u_lectures

111

Ч.Лайель сделал вывод, что для познания прошлого Земли нужно изучать современные процессы, а условия образования древних осадочных пород определять, сравнивая их с современными отложениями.

Этот метод познания прошлого Земли через изучение настоящего получил название актуалистического метода, или принципа актуализма (актуал – настоящий).

В 1859 году Ч.Дарвин (1809-1882) опубликовал свой труд «Происхождение видов путем естественного отбора». Основным доказательством своей теории о последовательной изменчивости видов и отборе он считал распределение ископаемых организмов в геологических системах. Таким образом, через геологию Ч.Дарвин пришел к выводам об эволюции органического мира. Благодаря этим идеям был нанесен сокрушительный удар катастрофизму, и эволюционное направление в геологии победило окончательно.

Ч.Дарвин также высказал свои представления о неполноте геологической и палеонтологической летописи.

Одним из создателей эволюционнной палеонтологии по праву считается русский ученый В.О.Ковалевский (1842-1883). Он считал, что основная задача палеонтологии – изучение потомственных отношений между отдельными родами и видами ископаемых организмов и выяснение причин их изменения. В.О.Ковалевский показал связь между организмом и средой его обитания.

Палеогеографический этап. Начало этого этапа связано с появлением принципа актуализма.

К середине 19 века относятся первые попытки реконструкции физикогеографических условий отдельных геологических эпох как для отдельных регионов, так и для всего земного шара. Эти работы и заложили основы палеогеографического направления в исторической геологии. Большое значение для становления палеогеографии имело введение в 1838 г. А.Грессли (1814-1865) понятие о фациях. Появление же учения о фациях относится ко второй половине 19 века (1893) и связано оно с именем немецкого ученого Й.Вальтера. С появлением фациального анализа палеогеографические исследования получают особенно широкое развитие: геологи начинают восстанавливать события прошлого и древнюю географию Земли.

В 1883-1909 г.г. выходит работа венского геолога Э.Зюсса «Лик Земли», в которой обобщены все накопившиеся к этому времени историкогеологические данные и впервые изложена геологическая история Земли. Геотектонический этап. В конце 19 и начале 20 веков становится

ясно, что в жизни земной коры главную, ведущую роль играют тектонические движения. В 1894-1919 г.г. появились работы А.П.Карпинского (1847-1936) по Европейской части России, в которых он, анализируя историко-геологические данные, устанавливает тесную связь палеогеографических изменений с развитием тектонических движений.

Представления о геосинклиналях разработаны американскими учеными Дж.Холлом и Дж.Дана в 1859 г.

112

Вначале 20 века французский геолог Г.Э.Ог (1861-1927) в многотомном труде описал деятельность современных геологических процессов, на основании чего попытался расшифровать историю Земли. Будучи сторонником учения о геосинклиналях он первым четко противопоставил геосинклинали платформам, которые называл контрастными областями. Им впервые нарисованы карты распределения платформ и геосинклиналей.

ВРоссии понятие о геосинклиналях было введено в начале 20 века

Ф.Ю.Левинсоном-Лессингом (1861-1939), а А.А.Борисяк (1872-1944) вслед за Г.Э.Огом стал рассматривать историческую геологию как историю развития геосинклиналей и платформ.

Вначале 20 века немецкий геофизик А.Вегенер (1880-1930) впервые формулирует теорию дрейфа материков – первую гипотезу мобилизма. Позднее эта гипотеза была подтверждена фактическим материалом в процессе исследований океанического дна и геофизических работ. В 60-е годы прошлого века она превратилась в стройное учение – теорию тектоники литосферных плит.

Вразработке учения о геосинклиналях приняли активное участие русские ученые: А.А.Архангельский, Н.С.Шатский, В.В.Белоусов и др., а за рубежом - Г.Штилле, Дж.М.Кей, Ж.Обуэн.

Современный этап. Этот этап, по-существу, начинается с 60-х годов 20 века с появлением тектоники литосферных плит. В итоге современное развитие геотектоники, а также других наук о Земле стало проходить под знаком господства идей неомобилизма.

Современный этап является временем крупных теоретических обобщений. Историческая геология из простой летописи событий прошлого превращается в науку, которая ищет и находит общие закономерности геологического развития Земли.

