koponyájuk körülbelül akkora, mint egy emberi koponya, közepén nagy lyuk van, ahol az élő állat törzse van. Görögország és Róma ősi mediterrán kultúrájában a törpeelefántok maradványait gyakran ciklopok maradványaként értelmezték, egyfajta féltett, félszemű óriásként.

Mary Anning
A 19. századi brit kövületek gyűjtője, Mary Anning bebizonyította, hogy a tudományhoz való hozzájáruláshoz nem kell paleontológusnak lenned. Anning volt az első ember, aki összegyűjtötte, bemutatta és helyesen azonosította az ichthyosaurusok, a plesiosaurusok és a pterosaurusok kövületeit. Hozzájárulása a jura életének megértéséhez annyira lenyűgöző volt, hogy 2010-ben Anninget a tíz brit nő közé sorolták, akik leginkább befolyásolták a tudomány történetét.