Typ | Akademická disciplína |
---|---|
Část | Biologie , geologie |
Paleontologie je vědecká disciplína , která studuje Proces fosilizace ( taphonomy ) ze živých organismů nebo chybí korelace a datování hornin obsahujících jim ( biostratigrafie ). Nachází se na křižovatce geologie a biologie a popisuje vývoj živého světa , vztahy mezi nimi a jejich prostředím ( paleoekologie , vývoj biosféry ), jejich prostorové rozložení a migrace (paleo biogeografie ), druhy vyhynutí a vznik nových, stejně jako ekosystémů, ve kterých žily staré organismy. Mezi její cíle patří, kromě rekonstrukce živých bytostí, které žily v minulosti, studium jejich původu, jejich změn v čase (evoluce a fylogeneze )
Věda vznikla v XVIII -tého století díky práci Georges Cuvier na srovnávací anatomie a rychle vyvinul XIX th století. Jak se znalosti zvyšovaly, paleontologie se dělila na paleobiologii , taphonomii a biochronologii . Poskytuje informace potřebné pro další obory (mimo jiné studium vývoje živých bytostí , biostratigrafie , paleogeografie nebo paleoklimatologie ).
Paleontologie umožňuje porozumět biologické rozmanitosti a rozdělení živých bytostí na Zemi ( biogeografie ) - před zásahem člověka - to poskytlo podstatné důkazy pro řešení dvou největších vědeckých spory z minulého století , vývoj živých bytostí a kontinentální drift a s ohledem na naši budoucnost nabízí nástroje pro analýzu toho, jak mohou změny klimatu ovlivnit biosféru jako celek.
Slovo paleontologie lze rozdělit na tři ze starořečtiny :
Jedná se tedy doslovně o „vědu studující starověký život“ a přesněji o disciplínu, která studuje vyhynulé organismy, které v sedimentárním prostředí zanechaly zbytky svého těla nebo stopy svých aktivit. Tyto pozůstatky nebo stopy se nazývají fosilie .
Tento termín vytvořil v roce 1822 zoolog Henri Ducrotay de Blainville a v Evropě ho rozšířil britský geolog Charles Lyell .
Paleontologie, která se nachází na křižovatce geologie a biologie , popisuje vývoj živého světa , vyhynutí a vzhled určitých druhů a také ekosystémy, ve kterých žily starověké organismy.
Paleontologii lze definovat jako vědu fosilií. Udržuje úzké vazby s geologií: datování těchto pozůstatků živých organismů je často založeno na informacích ve smyslu stratigrafie a analýzy sedimentů . Paleontologie zase významně přispívá k porozumění historii Země . To znamená, že geologické časové stupnice je rozdělena do jednotek vymezených v současnosti organismy, klimatickými jevy, apod : epochy , tečky , epochy , podlahy .
Paleontologie souvisí také s biologií. Tyto dvě disciplíny sdílejí studium živých bytostí, ale nepracují na stejných datech; paleontologie má přístup k živým věcem pouze prostřednictvím fosilií - biologických archivů - zatímco předmětem biologie jsou živé bytosti. Georges Cuvier , jeden z hlavních zakladatelů paleontologie, byl specialistou na srovnávací anatomii , obor biologie; což vede některé historiky vědy k tomu, že paleontologie se zrodila z biologie (spíše než z geologie). Biologii používají paleontologové v poslední době, zejména v kontextu molekulární fylogenetiky , která srovnává DNA a RNA moderních organismů a rekonstruuje „rodokmeny“ svých „předků“; také se používá k odhadu dat důležitého evolučního vývoje , ačkoli tento přístup je kontroverzní kvůli pochybnostem o spolehlivosti „ molekulárních hodin “. Tyto dvě disciplíny jsou spojeny obecněji, protože paleontologové často využívají pozorování postav převládajících dnes k vyvození závěrů o včerejšcích světech: to je princip realismu .
Existují tři hlavní formy paleontologie:
Paleontologická práce obecně zahrnuje čtyři fáze:
Práce v paleontologii se provádějí ve spolupráci s výzkumem v archeologii , kdy paleontologové (přesněji paleoantropologové ) studují lidské fosilie. Paleontologie také identifikuje fosilie zvířat nebo rostlin na archeologických nalezištích (jídlo, hospodářská zvířata) a analyzuje současné klima obsazení místa.