2.МЕТОДЫ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

Для решения своих задач историческая геология использует различные методы. Ниже рассмотрены основные из них. Палеонтологии уделено особое внимание, т.к. в программах специальности нет отдельного курса. В связи с этим

предлагается предварительно ознакомиться с ее основами и краткой характеристикой основных групп организмов.

113

2.1 ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД. ОБЗОР ОСНОВНЫХ ГРУПП ИСКОПАЕМЫХ

2.1.1 Значение палеонтологического метода в исторической геологии.

Предмет палеонтологии

С помощью ископаемых в исторической геологии определяют возраст отложений, они используются для расчленения и корреляции стратиграфических подразделений,

восстановления физико-географических условий прошлого и др. целей. Подробно об использовании палеонтологических данных при решении этих задач будет сказано ниже.

Одна из основных целей исторической геологии – восстановить историю жизни на нашей планете. Достигнуть ее невозможно без привлечения палеонтологических данных. Но прежде, чем использовать такие данные, геолог должен представлять органический мир прошлого. Знакомству с основными представителями этого мира и посвящен данный раздел.

Палеонтология (греч. palaios – древний, ontos – существо, logos –

учение) – наука о древних организмах. Изучает их строение, развитие и экологию. Остатки древних организмов, в том числе следы их жизнедеятельности, называют окаменелостями или ископаемыми. Они и являются предметом палеонтологии.

Не все организмы после гибели превращаются в окаменелости. Большая часть их подвергается гниению и разрушению, в итоге исчезает бесследно. Но некоторые из них благодаря различным изменениям сохраняются частично, а в идеальных случаях - и полностью.

Лучше сохраняются организмы, обитавшие в водной, в основном морской среде, хуже – те, что обитали на суше в условиях окислительной среды, способствующей быстрому разрушению мягких тканей и скелета.

115

2.1.3Условия существования организмов

Взависимости от условий жизни, среды обитания и др. факторов организмы делятся на группы.

1. По условиям жизни.

Температурный режим. Теплолюбивые (тепловодные тропические и субтропические бассейны) и холоднолюбивые (холодноводные бореальные и арктические бассейны).

Соленость. Стеногалинные (живут в условиях нормальной солености), эвригалинные (выдерживают широкие колебания солености).

Колебания температур. Стенотермные (приспособлены к условиям определенных температур), эвритермные (приспособлены к условиям различных температур).

Глубина. Стенобатные (живут на определенной глубине), эврибатные (могут жить на различных глубинах).

2. По способу существования.

Органический мир дна – бентос. Животные, живущие на дне – бентосные. Среди них выделяют: подвижный ползающий бентос (трилобиты, двустворки, гастроподы, морские ежи и др.), подвижный зарывающийся бентос (двустворки, черви), неподвижный свободно лежащий бентос (двустворки-жемчужницы, брахиоподы и др.), неподвижный прикрепленный бентос (губки, археоциаты, кораллы, мшанки, брахиоподы и др.). Планктон

–пассивно плавающие (находящиеся во взвешенном состоянии) животные

(зоопланктон) и растения (фитопланктон). Они передвигаются благодаря течениям и волнениям воды. Примеры: радиолярии, медузы, граптолиты, личинки. Нектон – активно плавающие организмы. Это многие водные позвоночные животные, беспозвоночные представлены только головоногими моллюсками.

3. По способу питания. Растительноядные организмы, илоеды, хищники, падалееды.

2.1.4Классификация животного мира

Всовременной классификации животные группируются соответственно их родственным отношениям.

Основной элементарной таксономической единицей является вид, представленный совокупностью особей, близких по своему строению. Виды объединяются в роды, роды – в семейства, далее идут отряды, классы, типы.

116

Иногда используются и промежуточные подразделения: подтипы, подклассы и т.д.

Таксономические единицы и их порядок в зоологии и ботанике в отдельных случаях не совпадают. Например, тип в зоологии соответствует отделу в ботанике. Для обозначения указанных таксономических единиц применяются латинские названия.

Название любого организма состоит из трех слов: родовое название, видовое название и фамилия автора, выделившего этот вид.

