что такое окаменелости и для чего они служат
Ихнофоссилии: окаменевшие следы
Перед вами отпечаток лапы динозавра, застывший на миллионы лет в песчанике в американском штате Юта. Такие отпечатки — наиболее известные примеры ихнофоссилий, обширного класса окаменелостей, представляющих собой следы жизнедеятельности древних организмов.
Если окаменевшие остатки скелетов или отпечатки мягких тканей позволяют узнать, как эти организмы выглядели, то ихнофоссилии рассказывают о том, как они себя вели: как передвигались, как питались, как строили жилища и как отдыхали. Первый же вопрос, который обычно возникает при взгляде на ихнофоссилию: «А кто оставил этот след?» Вопрос очень важный и интересный, хотя сами палеоихнологи (палеонтологи, занимающиеся ихнологией) его не очень любят, — часто на него нет точного ответа, да и определение до вида организма, оставившего след, обычно не является основной задачей.
Дело в том, что к определению «автора» следа, палеоихнология подходит особенным образом — со своей собственной систематикой следов жизнедеятельности. Вместо привычных биологам и палеонтологам sp. (species — вид) и gen. (genus — род) появляются не связанные с ними напрямую isp. (ichnospecies — ихновид) и igen. (ichnogenus — ихнород). Параллельная систематика продиктована спецификой окаменелостей. С одной стороны, один и тот же организм в разных ситуациях может оставлять совсем разные следы (например, отпечатки лап и выкопанную нору). С другой стороны, от абсолютно разных организмов до нас могут дойти невероятно похожие ихнофоссилии (наглядный, хотя и современный пример — норы сурка и буревестника). Поэтому, например, ихнород Arenicolites, представляющий собой простые U-образные ходы рытья, встречающиеся с кембрия до современности, не очень правильно воспринимать как след конкретного животного.
Типы следов, которые дошли до нас в виде объемных структур в осадочных породах. Ихнотаксоны: 1 — Cruziana; 2 — Cosmorhaphe; 3 — Paleodictyon; 4 — Phycosiphon; 5 — Chondrites; 6 — Thalassinoides; 7 — Ophiomorpha; 8 — Diplocraterion; 9 — Gastrochaenolites; 10 — Asteriacites; 11 — Rusophycus. Рисунок из книги: Р. Микулаш, А. Дронов. Палеоихнология — введение в изучение ископаемых следов жизнедеятельности
Сами следы тоже бывают очень разные — всё зависит от того, чем занимался организм их оставивший: перемещался (шел или полз), что-нибудь ел, рыл нору и т. д. Также к ихнофоссилиям относятся копролиты (окаменелые экскременты; см. картинку дня Копролиты и великое вымирание), кололиты (cololites, окаменелое содержимое кишечника) и гастролиты (gastrolites, окаменелое содержимое желудка; не путать с gastroliths — камушками, специально заглоченными животными для перетирания плотной пищи; по-русски тоже гастролиты). Более того, ихнофоссилии оставляют не только животные: палеонтологи часто имеют дело с ризолитами — окаменевшими следами, оставшимися от корней растений.
Ризолиты (следы корней растений), торчащие из выветривающегося песчаника плейстоценового возраста на острове Гран-Канария. Подробнее про эти необычные образования можно прочитать в статье A. Alonso-Zarza et al., 2008. Megarhizoliths in Pleistocene aeolian deposits from Gran Canaria (Spain): Ichnological and palaeoenvironmental significance. Фото © Кирилл Власов
А в некоторых случаях ситуация вообще настолько запутанная, что не удается понять, кто оставил след — животное или растение. Замечательным примером такого случая являются гексагональные сетки Paleodyction.
Paleodictyon из миоценовых отложений Италии. Фото с сайта en.wikipedia.org
Но иногда всё же удается соотнести «автора» и оставленный им след. Например, это не составляет большого труда, если вид еще существует и животное ходит непосредственно по окаменевшим следам, оставленным его сородичами.
Следы антилопы гну из местонахождения Энгаре-Серо (Танзания) возрастом 10–12 тысяч лет. В момент съемки живые представители этого вида паслись в ста метрах от фотографа. Рядом со следами гну находятся следовые дорожки Homo sapiens. Про изучение следов человека в этом местонахождении можно прочитать в статье K. Hatala et al., 2020. Snapshots of human anatomy, locomotion, and behavior from Late Pleistocene footprints at Engare Sero, Tanzania. Фото © Кирилл Власов
Но если это следы кого-то вымершего, то всё сложнее, и сопоставление животного и следа — большая удача. Если ученым особенно везет, то удается найти одновременно и следы, и того, кто их оставил, — тогда в руках ученых оказывается почти что кинопленка с действиями существа, о которых никак больше не узнать.
