paleontologie
Paleontologie ( starověký Řek παλαιός Palaios „staré“ ὤν ON , Gen. ὄντος ontos „bytí“ a -logie ) je věda o živých organizmů a jaterních světů v geologické minulosti . Předmětem paleontologického výzkumu jsou fosilie ( latinsky fossilis „vykopané“), tj. Fyzické pozůstatky nalezené v sedimentárních horninách, jakož i další dědictví a svědectví živých bytostí starších více než 10 000 let.
Francouzský zoolog a anatom Henri de Blainville zavedl v roce 1825 pojem paleontologie , který postupně nahradil starší pojmy oryktologie (řecky ὀρυκτός oryktós „vykopané“) a petrefacts (latinsky petrefactum „zkamenělé“).
Dějiny
Francouzský přírodovědec Georges Cuvier (1769–1832) je považován za zakladatele moderní paleontologie, která pracuje podle vědeckých kritérií . Britský geolog Charles Lyell (1797–1875), který přispěl k teorii doby ledové , vyvrátil jeho názor, že katastrofy zcela zničily život na Zemi a že lidé byli stvořeni až po poslední době ledové . Francouzský amatérský archeolog Jacques Boucher de Perthes (1788–1868) zároveň jako první rozpoznal lidské výtvory v kamenných artefaktech.
Francouz Marcellin Boule (1881–1942) vytvořil svým eolitickým experimentem z roku 1905 možnost odlišit lidské nástroje od přirozeně vytvořených forem. Švýcarský lékař Otto Hauser (1874–1932) provedl profesionální úvod do výzkumu jeskyní a hloubení ve Francii ( Le Moustier ) . Tam narazil na odpor místního výzkumu.
Prvním německým paleontologem, který představoval Darwinovu teorii původu, byl Ernst Haeckel (1834–1919). Byl zoologem a představil lidský vývoj výzkumu prostřednictvím hominidů. Jeho oponentem byl Rudolf Virchow , který ho nazýval „profesorem opic“. Haeckelovy návrhy převzal nizozemský anatom, geolog a vojenský lékař Eugène Dubois (1858–1940) a německý paleontolog Gustav Heinrich Ralph von Koenigswald (1902–1982).
Od roku 1997 se v Německu vzdalo 21 profesorů paleontologie, osm z 27 univerzitních lokalit bylo zcela odstraněno.
Podoblasti
Analogicky k biologii nedávných živých bytostí, neontologii („doktríně nových bytostí“), lze paleontologii rozdělit následovně:
- Paleozoology zahrnuje
- paleontologie bezobratlých , podoblastí je paleoentomologie , studium fosilního hmyzu.
- obratlovců paleontologie , může v paleontologii ryb ( Paläoichthyologie ) ze obojživelníků a plazů ( Paläoherpetologie ), z ptáků ( paleornithology ), a že ze savců ( Paläomammalogie ) jsou rozdílné.
- Paläobotanik věnován fosilních rostlin a zahrnuje mimo jiné Palynology , studium fosilních pylu a spór .
Kromě toho existuje palichnologie , která zkoumá širokou škálu fosilních stop života (včetně kroků a stop , pohřebních tunelů, značek krmení).
Paleontologie makrofosil se ve své metodologii liší od mikropaleontologie , která zkoumá mikrofosílie a ještě menší nanofosílie pomocí různých mikroskopických technik . Mikrofosílie mohou být pozůstatky mikroorganismů i mikroskopickým důkazem větších živých tvorů.
Paleontologové zkoumají fosilie a fosilní skupiny organismů z různých hledisek a otázek. Dělí se na geologicky a biologicky orientované podoblasti:
Geologické podoblasti
- Teorie fosilizace (taphonomie) popisuje cestu od umírání jednotlivce k hotové fosilii . Vysvětluje také vznik tzv. Fosilních ložisek , ve kterých jsou zbytky fosilních organismů obzvláště početné ( ložiska koncentrátů ) nebo zvláště zcela zachovány ( konzervační ložiska ).
- Časová klasifikace a vztah (korelace) sedimentárních horninových útvarů a členů jejich vrstev na základě jejich fosilního obsahu je předmětem biostratigrafie . Za tímto účelem biostratigrafici vybírají mimo jiné speciální klíčové fosilie .
- Analýza biofacií se pokouší charakterizovat oblast formování sedimentární horniny na základě jejích fosilních organismů a stop života.