Например, Betula alba Linnaeus – Береза белая Линней.

2.1.5 Обзор основных групп ископаемых

Мир организмов разделяется на два надцарства: прокариоты (Procariota)– доядерные организмы и эвкариоты (Eucariota) - ядерные.

Прокариотами (Procariota) (лат. pro – раньше; греч. karion – ядро)

называют организмы клеточного строения, у которых отсутствует ядро в клетке. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными. Размеры различны: от 0.015 мкм до 20 см.

Прокариотами являются некоторые бактерии (архебактерии), цианобионты, которые рассматриваются в ранге царств. Иногда в эту группу включают вирусы. У последних действительно нет оформленного ядра, но также отсутствует клеточное строение. В современной микробиологии вирусы рассматриваются отдельно от прокариот как неклеточная форма жизни. В ископаемом состоянии вирусы не встречены.

Эвкариоты (Eucariota) (греч. eu – хорошо, karyon – ядро) – организмы клеточного строения, имеющие ядро в клетке. Они включают три царства: грибы, растения и животные.

Первые представители прокариот известны из отложений нижнего архея (3.8 млрд. лет), эвкариоты появились около 2 млрд. лет назад.

Поскольку для решения вопросов исторической геологии (определения возраста и пр.)

большее, чем иные, имеют значение ископаемые беспозвоночные животные, им и посвящается значительная часть этого раздела. Позвоночные животные на лекциях рассматриваются кратко. С ними студенты знакомятся самостоятельно по методическому пособию «Позвоночные».

117

В конце раздела приведены характеристики основных отделов растений и прокариот.

Такая последовательность изложения материала необходима для более качественного освоения материала на лабораторных занятий по палеонтологии беспозвоночных,

которые в соответствии с календарными планами проводятся в самом начале семестра.

2.1.5.1 Царство Животные (Animalia или Zoa) (лат. animal – животное; греч. zoon – животное)

Ископаемые животные подразделяются на две большие группы: простейшие (Protozoa) и многоклеточные (Metazoa).

В подцарство Простейшие (Protozoa) объединены животные, тело которых состоит из одной клетки. Мелкие формы одноклеточных не превышают 10 мкм, крупные формы достигают 10-15 см. В основном же это достаточно мелкие животные. Клетка простейших выполняет различные жизнеобеспечивающие функции: питание, выделение, газообмен, движение, размножение и др. Пищеварение внутриклеточное и пристеночное.

Простейшие организмы существуют с докембрия и по настоящее время. Среди них наибольшее значение для стратиграфии имеет класс саркодовых (Sarcodina), у большинства представителей которого имеется минеральная раковина, которая сохраняется в ископаемом состоянии.

К этому классу относятся обитатели морей или пресных вод, ведущие в большинстве прикрепленный или ползающий (бентос), а также планктонный образ жизни. Передвижение и захват пищи выполняют выросты протоплазмы

– псевдоподии или ложноножки. Среди одноклеточных саркодовые обладают наиболее простым строением.

Из класса саркодовых, имеющих минеральный скелет, стратиграфически важными являются два подкласса: фораминиферы и радиолярии.

Фораминиферы (Foraminifera) (лат. foramen – отверстие, дыра; fero –

носить)– древние морские организмы, ведущие прикрепленный или планктонный образ жизни, преимущественно микроскопические, но могут быть и крупные, измеряемые первыми см. Раковина хитиновая или известковая или состоящая из песчинок, сцементированных хитином или известью. Раковина имеет одно большое отверстие (устье), через которое протоплазма с помощью псевдоподий осуществляет связь с внешней средой. Для выхода псевдоподий имеется также на стенках раковин большое число микроскопических пор. Раковина фораминифер может быть однокамерной и

118

многокамерной. Многокамерные раковины различаются между собой способом расположения камер. Камеры могут следовать друг за другом в один ряд, но чаще они располагаются спирально или клубкообразно, они отделены друг от друга перегородками. Камеры заполнены протоплазмой и имеют между собой связь.

Развитие фораминифер идет от простых хитиновых однокамерных раковин до многокамерных спиральных с известковой раковиной.