Na „make fosílie mluvit“ , paleontologie, převážně multidisciplinární věda, často si půjčuje techniky od jiných vědách, včetně chemie , ekologie , fyziky a matematiky. Tak například geochemické podpisy hornin pomáhají datovat vznik života na Zemi a analýzy poměrů izotopů uhlíku mohou identifikovat změnu klimatu a vysvětlit hlavní přechody, jako je permské vyhynutí . Inženýrské techniky se používají k analýze toho, jak mohou fungovat těla starověkých organismů, například rychlost běhu a síla kousnutí Tyrannosaura nebo letová mechanika Microraptoru . Studium vnitřních detailů fosilií využívá techniku rentgenové mikrotomografie . Paleontologie, biologie, archeologie a paleo neurobiologie jsou spojeny se studiem endokraniálních odlitků ( endokasů ) druhů spojených s člověkem za účelem objasnění vývoje lidského mozku.
Paleontologie přispívá k astrobiologii , hledání možného života na jiných planetách, vývoji modelů, jak se život mohl objevit na Zemi, a poskytuje techniky pro detekci důkazů o existenci „živých bytostí“.
Paleontologie má několik dílčích disciplín. Paleontologie obratlovců studuje fosilie prvních ryb, až po fosilie bezprostředních předků moderních savců. Ačkoli je člověk jedním z obratlovců, jeho studium je považováno za samostatný obor, paleoantropologii , která syntetizuje poznatky z jiných oborů, jako je antropologie a archeologie . Paleontologie bezobratlých se zabývá fosiliemi, jako jsou měkkýši , členovci , červi a ostnokožci . Micropaleontology zaměřuje na microfossils . Mikrofosílie, které nejsou mineralizované, ale organické, jako jsou pylová zrna, výtrusy , jsou předmětem samostatné subdisciplíny, palynologie (nebo paleopalynologie). Palaeobotanical , studuje fosilní rostliny, je velmi blízko k palynology, nýbrž se vyznačuje rostlinnými zbytky, které přijme k objektu - ne „prach“ rostlin, ale zkamenělé dřevo je uhlí (od spálení rostlin), dojmy z listů ve skále. Stopa fosilních věnován stopy zanechané zvířaty (stop, hrabe ...) se paléocoprologie ke studiu výkalů.
Paleontologie diverzifikovala od 1960 účastí v zásadě víceoborové přístupy, které se staly tolik nových a propojené obory: paleoekologie , Paleoclimatology , biostratigraphy , paleo- biogeography atd
Místo toho, aby se paleoekologie zaměřila na jednotlivé organismy, zkoumá interakce mezi různými starodávnými organismy, jako jsou jejich potravní řetězce , a interakce s jejich prostředím.
Paleoklimatologie, i když je někdy považována za subdisciplínu paleoekologie, se více zaměřuje na historii zemského podnebí a mechanismy, které jej změnily. Tyto změny mohou být spojeny s evoluční vývoje, jako je například rychlé expanze suchozemské rostliny během devonu který odstranil více oxidu uhličitého z atmosféry, snižuje skleníkový efekt, a tím přispět k věku. Ledové během karbonu .
Biostratigraphy pomocí fosilií k určení pořadí, ve kterém vytvořený skály, je užitečné pro paleontology a geology.
Paleo- biogeography studuje prostorové rozložení organismů; souvisí to také s geologií. Geografické rozložení fosilií ve skutečnosti odkazuje na migrační pohyby a umožňuje ukázat spojení mezi ostrovy nebo kontinenty.
Taphonomy je odvětví paleontologie, který se zabývá fosilizace procesu, zahrnující zejména biodegradace , a po pohřbu těla, účinkům diageneze .
Palynology : Pyl zrna balónu viděný pod světelným mikroskopem.
Paleoichnology : Ichnite (zkamenělá stopa ).
Paleobotany : otisk listu kapradiny.
Paleoekologie : Bryozoa a Brachiopoda, ordovik.
Taphonomie : Perforace hub a obalených trubek červů serpulidae na moderním plášti Mercenaria ze Severní Karolíny.
Fosílie starověkých organismů jsou obecně nejrozhodnějším typem důkazů v paleontologii. Mezi nejběžnější fosílie jsou kosti, skořápky, dřevo. Obecně mají fragmentární charakter: jsou to například izolované prvky koster a někdy jednoduché stopy (stopy, nory). Fosilizace je vzácný jev a většina fosilizovaných organismů byla v průběhu času zničena erozí nebo metamorfózou , fosilní záznamy jsou proto velmi neúplné. Paleontolog musí brát v úvahu předsudky ve fosilním záznamu: určitá různá prostředí jsou pro fosilizaci příznivější než jiná; a organismy s mineralizovanou kostrou, u nichž je větší pravděpodobnost, že budou konzervovány, jsou proto nadměrně zastoupeny ve srovnání s měkkými těly. Ačkoli existuje více než 30 phyla živých zvířat, dvě třetiny nebyly nikdy nalezeny ve fosilní formě.
