Палеонтология — это наука, изучающая жизнь на земле по окаменелостям (фоссилиям). Люди находят остатки живых организмов, замещённых минеральным веществом, всю историю человечества. Однако сама наука сформировалась относительно недавно. Если заглянуть в историю науки, мы увидим, что учёные ещё в античности могли строить гипотезы о жизни на Земле по окаменелостям. Основы науки о вымерших организмах сформировались только в XVIII веке. Так какой путь прошла палеонтология? Сегодня мы попытаемся заглянуть в прошлое науки о прошлом. Об очень далеком прошлом. Узнаем к чему она пришла, и какими инструментами пользуется сегодня.
Эксгумация Мастодонта Чарлзом Уилсоном Пилом. 1805 год, Соединенное Королевство
Античность и средневековье
Ещё в VI веке до нашей эры древнегреческий философ Ксенофан Колофонский обнаружил морские ракушки на суше и пришел к выводу, что земля когда-то была морским дном. А в XI веке китайский учёный Шэнь Ко, изучая окаменевшие ракушки и бамбук и геологические отложения, сформулировал основы геоморфологии (наука о рельефе). Шэнь также писал, что, окаменевший бамбук был найден под землей в климатической зоне, где никогда не было бамбука. Следовательно, климат там, должно быть, со временем изменился.
До XVII века окаменелости находили постоянно. В основном они использовались как декоративные и религиозные украшения или медицинские препараты. Люди не понимали откуда они брались и на их основе описывали разных мифических существ. Тот же Шэнь описывал случай, как человек нашёл мёртвого "Змея" или "Дракона" в своём саду, что оказалось окаменевшим морским животным.
От средневековья до начала 1700-х годов окаменелости считались творениями дьявола или некой другой высшей силы. Люди считали, что останки обладают особой лечебной или разрушительной силой, а некоторые ученые полагали, что окаменелости остались после Всемирного потопа и других бедствий, описанных в священной книге.
Из-за невозможности объяснить, откуда взялись окаменелости, учёные средневековья связывали их появление со Всемирным потопом
Эпоха Ренессанса и Да Винчи
В Эпоху Ренессанса за изучение палеонтологии плотно взялся гений, миллиардер и филантроп Леонардо Да Винчи. Он разделил объекты изучения палеонтологии на две основные группы: окаменелые остатки организмов и следы их жизнедеятельности (ихнофоссилии). Да Винчи верно ответил на вопрос, мучавший его современников: почему мы находим морские ракушки в горах. Леонардо правильно предположил о биогенном происхождение моллюсков и осадочных матриц. Всё благодаря тому, что учёный опирался на следы жизнедеятельности беспозвоночных животных прошлого, что было прогрессивно не только для XV-XVI веков, но оставалось непонятым вплоть до XX века. Да Винчи писал про следы в горных породах:
"Между одним слоем и другим остаются следы червей, которые пролезли между ними, когда они еще не высохли. Вся морская грязь по-прежнему содержит ракушки, а ракушки окаменели вместе с илом".
Даже в XIX веке подобные следы в основной массе воспринимались, как нити водорослей или других организмов. Широко изучать ихнофоссилии стали только в прошлом веке. Поэтому Да Винчи можно считать отцом-основателем весьма прогрессивной и одной из основных ветвей палеонтологии во времена, когда самой палеонтологии ещё не существовало.
Работа Иоганна Якова Шёйхцера, швейцарского палеонтолога. Гербарий всемирного потопа, 1709 год
Описывая историю такой науки, как палеонтология, невозможно пройти мимо работ англичанина Роберта Гука. В 1665-м году Гук опубликовал свой сборник наблюдений под микроскопом, где объяснил процесс фоссилизации (процесс окаменения) остатков организмов. Сравнивая под микроскопом обычное дерево и окаменелое, Гук пришёл к выводу, что это точно такое же дерево, только пропитанное "водой, насыщенной каменными и землистыми частицами". Гук выступал против мнения, что окаменелости — это просто камни, получившиеся в результате необычной силы, скрытой в недрах Земли. Также Гук предполагал, что найденные остатки являются вымершими, в результате геологических катастроф прошлого, видами живых организмов. Но в XVII веке всё ещё было множество натуралистов, ставившие под сомнения органическое происхождение различных раковин. Костью в горле им стояли аммониты, так непохожие на современные виды животных. Несмотря на труды Роберта Гука, некоторые учёные не могли принять его гипотезы по теологическим причинам.