Biologické podoblasti
- S pomocí srovnávací anatomie jsou fosilní živé bytosti klasifikovány v systému organismů. K tomu se používá biologický systém .
- Tyto fylogenetické studie vztahů fosilních organismů. Vytváří rodokmeny ( dendrogramy ). Tyto kmenové dějiny fosilních živočišných a rostlinných skupin stále více analyzovány od roku 1980 za pomoci tzv cladistics , metoda, která umožňuje stupně příbuznosti být kvantifikována .
- Funkční morfologie interpretuje vzhled fosilních živých bytostí z hlediska jejich funkce ( paleobiologie ). Tyto analýzy jsou doplněny odkazy na fyzikální a biochemické životní procesy fosilních organismů, kterými se paleofyziologie zabývá. Paleopathology (tento termín je také používán v archeologii při zkoumání lidských ostatků) je studium dysfunkce a nemoci .
- Růst a vývoj ( ontogeneze ) pravěkých tvorů se zkoumá pomocí zvířecích koster ( sklerochronologie ; kostní histologie ) nebo střelových os fosilních rostlin ( dendrochronologie ). Tím lze určit míru růstu i vnitřní a vnější faktory ovlivňující vývoj jednotlivce. K určení stáří archeologických nalezišť se používá dendrochronologie mladých zbytků dřeva .
- Způsob života fosilních organismů, jejich vztahy k živému a neživému prostředí ( paleoenvironment ), jakož i prvotní populace a komunity jsou předmětem výzkumu v paleokologii . Pro pochopení pravěkých ekosystémů je nutné vzít v úvahu sedimentologii fosilních hornin.
- Paleobiogeography zkoumá změnu distribučních oblastí a migrační trasy fosilních organismů v průběhu pozemské historie . Poskytuje informace o dřívějších uspořádání kontinentu oceán (viz také deskové tektoniky ) a jejich vliv na vývoj v biosféře .
Související obory výzkumu
- Geobiologie je oborem, který se zabývá interakcí mezi biosférou a abiotických zabývá složkami zemského systému. Jelikož náznaky změn v biosféře v průběhu dějin Země jsou v zásadě k dispozici ve formě fosilií, závisí geobiologický výzkum na paleontologických znalostech.
- Astrobiologie zkoumá podmínky, za kterých na planetárních jednoduché světy formy života, složité společenství a civilizace nastat. Paleontologie může poskytnout informace o původu života na Zemi, vývoji ekosystémů v extrémních podmínkách prostředí, diverzifikaci a vyšším vývoji života na Zemi a biologicko-geologických podmínkách lidské kultury a civilizace.
- Paleoklimatologie : Rekonstrukce (starší) historie podnebí je v zásadě využívána fosilními tvory: v karbonátových kosterách mořských organismů (například foraminifera ) jsou zachovány poměry kyslík - izotop, které převládaly v pravěkém oceánu v době depozice na kostře . Vzhledem k tomu, že poměry izotopů se nastavují blízko povrchu v závislosti na teplotě vody, je možné odvodit teplotní křivku z hmotnostních spektrometrických měření těchto poměrů. Kromě klimaticky orientovaných sedimentů, jako jsou morénová ložiska nebo útesový vápenec , poskytují fosílie také informace o předchozím umístění klimatických pásem . Tímto způsobem lze ekologické zóny sledovat pomocí rostlinných (mikro) fosilií.
- Paleogeografie lze zrekonstruovat bývalou umístění pevnin a oceánů, geografické rozložení fosilních tvorů ( palaeobiogeography Consult).
- Palaeochemistry společnosti mimo jiné. s chemickým vyšetřováním fosilních nálezů.
- Tyto paleoanthropology zabývá lidské evoluce . Jako součást antropologie se jedná o pomocnou vědu o pravěku a rané historii a vyučuje se jako její součást.
Metody
Geologické mapování
Cílenému hledání fosilií v paleontologickém výzkumu předchází geologické mapování (pravděpodobně) fosilních sedimentárních hornin. Cílem je najít nové nálezové body k objasnění situace již známých horizontů Fond na přilehlé vrstvy a skalní jednotky a sedimentologické prostředí se dále charakterizují sedimentologickým prostředím , ať už se jedná o sedimenty v jezeře nebo v moři. Taková přehledová mapa není nutná, pokud je věk, stratigrafická klasifikace a litologie fosilních hornin již dostatečně známa.