Měkké tkáně někdy chrání neobvyklé prostředí, Lagerstätten . Avšak i Lagerstätten představuje v geologickém čase neúplný obraz života a většina starověkých živých organismů tam pravděpodobně není zastoupena, protože Lagerstätten je omezen na určitý typ prostředí, kde lze zachovat měkké organismy velmi rychle výjimečnými událostmi, jako jsou sesuvy půdy , které vedou k okamžitému pohřbu.
Jasné pojmenování skupin organismů je důležité; nedorozumění ohledně jmen může vést ke značným nesrovnalostem ve vědeckých interpretacích. Linnaean taxonomie , běžně používané pro klasifikaci živých organismů, je plná obtíží, pokud jde o klasifikaci z dávných organismů výrazně liší od známých organismů. Někdy je tedy obtížné vědět, na jakou úroveň umístit nově objevenou skupinu, a říci, zda tato skupina představuje rod, rodinu nebo řád; v tomto klasickém klasifikačním režimu , když je skupina přesunuta na jinou úroveň, musí být přejmenována.
Tetrapods |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Paleontologové obecně používají přístupy založené na kladistice , metodě budování evolučního „rodokmenu“ souboru organismů. Podle kladistické teorie platí, že pokud mají skupiny B a C více podobností mezi sebou, než má skupina A, pak B a C spolu více souvisejí než jedna nebo druhá s A. Znaky, které jsou porovnávány, mohou být anatomické (jako je například přítomnost akordu ), nebo molekulární (zejména na základě konfrontace DNA nebo proteinových sekvencí ). Výsledkem úspěšné analýzy je hierarchie subtypů - skupin, které sdílejí společného předka. Cladistická technika je omylná, protože některé vlastnosti, například křídla , se vyvinuly více než jednou; analýza by měla vzít v úvahu možnost vícenásobného vystoupení určitých znaků nezávisle v různých liniích, což je jev zvaný evoluční konvergence .
Jedním z cílů paleontologie je rekonstruovat historii evoluce . Cílem však není objevit mezilehlé druhy mezi dvěma druhy, protože neexistují žádní zprostředkovatelé-předkové, které by bylo možné najít, ale strukturální zprostředkovatelé, které je třeba definovat. Archaeopteryx a ptáci z druhohor, stejně jako ryby s plícemi jsou například strukturální zprostředkovatelé. Pravděpodobnosti nalezení „skutečných předků“ genealogických řetězců jsou v paleontologii minimální, člověk je „spokojen“ se strukturálními zprostředkovateli pro potvrzení či zneplatnění „genealogických modelů“ .
Některé příklady evolučních příběhů:
Paleontologie se snaží vysledovat vývoj živých bytostí, což znamená jejich chronologické umístění. K dnešnímu dni fosílie se paleontologové mohou spolehnout na stratigrafii , vědu o dešifrování posloupnosti sedimentárních vrstev. Skály obvykle tvoří vodorovné vrstvy, přičemž každá vrstva je novější než ta, kterou pokrývá. Pokud se fosilie objeví mezi dvěma vrstvami, jejichž věk je znám, musí být věk fosilií mezi těmito dvěma známými věky. Horninové sekvence však nejsou spojité a mohou být přerušeny poruchami nebo obdobími eroze . Fosílie druhů, které žily relativně krátce, lze poté použít ke korelaci izolovaných hornin: tato technika se nazývá biostratigrafie . Například conodonta Eoplacognathus pseudoplanus žil v období středního ordoviku . Pokud v horninách neznámého věku existují pozůstatky E. Pseudoplanus , usuzujeme, že musí pocházet ze středního ordoviku. Aby byla dobrá stratigrafická fosilie užitečná, musí být distribuována do několika oblastí světa a musí patřit k druhu, který žil krátkou dobu. Stratigrafie a biostratigrafie mohou poskytnout pouze relativní datování (A před B), které často postačuje ke studiu evoluce.