Формально наука палеонтология, сбор и описание окаменелостей, берёт своё начало в XVIII веке. Ученые начали описывать и наносить на карту горные породы и классифицировать окаменелости. Геологи обнаружили, что слои горных пород были продуктом длительных отложений, а не результатом единичных событий или катастроф. В начале XIX века француз Жорж Леопольд де Кювье и английский геолог Уильям Смит, считавшиеся пионерами палеонтологии, обнаружили, что слои горных пород в разных областях можно сравнивать и сопоставлять на основе их окаменелостей.
В 1778 году французский натуралист Жорж Бюффон предположил, что раньше на Земле было теплее, но со временем она начала остывать.. Предположение он выдвинул, ссылаясь на находки тропических животных, слонов и носорогов в северных широтах Европы. Интересное предположение, жаль неточное.
Находки шерстистого носорога известны со средневековья, но тогда его череп приняли за Дракона
Несмотря на то, что динозавров находили очень давно, их постоянно неверно описывали. То как дракона, то как крокодила. Первое же научное описание динозавра именно как динозавра было в 1824-м году. Это был мегалозавр. В представление геологов XIX века, это была гигантская, допотопная хищная ящерица. Ещё через год описали и игуанодона, Динозавр был описан по зубам, так похожим на зубы игуаны. Сравнив зубы современной игуаны и вымершего игуанодона, учёные описали древнее животное, как 12-метровую ящерицу. А через 9 лет был найден целый скелет игуанодона и по его образцу составлена реконструкция — первая в истории реконструкция динозавра. Можете посмотреть, какими были тогдашние представления о динозаврах.
Подобные реконструкции динозавров продержались недолго. К концу XIX века динозавров поставили на две ноги, а Чарлз Найт впервые предположил, что динозавры были весьма шустрыми животными, а не неповоротливыми игуанами.
Игуанодон в представление учёных 1834-го года
Игуанодон в представлении палеохудожников XXI века
Два Чарлза и революция в палеонтологии
Невозможно представить современную палеонтологию без работ Чарлза Лайеля и Чарлза Дарвина. Их вклад в наши представления о жизни на Земле сложно переоценить. Лайель написал «Основы геологии», а Дарвин — "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь". Я не смогу полностью раскрыть весь вклад этих двух трудов в современную науку за один пост. Я опишу всё кратко, а если хотите углубиться в тему, то обе книги есть в свободном доступе.
Лайель объяснил принципы землетрясения, классифицировал некоторые геологические эпохи, освободил геологию от катастрофизма, объяснив формирование Земли как медленный непрекращающийся процесс. В своей книге Лайель писал, что окаменелые организмы в одних геологических слоях, но на разных континентах, будут похожи друг на друга больше, чем окаменелости на одном континенте, но в разных слоях.
Лайель не только набросал очерк общей истории земли, лёгший в основу современной геологии, но и провёл гораздо более тщательное изучение конкретно третичного периода. Установленная им схема (эоцен, миоцен и плиоцен), сохранилась и до наших дней с изменениями лишь в деталях. В последние годы жизни его весьма занимала тема доисторического человека. Одна из его научных работ позднего периода носит название «Геологические доказательства древности человека». Но кроме собственного непосредственного вклада в развитие этого научного направления, он внёс ещё вклад опосредованный. Невозможно переоценить влияние Чарльза Лайеля на формирования научных взглядов Чарльза Дарвина.