Так, история, которую рассказывает следовая дорожка юрского (150–140 млн лет назад) мечехвоста из Зольнхофенского месторождения в Баварии (см. Зольнхофенский известняк) одновременно и грустна, и забавна. Она повествует о юном мечехвосте, который спустился на дно лагуны, прошел по нему десять метров и умер. Удалось установить даже причину смерти — асфиксия. Во время шторма небольшое (12 см) членистоногое попало в очень соленые воды лагуны, где и погибло. В отличие от взрослых животных, молодые мечехвосты часто плавают в толще воды и у поверхности и поэтому легко могут попасть в штормовые волны, способные снести их в неудачное место. Мечехвост боролся до последнего — большинство животных, которых забрасывало в такие лагуны, достигали дна уже мертвыми (D. Lomax, C. Racay, 2012. A Long Mortichnial Trackway of Mesolimulus walchi from the Upper Jurassic Solnhofen Lithographic Limestone near Wintershof, Germany). Похожая история постигла и креветку, экспонирующуюся в палеонтологическом музее в самом Зольнхофене, но ее след был в несколько раз меньше.
А вот из странных волнистых структур, показанных на фото ниже, можно узнать об особенностях жизни триасовых четвероногих рептилий (тетрапод). Сложные структуры с несколькими входами и выходами, камерами и соединяющими их переходами были созданы небольшими рептилиями (длина тела — 20–25 см), жившими колонией на берегу сезонно пересыхающей речки к северу от экватора 240 миллионов лет назад. Исходя из конструкции нор и их географического положения, ученые смогли с большой уверенностью утверждать, что такие сооружения служили укрытием для целой колонии тетрапод, которые пережидали в них холодные ночи и прятались от хищников. На момент обнаружения эта находка была второй по древности среди известных нор рептилий (более древние были на 5 млн лет старше). Она стала доказательством наличия сложных социальных отношений среди животных еще в триасе (S. Voigt et al., 2011. Complex tetrapod burrows from middle triassic red beds of the Argana basin (Western High Atlas, Morocco)).
Норы тетрапод из триасовых отложений Марокко. Длина масштабных отрезков: A — 2 см, B и D — 10 см, C — 5 см. Фото из статьи S. Voigt et al., 2011. Complex tetrapod burrows from middle triassic red beds of the Argana basin (Western High Atlas, Morocco)
Ихнофоссилии предоставляют палеонтологам и геологам массу информации — с помощью них можно изучать, как передвигались динозавры, выделять нужные геологические слои и определять палеогеографические условия. Для широкой публики они, конечно же, не так интересны: будучи выставленным в музее, след тираннозавра привлекает гораздо меньше внимания, чем его скелет. Хотя реконструкция скелета основывается в том числе и на том, что мы узнали, изучая невзрачные следы теропод.
Окаменелости – определение, виды и формирование
Определение
Ископаемое – это минерализованная частичная или полная форма организм или деятельности организма, которая была сохранена в виде слепка, слепка или плесени. Окаменелость дает материальное, физическое доказательство древней жизни и обеспечила Основы теории эволюции при отсутствии консервированных мягких тканей.
обзор
Корень слова «ископаемое» происходит от латинского глагола «копать» (fodere). Сохраненный неорганический объект не является ископаемым. То же самое относится к мумификации, высыханию и заморозке микроорганизмы Так как минерализация не является характерной чертой этих процессов.Ископаемая форма зависит от материала, в котором оно сохранилось, и древней среды, Окаменелости могут также представлять движение и деятельность организма в виде следов и скучных дыр. насекомое в ловушке янтаря является ископаемым подтипом, известным как включение; изначально мягкая смола хвойного дерева превратилась в каменьоподобный янтарь с хитиновый скелет насекомого внутри сохранилось, как показано ниже.
Типы окаменелостей
Ископаемые типы сгруппированы в соответствии с процессом, в котором они сформировались, или с доказательствами, которые они оставили. Метод образования окаменелостей называется фоссилизация, Оптимальными условиями для окаменения являются то, что организм похоронен очень скоро после его смерти и в отсутствие бактериального или грибкового распада, что минеральные воды и осадки окружают участок, а непосредственная среда холодная и гипоксическая.