Paleontologický výzkum
Systematický paleontologický výkop se provádí vrstvu po vrstvě od závěsné stěny , to znamená počínaje nejmladší vrstvou nahoře, až po ležící , tj. Ve směru starších vrstev níže. Při hledání fosilií musí být přesně popsána geologie odstraněných vrstev . Tyto horizonty jsou číslovány. Číslování se přenáší do fosilních nálezů, aby je bylo možné přesně přiřadit k horizontům.
Pokud jsou cílem výkopu větší zbytky organismů (například kostry dinosaurů ), musí být poloha jednotlivých kostí a částí kostry ve vrstvě přesně zdokumentována pomocí mřížky, která je nad ní položena. To je důležité např. B. rekonstruovat umírající postoje nebo depoziční a transportní procesy a rozlišovat kosti různých jedinců.
Pro těžbu mikrofosilií jsou vzorky hornin odebrány z jednotlivých horizontů a později zpracovány v laboratoři.
Příprava a příprava
Na místě jsou drobivé fosilní zbytky přilepeny nebo zafixovány chemikáliemi rozpustnými v alkoholu pro pozdější přípravu . K ochraně kostních nálezů může být také nutné je pokrýt pařížskou sádrou . Pokud jsou fosilie rozloženy na několik skalních desek, jsou často v místě zlomu znovu slepeny.
Pozdější Příprava fosílií v laboratoři se obvykle provádí mechanicky, tj. S skalpelem a pitevním jehly (stlačený vzduch sekáče / airtool) pod lupou nebo pomocí stereomikroskopu . Pomocí rentgenových paprsků lze lokalizovat fosilní části skryté ve skále. Tímto způsobem se zabrání poškození během přípravy.
Mikrofosílie lze často ze skály odstranit pomocí kyselého leptání nebo jiných mokrých chemických procesů (viz mikropaleontologie ).
Dokumentace, popis, klasifikace
Pro další analýzu fosilií je důležité použít různé metody, tj. H. graficky, fotograficky a v případě potřeby zviditelnit filigránové struktury pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu .
Fotografická a / nebo grafická dokumentace tvoří základ pro popis a interpretaci fosilního nálezu a jeho systematické třídění . V této souvislosti lze také pojmenovat nový taxon .
rekonstrukce
Původní kosterní kontext (u zvířat) nebo orgánový kontext (např. U rostlin) lze rekonstruovat z fosilního výkresu s přihlédnutím k již známým exemplářům a / nebo zástupcům příbuzných skupin. Poté může dojít k rekonstrukci obrazu života. Přitom jsou začleněny interpretace funkce, způsobu života a způsobu pohybu fosilních živých bytostí. V případě potřeby se také rekonstruuje smrtící proces zvířete.
Palekologické vyhodnocení dat terénu
Jelikož jsou fosilní obsahy všech vrstev nálezu přesně zdokumentovány, v případě, že pozůstatky příslušných organismů nebyly transportovány z různých míst původu, ale pocházejí ze stejného ekosystému , bude provedena analýza složení fauny a flóry a poté rekonstrukce může se uskutečnit web s potravinami . Sedimentologický popis poskytuje další informace o transportních a depozičních procesech, které vedly k tvorbě fosilních hornin.
Fosílie naopak poskytují geologům informace o povaze sedimentačního prostoru, například pokud převládající skupiny fosilií pouze za velmi specifických podmínek prostředí (např. Na mořském dně v čisté vodě při teplotách mezi 18 a 20 ° C a slanosti <2,5%).
Vertikální posloupnost horizontů odpovídá časové: Srovnáním komunit různých horizontů lze vyvodit závěry o historii vývoje prehistorického ekosystému.
Statistické metody
Pokud jsou vzorky dostatečně velké, to znamená, že bylo nalezeno a zdokumentováno v horizontu dostatek jedinců určitého druhu , lze je zkoumat jako ekvivalent přirozené populace s ohledem na variabilitu charakteristik těla. Složení ekosystému lze také zaznamenat kvantitativně (např. Poměry predátor-kořist).
Geochemická analýza
Chemie vodních útvarů může ovlivnit složení koster a pouzder. Často mohou být roční a denní doby kolísány v chemickém a izotopovém složení v narůstajících tvrdých částech . Některé z nich lze interpretovat klimaticky (viz také paleoklimatologie ).
Chemické složení koster může být např. B. objasnit pomocí analýz mikrosond . Analýza izotopového složení vyžaduje hmotnostní spektroskopické metody.