А о влиянии книги "Происхождение видов" Чарлза Дарвина на палеонтологию можно говорить вечно. Первый тираж книги в 1250 копий смели с полок за пару дней, а книга издаётся до сих пор. Верное предположение Дарвина, что виды меняются со временем, стало для палеонтологов ключом к пониманию вымерших организмов и их родстве с современными видами. С появлением книги начинает формироваться «эволюционная палеонтология». Несколько глав этой работы посвящено проблемам палеонтологии. Особое внимание автор уделяет значению палеонтологических сведений для понимания эволюции. Именно данные палеонтологии являются краеугольным камнем его "Теории естественного отбора". Дарвин в книге «Происхождение видов» подчеркивает этот момент:
Если моя теория верна, то обязательно должны существовать переходные формы, связывающие виды между собой. Доказать их существование можно только с помощью ископаемых останков.
Однако подобные останки, иллюстрирующие поэтапную переходность форм различных организмов, так и не были найдены. В разделе "Трудности теории" в своей книге он пишет:
Если на самом деле виды произошли друг от друга, постепенно развиваясь, то в таком случае почему мы не сталкиваемся с бесчисленным количеством переходных форм?.
Геология того времени не смогла дать ответ на данный вопрос. Единственным объяснением, которое Дарвин находил для решения этой проблемы, была нехватка в те годы палеонтологических находок. С тех пор прошло полтора столетия, и благодаря накопленному палеонтологическому материалу, ученые обнаружили множество тех самых переходных форм.
"Происхождение видов" Чарлза Дарвина 1859-го года
Ещё один Чарлз и костяные войны
Да, в палеонтологию внесли огромный вклад аж три Чарлза. На этот раз это был Чарлз Марш, выдающиеся американский палеонтолог XIX века. Вместе со своим коллегой и конкурентом Эдвардом Копом Марш устроил самые настоящие костяные войны: с подставами, очернением конкурентов, оружием и динамитом. Лично моё мнение: Коп и Марш внесли в палеонтологию столько же важного вклада, сколько и навредили ей. Кто бы и что бы не говорил, но в самой настоящей войне за окаменелости проиграли оба. Коп и Марш полностью разорились к концу жизни.
Конец XIX века был самым настоящим бумом по палеонтологии, было сделано множество удивительных открытий. Коп описал более шести сотен новых ископаемых видов, из которых 56 были динозаврами, и написал 1400 научных работ. В то же время Марш описал 80 новых видов динозавров, в числе которых были всем известные апатозавр, аллозавр, диплодок, стегозавр и трицератопс. Также стоит обратить внимание, что Марш довольно смело предположил, что птицы произошли от динозавров, хотя оперение у динозавров мы нашли только спустя столетие.
Пожалуй, отдельно упомяну здесь четвёртого Чарлза (внезапно про него вспомнил), внёсшего непомерный вклад в развитие науки палеонтологии в XIX веке. Чарлз Роберт Найт, американский палеохудожник. Именно он впервые изобразил динозавров как быстрых и подвижных хищников, а не медленных и неповоротливых ящериц.
Прыгающий дриптозавр (Leaping Laelaps), Чарлз Р. Найт, 1897 год
Как физики повлияли на палеонтологию?
Не думали, да, увидеть в посте про палеонтологию такое имя, как Эрнест Резерфорд? А вот! Открытие радиации и радиоактивного полураспада повлияло на палеонтологию самым прямым образом. Ведь теперь можно не гадать, кто когда из древних животных жил, а сделать радиоизотопный анализ. Полураспад изотопов свинца, аргона, углерода и других элементов — самые настоящие часы для геологов и палеонтологов. Впервые радиоизотопный анализ был применён в начале XX века для датировок минералов, а сегодня — это один из важнейших инструментов в палеонтологии. Подобное датирование горных пород и окаменелостей произвело революцию в палеонтологии. Измеряя радиоактивные материал в древнем образце и сравнивая его с текущим образцом, ученые могут подсчитать возраст образца. Я не буду расписывать здесь всю методологию и формулы. В конце в списке литературы я оставлю ссылки на подробные статьи о датировках в палеонтологии.