сжатия
Сжатия являются наиболее распространенной ископаемой формой, особенно у растений, где некоторые или весь оригинальный организм оставлен в качестве отпечатка, поскольку организм медленно сжимается между слоями осадка, Это означает, что ископаемые остатки сжатия часто искажаются. Уголь, ископаемое топливо, является примером сжатия, когда сочетание упавшей растительности на гипоксическом болоте образовало осадок, который медленно сжимался под вертикальными давлениями болотного ила и в течение приблизительно 300 миллионов лет. Таким образом, уголь, источник энергии ископаемого топлива, далек от возобновляемого источника.
Окаменелость плесени является эквивалент гипсовой формы восковой модели, Если организм попадает в осадок, разложение происходит очень медленно, так как осадок высыхает и становится камнем. Когда скала раскололась миллионы лет спустя, в скале можно увидеть впечатление организма, как и в раковине, показанной ниже.
Следы, Следы и Следы
Следовые окаменелости, также называемые ichnofossils, говорят нам о поведении организма, а не представляют его анатомическую форму. Следы делятся на четыре подгруппы – следы, следы, копролиты и гастролиты. Следы – это следы, отпечатки лап или отпечатки когтей, которые покрываются осадком до того, как они смываются дождем или волной. Следы, как правило, создаются не ногами, а щупальцами, ползучими узорами змей и червей или ямами доисторических жуков. На картинке ниже показан трек тиранозавра.
Как формируются ископаемые?
Как уже упоминалось, идеальные условия для окаменения немедленное захоронение в гипоксических, богатых минералами отложениях в условиях низкой температуры. Эти элементы делают существование окаменелостей редким. Четыре типа процесса способствуют образованию окаменелости. Это минерализация, карбонизация, инкрустация и дистилляция. Они происходят, как только организм оказался в ловушке в окружающем осадке, и в первую очередь зависят от минерального состава ила и воды.
минерализация
Минерализация является наиболее распространенным процессом в окаменелости. Вода в отложениях содержит минералы, которые со временем медленно заменить ткани исходного живого организма, Наиболее распространенными минералами, которые способствуют процессу окаменения, являются карбонат кальция, сульфид железа, карбонат железа, фосфат кальция и диоксид кремния (кремний, диоксид кремния или кварц).
Карбонизация и дистилляция
Инициирование карбонизации требует определенного типа бактерии это создает анаэробную среду, лишенную кислорода или азота. Эта бактерия превращает растительную жизнь в углерод. При миллионах лет вертикального сжатия эти древние углеродные месторождения превращаются в угольные месторождения. Дистилляция описывает процесс, с помощью которого образуются углеродная пленка или фитолейм. Это крайне редкое явление, но может дать прекрасное изображение мягких тканей. Окаменелости, полученные перегонкой, обычно плохо сохраняются, хотя возможны значительные внешние детали.
Инкрустация
Инкрустация происходит в присутствии минералов – обычно карбоната кальция – откладывается в различных слоях поверх остатков организма. Когда приливы поднимаются и опускаются или уровень воды колеблется, минералы медленно образуют плесень. В то время как минерализация заменяет органическое вещество, инкрустация покрывает его, Минерализация будет формировать отливку, инкрустировать форму.
Что такое окаменелости и для чего они служат
Еще древнегреческие философы ломали головы над загадкой окаменелосгей. Они находили окаменевшие морские раковины высоко в горах и догадывались, что когда-то это были живые существа. Значит, предполагали философы, эта территория некогда была покрыта морем. Совершенно справедливое утверждение! Но откуда взялись все эти окаменелости? Как раковины оказались замурованными в горных породах?
Окаменелости представляют собой останки и отпечатки растений и животных, живших на Земле в давно минувшие эпохи. Следует, однако, заметить, что в окаменелости превращается лишь ничтожная часть вымерших растений и животных. Как правило, их останки либо поедаются другими животными, либо разлагаются под воздействием грибков и бактерий. Очень скоро от них ровным счетом ничего не остается. Раковины или твердые костные скелеты живых организмов сохраняются дольше, но в итоге и они разрушаются. И только когда останки оказываются погребенными в земле очень быстро, еще до того, как они успели разложиться, у них появляется шанс уцелеть и превратиться в окаменелость.
Превращаясь в камень
Чтобы умершее растение или животное оказалось быстро захороненным, необходимо, чтобы над ним образовался осадочный слой, например, песка или ила. Тогда его останки вскоре лишаются доступа воздуха и в результате не загнивают. За многие миллионы лет нижние осадочные слои под давлением новообразующихся верхних слоев превращаются в твердую породу. Вода, просачивающаяся в осадочные слои, содержит минералы. Порой она вымывает их из самого осадочного материала.