Фораминиферы в основном обитают в нормально-морских бассейнах, реже в солоноватоводных и редко в пресных водоемах. Их можно встретить на различных глубинах и широтах. Наилучшие условия для них – сублиторальная (до 200 м) зона тропических морей.

Скопления раковин фораминифер образовывали пласты песчаников или известняков, достигающие значительной мощности. По преобладающему тому или иному роду или отряду их так и называют: фузулиновые (из фузулин) известняки, рабдамминовые (из рабдаммин) песчаники и т.д. Органогенные известняки являются хорошим строительным материалом. Они широко используются при строительстве и украшении зданий. Многие египетские пирамиды сложены нуммулитовыми известняками.

Фораминиферы - одна из главнейших групп, которые используются при построении стратиграфических схем: в первую очередь верхнего палеозоя и мезозоя. При помощи фораминифер можно проводить палеогеографические реконструкции, восстанавливать климат прошлого, определить глубину и соленость древних бассейнов.

К радиоляриям (Radiolaria) принадлежат планктонные микроскопические морские животные, ажурный кремневый скелет которых имеет шаровидную, дисковидную или шлемовидную форму с многочисленными тонкими иглами. Размеры – менее 1 мм. Скелет является опорой для животного и приспособлен для парения в воде. Живут с докембрия по наше время.

Современные радиолярии населяют преимущественно тепловодные бассейны, они

встречаются вплоть до абиссали.

Скопления радиолярий образуют такие породы, как трепел (опоку), радиоляриты (окаменевший глубоководный радиоляриевый ил). В стратиграфии используются редко, в основном для определения возраста палеозойских кремнистых толщ, палеогеновых и четвертичных отложений.

Организмы подцарства Многоклеточные (Metazoa) подразделяются на два надраздела: примитивные и настоящие многоклеточные животные.

В надраздел Примитивные многоклеточные животные

объединяются животные с внутриклеточным и пристеночным пищеварением, как у простейших. Дифференциация клеток не стабильна, не образуются

119

ткани и органы, у эмбрионов не закладываются зародышевые листки (зародышевые листки – это слои тела зародыша, которые образуются на определенной стадии его развития). Ниже рассмотрим два типа этих животных: тип губок и тип археоциат.

К типу Губки (Spongia) (греч. sponges – губка) относятся наиболее примитивные из многоклеточных животных. Клетки их тела не образуют настоящих тканей и обособленных органов. Внешняя форма тела губок – бокаловидная, чашевидная, мешковидная, древовидная. Размер – в пределах от нескольких мм до 1.5 м. Внутри тела расположена полость, открытая в верхней части. Тело губок покрыто порами. Через поры в тело губки попадает вода с пищевыми частицами, а оттуда выбрасывается вверх через отверстие – устье за пределы тела губки.

В процессе пищеварения активно участвуют жгутиковые клетки с плазматическими воротничками, в которых находятся жгутики. Клетки выстилают внутреннюю поверхность губок и мелкие камеры. Движение жгутиков создает ток воды с пищевыми частицами. Пища задерживается на клейкой поверхности плазматических воротничков.

Скелет губок состоит из микроскопических игл – спикул – это характерная особенность этих животных. Спикулы находятся внутри мягкого тела губки. Они могут срастаться своими концами, образуя массивный скелет, или быть изолированными друг от друга. Состав спикул – известковый, кремнистый или роговой, форма одноосная, трехосная, четырехосная или многоосная.

Размножение происходит половым путем или почкованием. Губки – преимущественно морские, одиночные или колониальные

организмы, ведут прикрепленный образ жизни, иногда свободно лежат на дне. Живут в морях до глубины 6000 м и предпочитают бассейны с нормальной соленостью.

Губки известны с докембрия. Произошли они от простейших из типа жгутиковых, что доказывается присутствием в их теле жгутиковоротничковых клеток.

Скопления губок, точнее, их спикул, образуют породы спонголиты. Целые скелеты губок встречаются не так часто. В стратиграфии губки используются мало.

Представители типа Археоциаты (Archaeocyatha) (греч. archaios – древний, cyathus –

небольшой кубок) – это одиночные или колониальные прикрепленные животные,

обитатели мелководной зоны теплых морей. Скелет известковый кубковидной,