Эрнест Резерфорд, открывший полураспад в 1907 году
В начале XX века в мир биологии потихоньку приходила современная синтетическая теория эволюции. В основу СТЭ легли теория Дарвина и законы Менделя. А с такой новой наукой, как генетика, теория Дарвина обзавелась прочным фундаментом. Сергей Четвериков в 1926 году заложил основу будущей СТЭ в своей статье "О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики". Сегодня мы понимаем генетику уже довольно хорошо, открыли случайные мутации и принципы наследования рецессивных признаков. Современная генетика может посчитать количество мутаций двух видов и сказать, когда они разошлись. Генетика стала очень важным инструментом в понимании эволюции. А без понимания эволюции палеонтология — лишь коллекционирования камней. Сегодня мы можем составлять филогенетические деревья и имеем представление, откуда пошёл тот или иной вид. Например, мы теперь уверены в родстве бегемотов и китов, а палеонтологи дополнили дерево "переходными формами".
Филогенетическое древо китопарнокопытных
Рассказывать об истории палеонтологии и пройти мимо "Парка юрского периода" Стивена Спилберга — грех, который не возьмёт на душу ни один популяризатор палеонтологии. Фильм ПЮП на долгое время стал примером, как надо снимать блокбастеры. При бюджете в 63 000 000 $ Парк собрал почти миллиард. И ключом к успеху стали фантастические спецэффекты. Даже спустя почти 30 лет динозавры в фильме всё ещё смотрятся весьма и весьма убедительно. Парк Юрского периода повлиял на целое поколение и молодёжь в срочном порядке побежала поступать на палеофакультеты. Стив Брусатти, американский палеонтолог и автор книги "Время динозавров. Новая история древних ящеров", в 2018 году рассказал журналу The Verge о том, как современные технологии приводят к открытиям и как Парк Юрского периода вдохновил целое поколение палеонтологов. "Без этого фильма, — шутит он, — у меня не было бы даже работы".
С тех пор, как вышел Парк Юрского периода, все искали ДНК динозавров. Но, несмотря на 25 лет поисков, никто не нашел ни единого фрагмента.
Вот так блокбастер может повлиять на науку. По моему личному мнению, со времён первого Парка не вышло ни одного фильма о динозаврах, которые могли бы составить ему конкуренцию, как в зрелищности, так и по влиянию на палеонтологию.
Финальная сцена с тираннозавром в Парке Юрского периода
На службе современной палеонтологии все возможные томографы и ускорители частиц. Сегодня учёные могут создать 3D модель остатков животного даже не извлекая его из породы. Так, например, в 2017 году изучали найденного хальшкараптора в европейском исследовательском ускорительном комплексе ESRF. Результаты:
Европейский центр синхротронных исследований
А с помощью компьютерной томографии (КТ) палеонтологи из СПбГУ создали самую подробную 3D-модель мозга и сосудов головы анкилозавра:
Реконструкция черепа анкилозавра Bissektipelta archibaldi и примерное положение изученного образца ZIN PH 1/16. Изображение предоставлено авторами исследования.
Я знаю, что я упустил множество моментов в развитии палеонтологии как науки. И в античное время выдвигались любопытные гипотезы, и в средневековье не всё объяснялось теологией. Тут особенно выделились Китай и Ближний восток. А уж сколько всего произошло в палеонтологии в XVIII веке и далее. По всему этому можно не одну книгу написать. Но цель поста — это краткий экскурс в историю науки. О вкладе Лайеля, или Найта в палеонтологию можно написать простыню поболее этого поста. Если вам понравилось, вы можете самостоятельно изучить вопрос, все ссылки я прилагаю.
В посте использовались материалы:
- Общие сведения об истории палеонтологии в статье на NatGeo Paleontology (англ.)
- И куча ещё всякого из Гугла, что я, конечно же, не сохранил.
Вы можете поддержать меня рублём:
Яндекс-Юmoney (4100 1164 4381 2085) или Сбер: 4279 3806 7898 0816