Lůžka, která uchovávají fosilie, obecně postrádají radioaktivní prvky nezbytné pro radiometrické datování . Tato technika je jediným způsobem, jak určit absolutní věk hornin starších 50 milionů let; může být přesný na 0,5% nebo i více. Princip radiometrického datování je jednoduchý: jsou známy rychlosti rozpadu různých radioaktivních prvků , a tak poměr radioaktivního prvku k prvku, ve kterém se rozpadá, ukazuje, jak dlouho byl radioaktivní prvek do horniny zabudován. Radioaktivní prvky jsou běžné pouze v horninách vulkanického původu ; jediné horniny obsahující fosilie, které lze datovat radiometricky, jsou tedy vrstvy sopečného popela.
Vztahy v rodokmenu mohou také pomoci určit datum nástupu linií. Je možné odhadnout, jak dlouho se dva živé subtypy rozcházely - tj. Přibližně jak dlouho musel žít jejich poslední společný předek - za předpokladu, že se mutace DNA hromadí rychlostí konstantní. Tyto „ molekulární hodiny “ jsou však omylné a poskytují pouze velmi hrubé „načasování“.
Paleontologie sleduje evoluční historii živých věcí, která sahá 3,4 miliardy let, možná 3,7 miliardy let, nebo podle některých vědců i déle - Země zde byla vytvořena 4,5 miliardy let stará. Mezi nejstarší fosílie jsou často kontroverzní a jejich biologický původ zpochybňována, ale vědecké kruhy zcela obecně přiznávají, že australské stromatolity , sahající až 3,4 miliardy let, což z metabolickou aktivitu kolonií bakterií , jsou nejstarším důkazem života. Podle teorie panspermie by byl život na Zemi „nasazen“ meteority , ale většina současných vědců věří, že život vznikl na Zemi, a ne přenosem živých organismů vesmírem.
Po dobu asi 2 miliard let byly mikrobiální rohože , vícevrstvé kolonie různých bakterií , dominantní formou života na Zemi. Vývoj okysličené fotosyntézy jim umožnil hrát hlavní roli v okysličování atmosféry asi 2,4 miliardy let. Tato změna atmosféry zvýšila jejich účinnost jako živných půd pro evoluci. Zatímco eukaryoty , buňky se složitými vnitřními strukturami, mohly být přítomny dříve, jejich vývoj se zrychlil, když získaly schopnost transformovat kyslík na silný zdroj metabolické energie. Tato inovace může pocházet z primitivních eukaryot, které zachycují bakterie napájené kyslíkem a transformují je na organely zvané mitochondrie . První důkazy o existenci komplexních eukaryot s organelami (jako jsou mitochondrie) se datují před 1,85 miliardami let.
Na první fosílie z mnohobuněčných organismů (složené z eukaryotických buněk), jsou Gabonionta , sahající až 2,1 miliardami let. Specializace buněk na provádění různých funkcí se poprvé objevuje před 1,43 miliardami let s možnou houbou a před 1,2 miliardami let s pravděpodobně červenými řasami.
Nejdříve známá zvířata jsou cnidariáni z doby před zhruba 580 miliony let, ale vědci tvrdí, že museli pocházet z dřívějších zvířat. Mezi nejstarší zvířecí fosílie jsou vzácné, protože nevyvíjel tvrdé mineralizované a snadno zkamenělých částí až do asi 548.000.000 rok. První bilaterální zvířata moderního vzhledu se objevují v dolním kambriu . Existuje dlouhotrvající debata o tom, zda kambrijská exploze byla opravdu velmi rychlým obdobím evolučních experimentů; podle jiných hypotéz by se zvířata moderního vzhledu začala vyvíjet dříve, ale fosilie jejich předchůdců ještě nebyly objeveny. Obratlovci zůstali menší skupinou až do vrchního ordoviku .
Paleontologové rekonstruují morfologii vyhynulých rostlin a živočichů z fosilií a metodami srovnávací anatomie zahájené Georgesem Cuvierem . Palynology jim umožňuje rekonstruovat flóru, jejichž ichnology - cestování, umělý chrup a koprolit - diety, různé jiné indexy - na klima ... ale jakmile je to zavedené, řemeslníci, ilustrátoři, zvukaři nebo tvůrci musí „přivést k životu jen“ rekonstrukce. Jejich role je velmi důležitá, jejich úspěchy poznamenaly představivost, vzbudily povolání, umožnily financování expedic. Od XIX th století, Londýn, zopakování tohoto Crystal Palace vytvořili mánii po dinosaurů a výhled umělce prehistorických druhů, polychromovaný nebo ne, často stojí u vchodu do muzea paleontologického povolání (jak v přední části galerie paleontologie a srovnávací anatomie na Národním muzeu přírodní historie v Paříži), nebo ilustraci interiér (jako v muzeu přírodní historie v Londýně ).