В конечном итоге под тяжестью верхних осадочных слоев вода из нижних вытесняется. Однако минералы при этом остаются внутри и способствуют скреплению осадочных слоев и их затвердеванию в горную породу. Эти минералы откладываются также в останках растений и животных, заполняя промежутки между их клетками, а иногда даже «замещая» их кости или раковины. Таким образом, останки как бы врастают в камень и сохраняются в нем миллионы лет. Спустя длительное время столкновение материков может выдавить эту горную породу со дна моря на поверхность, и на этом месте образуется суша. Затем дождь, ветер или, возможно, море постепенно разрушат породу, обнажив скрытые в ней окаменелости.
1. Мертвое животное опускается на морское дно.
2. Трупоеды и бактерии вскоре очищают его скелет от плоти.
3. Сверху образуется осадочный слой.
4. Растворенные в воде минеральные вещества просачиваются в горную роду и останки животного.
5. Вода вытесняется из породы, и она становится плотной и твердой. Минеральные вещества, содержавшиеся в воде, постепенно замещают костное вещество в костях.
6. Миллионы лет спустя горная порода поднимается с морского дна и становится сушей. Дождь, ветер или, возможно, море со временем разрушают ее, обнажая скрытые в ней окаменелости.
Идеальные окаменелости
К числу прекрасно сохранившихся окаменелостей относятся насекомые и прочие мелкие организмы, замурованные в янтаре. Янтарь получается из клейкой смолы, которая сочится из стволов некоторых разновидностей деревьев при повреждении их покровов. Эта смола испускает ароматный запах, привлекающий насекомых. Прилипая к пей, они оказываются в ловушке. Затем смола затвердевает и образуется твердое прозрачное вещество, которое надежно предохраняет останки животного от разложения. В результате хрупкие организмы древних насекомых и пауков, которые находят в янтаре, превосходно сохраняются. Можно даже извлечь из них генетический материал (ДНК) и подвергнуть его анализу.
Некоторые из наиболее хрупких и изящных окаменелостей встречаются в горных породах, относящихся к залежам угля. Уголь представляет собой твердую породу черного цвета, состоящую в основном из углерода, который содержался в останках древних растений. Его залежи сформировались миллионы лет тому па-зад в заболоченных лесах, Время от времени такие заболоченные леса затапливало море, и они оказывались погребены под толстым слоем ила. Быстро накапливаясь, ил вскоре затвердевал и спрессовывался, образуя аргиллиты и глинистые сланцы.
Листья и стебли растений, произраставших в тех лесах, иногда сохраняются в виде угольных пластов либо тонких черных пленок углерода, разделяющих слои глинистых сланцев. В других случаях в горных породах сохраняются только отпечатки древесной коры, листьев или стеблей папоротников. Сланцы легко раскалываются в горизонтальной плоскости, и на вновь обнажившейся поверхности можно без труда выявить окаменевшие отпечатки целых ветвей с листьями.
Еще интереснее бывают окаменелости, которые находят в так называемых конкрециях. Они возникают, когда в останки растения просачивается насыщенная известью вода. После испарения воды останки оказываются внутри известняковой породы, и вся хрупкая структура растения запечатлевается в известняке в мельчайших подробностях.
След динозавра, сохранившийся в горных породах у Моеноу, штат Аризона, США
Следы минувшего
Слепки и формы
Иногда вода, проникая в отложения, полностью растворяет останки погребенного в них организма, и на этом месте остается выемка, в точности воспроизводящая его былые очертания. В результате получается окаменевшая форма данного животного (слева). Впоследствии выемка заполняется различными минеральными веществами, и образуется окаменевший слепок с теми же очертаниями, что и исчезнувшее животное, но не воспроизводящий его внутреннего строения (справа).
Следы на камне
Окаменевшие следы динозавров снабдили нас массой сведений о том, как эти животные передвигались и какой вели образ жизни. К примеру, окаменевшие отпечатки ног динозавров позволяют установить, насколько широко они расставляли ноги при ходьбе. Это, в свою очередь, дает ответ на вопрос, как ноги располагались: по бокам туловища, как у современных ящериц, или вертикально вниз, обеспечивая туловищу более прочную опору. Больше того, по этим следам можно даже определить скорость, с которой динозавр передвигался.
Ученые также определили, какие динозавры во время ходьбы волочили хвост по земле, а какие держали его на весу. В некоторых районах США сохранились окаменевшие цепочки следов различных видов плотоядных (хищных) и раститель-ноядных динозавров. Следы принадлежали множеству животных, двигавшихся в одном и том же направлении. Значит, динозавры передвигались стадами или стаями. Размеры отпечатков позволяют судить о количестве молодняка в данном стаде и о его расположении среди взрослых животных во время перехода.
