Skamieniałości jako obraz życia prehistorycznych zwierząt i roślin. Co działo się na Ziemi miliony lat temu?
Marcin Jankowski | Leonzoo.pl → 02/08/2024 (00:35) → 09/08/2024 (14:35)Nauka o zwierzętach i roślinach, które żyły na Ziemi w ubiegłych epokach geologicznych to inaczej paleontologia. Inaczej możemy ją nazwać historią rozwoju świata organicznego na kuli ziemskiej, albo zoologią i botaniką przeszłości. W warstwach skorupy zachowały się ślady i szczątki wymarłych zwierząt i roślin, które noszą nazwę skamieniałości. One to właśnie stanowią przedmiot badań paleontologii. Zwierzęta i rośliny z ubiegłych epok geologicznych określa się często również jako zwierzęta i rośliny kopalne. Pochodzi to stąd, że skamieniałości rzadko kiedy znajdują się na powierzchni Ziemi - wydobycie ich połączone jest zazwyczaj z pracami wykopaliskowymi i wydobywaniem ze skał.
Historia i zakres paleontologii. Jak rozwijała się nauka o życiu zwierząt i roślin na planecie Ziemia?
Skamieniałości znano już w najdawniejszych czasach, nad ich pochodzeniem zastanawiali się uczeni starożytności i średniowiecza, błędnie jednak na ogół interpretując ich istotę. Do połowy XVII wieku panowała prawie powszechna teoria głosząca, że skamieniałości powstały w miejscach, w których je znajdujemy i że są to igraszki przyrody powstałe pod wpływem tajemniczej siły życiowej, formującej skały w przedziwne kształty.
Na przełomie XVIII i XIX wieku inżynier angielski William Smith, prowadząc prace przy budowie kanałów, zwrócił uwagę na związek, jaki istnieje między warstwami geologicznymi a pewnymi skamieniałościami i ustalił, że niektóre skamieniałości występują tylko w określonych warstwach. Wprowadzono dla nich nazwę skamieniałości przewodnich. Od tego momentu datuje się znaczenie paleontologii dla geologii i bardzo ścisły związek tych dwóch nauk. Znalezienie skamieniałości przewodniej pozwala rozstrzygnąć od razu, z jakim poziomem mamy do czynienia, co jest bardzo ważne dla badań geologicznych, poszukiwawczych i górniczych. Skamieniałości są cennym wskaźnikiem nie tylko wieku geologicznego skał, lecz również pozwalają na odtworzenie konfiguracji lądów i mórz w ubiegłych epokach geologicznych. Tak np. znalezienie skamieniałości zwierząt morskich w danych warstwach dowodzi, że osadziły się one niegdyś w morzu. W ten sposób na podstawie badań paleontologicznych prowadzonych na całym świecie można dość dokładnie odtworzyć kształty lądów i mórz w poszczególnych epokach geologicznych, czym zajmuje się nauka zwana paleogeografią. W podobny sposób skamieniałości roślin lub zwierząt wymagających do życia stosunkowo niskiej lub wysokiej temperatury mogą być wskaźnikiem klimatu w ubiegłych epokach geologicznych, którego odtworzeniem zajmuje się paleoklimatologią.
Przez pierwszą połowę XIX wieku, a w licznych ośrodkach naukowych niekiedy jeszcze i w XX wieku, paleontologia była jedynie na usługach geologii. Pierwszym uczonym, który zaczął badać zwierzęta kopalne w celu wyjaśnienia ich historii i stosunku do zwierząt dzisiejszych, był Jerzy Cuvier, anatom i paleontolog francuski pierwszej połowy XIX wieku. Od czasu Cuviera możemy mówić o istnieniu paleozoologii jako samodzielnej dyscypliny biologicznej. Również w XIX wieku paleobotanika wyodrębniła się z geologii jako samodzielna nauka. Za twórcę jej należy uważać botanika francuskiego Adolfa Brongniarta, który zebrał wszystkie dotychczasowe wiadomości o roślinach kopalnych i pierwszy związał ściśle paleobotanikę z botaniką. Wielki wpływ na rozwój i kierunek badań paleontologicznych miała teoria ewolucji świata organicznego. Od czasu ukazania się w 1859 roku dzieła Karola Darwina - O powstaniu gatunków drogą doboru naturalnego - udowodnienie słuszności tej teorii stało się najważniejszym zadaniem paleontologii. Gdyby nie dokumenty paleontologiczne, które w sposób niezbity udowadniają, że w historii naszej planety rzeczywiście odbyła się ewolucja świata organicznego. Tak jak historii rozwoju społeczeństw i kultur ludzkich nie można by odtworzyć na podstawie znajomości stosunków w społeczeństwach współczesnych i znajomości kultury naszej epoki, tak i historii rozwoju życia nie da się odtworzyć tylko na podstawie znajomości organizmów dziś żyjących.
Paleontolog, zajmujący się określoną grupą zwierząt czy roślin, bada związki, jakie istnieją między skamieniałościami znalezionymi w poszczególnych warstwach, a więc między organizmami pochodzącymi z odległych od siebie w czasie pokoleń. Inaczej mówiąc, dąży on do zbadania rozwoju rodowego danej grupy i ustalenia przebiegu jej ewolucji. Badając części zwierzęce, które się zachowały, musi on dążyć do zrozumienia stosunku ich do części miękkich, które zniknęły i wytworzyć sobie również pojęcie o budowie tych ostatnich. Dokonuje tego na podstawie znajomości stosunku części miękkich do szkieletu u najbardziej zbliżonych zwierząt współczesnych i na podstawie porównań.