Fosílie obecně neposkytují údaje o barvách a lze si je představit pouze na příkladu současných živých bytostí, které zaujímají homologní prostředí a mají srovnatelnou etologii . Totéž platí pro zvuky: pokud výjimečně určité lebky hadrosaurů v hřebenech, do nichž byl vyfoukán vzduch, byly schopny vydávat celou řadu zvuků , rytmus a harmonie zůstanou navždy neznámé: tam si člověk znovu představuje podle zvuků vydávaných současnými příbuznými zvířaty (jeden by měl navíc představovat dinosaury spíše syčící jako ptáci, než řvoucí jako lvi nebo řvoucí jako dobytek). Rekonstrukce (neboli „rekonstrukce“) jsou tedy ze své podstaty paleontologické a musíme veřejnost, částečně hypoteticky , varovat , protože i ve vzácných případech konzervace jantarem nebo ledem je organismus na chromatické úrovni výrazně degradován ; Jedná se o sílu faktů, názory umělce, ale pohledy, které, aby zůstaly v mezích toho, co připouštějí vědci v době, kdy byly vytvořeny, musí být nutně inspirovány jinými obrazy, které již byly vědecky ověřeny ve specializovaných publikacích. Pokud nerozumíme tomuto procesu „ restitutivního domněnky “, můžeme za „nepřesné“ nebo „porušení některých autorských práv “ považovat pouze souhrn umělcových názorů, syntetických obrazů, rekonstrukcí v objemu a paleontologie bude odříznuta od všech její „široká veřejnost“ ikonografie, včetně děl mistrů jako Mauricio Antón , Alain Bénéteau, Dimitri Bogdanov, Zdeněk Burian , Heinrich Harder , Charles R. Knight nebo Édouard Riou , jediní, kteří tomuto „vyčištění“ přísně vědeckých ilustrací unikli odborných článků.
Dokud ilustrátoři, řemeslníci nebo filmaři odpovídají indikacím paleontologů, paleontologická rekonstrukce je jednoduchá dokumentární reprezentace, rámovaná vědeckým procesem, která má za cíl pouze reprezentaci co nejrealističtější a omezuje osobní kreativitu. Ale toto znázornění může jít nad rámec dokumentárního rámce a poté vstoupit do oblasti umění , nejčastěji ve sci-fi (jako je kniha a film Jurský park ) nebo v „ hrdinské fantazii “ (jako je kniha a řada Dinotopia ). .
Guillaume Lecointre ve svých přednáškách a rozhovorech zdůrazňuje, že mnoho starodávných mýtů se mohlo objevit v důsledku paleontologických nebo jiných pozorování, ale bez vědecké analýzy:
V tomto smyslu může studium mytologie ve vztahu k paleontologii někdy vést vědce k novým objevům fosilií, někdy dokonce již ve sbírkách ve vědeckých zařízeních, jako v případě Léonarda Ginsburga, který v roce 1984 ve starých sbírkách našel bednu obsahující zkameněliny velkých rozměrů, showman z XVIII -tého století prezentovány přes Francii jako " kosti obřího Theutobocus , král Germánů , usmrcených Marius v bitvě u Aix v Provence „: on identifikuje jeden zub jako to Dinothere , chybějící slon. Obří mýtus Theutobocus vysílal v XVI th století by Mazuyer chirurg v Beaurepaire a David Bertrand nebo Chenevier, notář, byl vypovězen do XVII -tého století, další chirurg, Jean Riolan a XIX th století by anatom Blainville .
V poslední době se paleontologové často popularizovali jako „lovci fosilií“: praxe amatérů, která se někdy praktikuje nelegálně, možná na úkor fosilních záznamů a vědeckých údajů (divoké kopání, degradace zkamenělé souvislosti, nedeklarování „nálezů“ “, Krádež z míst vykopávek, obchodování atd.) A která vděčí za velkou pozornost medializaci expedic Copeho a Marsha do Spojených států . Kinematografické dílo Jurský park také pomohlo popularizovat existenci paleohistologie v moderní beletrii , konkurující druhému hlavnímu zdroji fantazií „ živé fosilie “, které jsou „ ztracenými světy “ a „vzkříšením“ druhů, které vyhynuly.
(en) „ Molekulární časový rámec evoluce eukaryotů a vzestup složitého mnohobuněčného života “ , na bmcevolbiol.biomedcentral.com ,2004(zpřístupněno 28. července 2020 ) .