Окаменевшие останки триасового леса в Национальном парке «Окаменевший лес», штат Аризона, США. Леса могут окаменевать, когда их внезапно покрывает море. При этом минеральные вещества, содержащиеся в морской воде, просачиваются в древесину и кристаллизуются в ней, образуя твердую породу. Иногда такие кристаллы можно разглядеть в стволах деревьев невооруженным глазом: они придают древесине красивый красный или пурпурный оттенок.
Окаменелости оживают
Искусственно окрашенный рентгеновский снимок позволяет рассмотреть внутреннее строение ископаемого аммонита. На нем видны тонкие стенки, разделяющие внутренние камеры раковины.
Домашняя работа
Как и любому детективу, вам понадобится разузнать как можно больше об «уликах», за которыми вы охотитесь. Зайдите в местную библиотеку и выясните, какие типы горных пород встречаются в вашей округе. В библиотеке должны быть карты, на которых обозначены эти породы. Каков их возраст? Какие окаменелости рассчитываете вы в них обнаружить? Сходите в краеведческий музей, посмотрите, какие окаменелости находили в данной местности до вас. В большинстве случаев вам будут попадаться лишь отдельные фрагменты окаменелостей, а их гораздо легче заметить, если вы заранее знаете, что ищете.
Геолог извлекает окаменевшие кости динозавра из горной породы при помощи очень тонкого зубила в Национальном Парке Динозавров, США.
О Чем Говорят Окаменелости
Окружающая среда. Окаменелости позволяют определить тип окружающей среды, в которой сформировалась данная горная порода. Климат. По окаменелостям можно судить о характере климата данной местности в глубокой древности. Эволюция. Окаменелости позволяют проследить, как изменялись биологические формы на протяжении миллионов лет.
Датировка горных пород. Окаменелости помогают установить возраст содержащих их горных пород, а также проследить за перемещениями материков.
Безопасность превыше всего
Ваши геологические отчеты
Хороший геолог-любитель всегда ведет подробные записи о проделанной работе. Очень важно точно знать, когда и где вы обнаружили данную окаменелость. Это значит, что вам следует записать не только название самого утеса, карьера или строительной площадки, но и описать конкретное место, где вы нашли окаменелость. Была она в большом куске породы или в маленьком? Нашли вы ее подле утеса или непосредственно в земле? Были ли поблизости какие-либо другие окаменелости? Если да, то какие? Как располагались окаменелости в породе? Все эти данные помогут вам больше узнать об образе жизни животного и о том, как оно погибло. Постарайтесь зарисовать место, где вы обнаружили свой трофей. Это будет проще сделать с помощью бумаги в клетку. Разумеется, вы можете сфотографировать это место, но рисунок часто позволяет лучше запечатлеть детали пейзажа.
Фотографии и рисунки окажутся очень полезны, если вам не удастся унести найденные окаменелости домой. В некоторых случаях можно изготовить гипсовый слепок окаменелости или же вылепить форму из пластилина. Даже если окаменелость намертво закреплена в горной породе, она может многое сообщить вам об истории данной местности.
Не забудьте захватить с собой упаковочные материалы для переноски окаменелостей. Крупные и прочные экземпляры можно завернуть в газетную бумагу и положить в полиэтиленовую сумку. Маленькие окаменелости лучше всего поместить в пластиковую баночку, предварительно набив ее ватой. Изготовьте этикетки для коробочек и для самих окаменелостей. Вы сами не заметите, как забудете, где и когда обнаружили различные экспонаты вашей коллекции.
Палеонтологи обычно покрывают ископаемые кости слоем гипса, чтобы предохранить их от разрушения и растрескивания во время перевозки в музей. Для этого бинты смачивают в гипсовом растворе и оборачивают вокруг окаменелостей или кусков породы, внутри которых они находятся.
История «Когтей»
Как сохраняли «Когти»
Чтобы предохранить кости от высыхания и растрескивания, ученые наложили на некоторые из них гипсовые повязки. Породу, заключавшую в себе окаменелости, аккуратно удалили с помощью специального оборудования. Затем кости укрепили, вымочив их в смоле. Наконец из стекловолокна и пластмассы были изготовлены копии костей для отправки в другие музеи.
Чтобы расколоть породу и извлечь из нее окаменелость, вам понадобится геологический молоток (тот, что с большим плоским концом). Набор зубил, специально предназначенных для работы с камнем, поможет вам очистить вашу находку от лишней породы. Но будьте крайне осторожны: вы легко можете разбить саму окаменелость. Мягкую породу можно соскрести старым кухонным ножом, а зубная щетка вполне сгодится, чтобы очистить окаменелость от пыли и прилипших мелких частиц.