Histologická vyšetření
Mikroskopická analýza tenkých řezů z kostí nebo pouzder poskytuje informace o růstu a předchozích vlastnostech tkání příslušných tvrdých částí. Někdy obsahují důležité vodítka o fyziologii a ontogenezi tvůrce tvrdé části.
Biomechanické modely
Pokud jsou kostry plně zachovány, lze pohyby fosilních zvířat simulovat ve formě počítačových modelů. Tímto způsobem je možné vyloučit určité chování a životní styl nebo je přijmout jako pravděpodobné.
Fylogenetické analýzy
Vztahy a rodokmeny fosilních skupin organismů jsou nyní určovány hlavně pomocí počítačových kladistických metod . Kombinace charakteristik zkoumaných fosilních druhů se navzájem porovnávají a rodokmeny se počítají ve formě větvících schémat ( kladogramů ) podle principu hospodárnosti. Výsledky těchto analýz tedy představují předpokládaný průběh evoluce za předpokladu, že je k dispozici co nejméně evolučních kroků.
Stratigrafický vztah (korelace)
Všechny fosilní druhy, které dané místo produkuje, se vyskytují v určitém relativně úzkém geologickém období. Pokud jsou tyto druhy známy také z jiných lokalit, následuje možné společné období formování pro různé vrstvy nálezu.
Srovnání několika sekvencí sedimentárních hornin, které obsahují určité fosílie a vulkanické horniny (například tufy ), které lze datovat geochronologickými metodami, umožňuje přiřadit přesnější věky (tj. Ty s nižšími hranicemi chyb).
Biostratigrafické členění převážně suchozemských sedimentů kenozoika v Evropě pomocí pozůstatků suchozemských savců je zvláště dobře vyvinuté .
Viz také
literatura
- Michael J. Benton : Paleontologie obratlovců . Nakladatelství Dr. Friedrich Pfeil, Mnichov 2007, ISBN 978-3-89937-072-0 .
- Michael J. Benton, David AT Harper: Základní paleontologie. Pearson, Harlow 1997, ISBN 0-582-22857-3 .
- Patrick J. Brenchley, David AT Harper: paleoekologie. Ekosystémy, prostředí a evoluce. Chapman & Hall, London 1998, ISBN 0-412-43450-4 .
- Zoë Lescaze: Paleo-Art. Reprezentace pravěku . Taschen, Kolín nad Rýnem 2017, ISBN 978-3-8365-6584-4 . Vydavatel vydal stejnou knihu také v angličtině, francouzštině a španělštině.
- Jörg Mutterlose, Bernhard Ziegler: Úvod do paleobiologie I: Obecná paleontologie. 6. přepracované a doplněné vydání. Schweizerbart, Stuttgart 2018, ISBN 978-3-510-65415-4 .
- Arno Hermann Müller: Učebnice paleozoologie. Svazek 1: Obecné základy. 5. vydání. Fischer, Jena 1992, ISBN 3-334-60378-4 .
- Hans D. Pflug: Stopa života - paleontologie viděna chemicky. Springer, Berlin 1984, ISBN 0-387-13465-4 .
- Derek Turner: Paleontologie: Filozofický úvod. Cambridge University Press 2011, ISBN 978-0-521-13332-6 , Alan C. Love: Review , Philosophical Reviews Notre Dame (NDPR) 18. prosince 2011.
webové odkazy
- Úvod do paleontologie ( Memento od 22. března 2019 v internetovém archivu ) - web Rakouské paleontologické společnosti
- Geologie, paleontologie a geobiologie pro studenty, učitele a všechny - Zajímavá fakta o paleontologii a blízce příbuzných geovědách (doména provozovaná Reiholdem Leinfelderem, v současné době hostovaná na serveru FU v Berlíně; částečně německy, částečně anglicky)
- Výukové dokumenty o paleontologii a paleoekologii - seznam odkazů na webové stránky, webové stránky mediálních platforem a literaturu (doporučení) na téma paleontologie (anglicky)
- Paleobiologická databáze - vědecká databáze, která si klade za cíl co nejúplněji zachytit fosilní záznamy zvířat a rostlin (anglicky)
Individuální důkazy
- ↑ Čas: Kde můžete něco takového získat?
- ^ Sertich JJW, Loewen MA (2010) Nový bazální sauropodomorfní dinosaurus z dolnasurského navajského pískovce jižního Utahu. PLoS ONE 5 (3): e9789. doi : 10,1371 / journal.pone.0009789