Porównanie przebiegu ewolucji w różnych grupach zwierząt i roślin dostarcza podstaw do wyciągnięcia wniosków uogólniających, dotyczących przebiegu i praw rządzących ewolucją, a także pozwala wnioskować o czynnikach, które ewolucją kierowały. Istnieje szereg zagadnień ogólnobiologicznych, które wyłoniły się z badań paleontologicznych i tylko w świetle tych badań mogą być rozwiązane. Takim czysto paleontologicznym, a bardzo interesującym zagadnieniem jest np. sprawa wygasanie grup zwierzęcych i roślinnych. Dokumenty paleontologiczne mówią nam, że liczne grupy, które niegdyś bardzo bujnie rozwijały się na lądach i w morzach naszej planety, wyginęły bądź całkowicie, bądź też pozostawiły tylko nielicznych przedstawicieli, którzy przetrwali do czasów dzisiejszych. Wnioski wyciągnięte z badań paleontologicznych wskazują, że przyczyny wymierania zwierząt i roślin są bardzo różnorodne i zawiłe.
Do wygaśnięcia różnych grup roślin często przyczyniły się zmiany klimatu - np. susza lub gwałtowne oziębienie, obejmujące duże tereny. Wygaśnięcie różnych grup roślin może z kolei przyczynić się zwierząt roślinożernych, dla których rośliny te stanowiły pokarm. Bardzo ważną przyczyną wygasania zwierząt wydaje się być również fakt konkurencji z innymi grupami zwierząt, które rozwijają się na tym samym terenie i mogą być lepiej przystosowane do danego środowiska niż zamieszkujący tu od wieków szczep. W ten sposób nowe grupy wypierają dawne w walce o byt i stają się przyczyną ich zagłady.
Innym czysto paleontologicznym zagadnieniem związanym z teorią ewolucji są pytania dotyczące tempa ewolucji. Badania stwierdzają, że tempo ewolucji jest bardzo różnorodne. W zależności od środowiska, w jakim ewolucja się odbywa, jedne grupy rozwijają się szybko, podczas gdy inne, blisko z nimi spokrewnione formy mogą przetrwać przez bardzo długi czas, obejmujący setki milionów lat, nie ulegając zmianie. Takie grupy zwierząt lub roślin noszą nazwę szczepów konserwatywnych, w przeciwieństwie, do progresywnych szczepów podlegających szybkiej ewolucji. Wyjaśnienie tego zjawiska można uzyskać badając warunki środowiska, w jakich żyją poszczególne grupy. Tak np. denne zwierzęta morskie, żyjące w środowisku wolniej niż zwierzęta lądowe, żyjące w środowisku bardziej zmiennym, reagującym np. na wszelkie zmiany fizyczne atmosfery.
Zdawałoby się, że paleontologia powinna przynieść również odpowiedź na pytanie: jak powstało życie na Ziemi. Tak jednak nie jest. Najstarsze, dobrze zachowane skamieniałości znane są z okresu kambryjskiego tj. sprzed pół miliarda lat, natomiast życie na ziemi istnieje znacznie dawniej. Jednakże zwierzęta czy rośliny z sprzed okresu kambryjskiego, poza bardzo nielicznymi i to przeważnie problematycznymi wyjątkami, nie zachowały się w stanie kopalnym. Przyczyny tego zjawiska są dosyć zagadkowe - jedną z nich jest fakt, że skały starsze niż kambryjskie zostały w historii Ziemi bardzo zmienione, wtórnie przekrystalizowane. Zmiany te, zachodzące w wysokiej temperaturze i pod znacznym ciśnieniem, musiały spowodować zniszczenie znajdujących się tam szczątków organicznych. Jest również rzeczą prawdopodobną, że większość zwierząt z czasów przed kambryjskich nie miała zdolności wytwarzania szkieletu, który mógłby się zachować w stanie kopalnym. Tak więc historię rozwoju życia na Ziemi bada paleontologia nie od początku istnienia życia, lecz tylko od pewnego momentu. Ten krótki odcinek życia, dostępny badaniom paleontologicznym, dał jednak możność głębokiego wniknięcia w historię rozwoju grup zwierzęcych i roślinnych i zapoznania się z ich ewolucją.
Historia rozwoju świata zwierząt na kuli ziemskiej w postaci skamieniałości. Paleozoologia pozwala odkryć dawne zwierzęta w skorupie ziemskiej.
Z wielkiej liczby zwierząt niegdyś zamieszkujących skorupę ziemską tylko nieliczne mogły zachować się jako skamieniałości i przetrwać do czasów dzisiejszych. Ciała zwierząt martwych ulegają zazwyczaj bardzo szybkiemu rozkładowi, giną najpierw tkanki miękkie, później ulega zniszczeniu i szkielet. Zdarzają się jednak wyjątkowe warunki, w których proces gnicia jest częściowo lub całkowicie zahamowany i ciała zwierząt, a przynajmniej ich szkielety, mają szanse przetrwania. Tak np. szczątki zwierzęce zasypane po śmierci piaskiem na pustyni, zachowane w osadach gromadzących się w jaskiniach, w mule na dnie morza lub jeziora - mogą przetrwać jako skamieniałości. Przeważnie tkanki miękkie niszczeją całkowicie lub zostają z nich odciski, a same tylko szkielety zwierząt zachowują się w skale powstałej np. ze stwardniałego osadu wapiennego lub piasku. Jeżeli pod wpływem ruchów w skorupie ziemskiej osady tworzące niegdyś dno morza lub jeziora uległy wynurzeniu lub wyniesieniu, skamieniałości zwierząt morskich mogą się znaleźć w skałach szczytów górskich.
Kopalne zwierzęta bezkręgowe w postaci skamieniałości. Większość skał osadowych dostępnych badaniom paleontologicznym stanowią utwory pochodzenia morskiego. W skałach tych pospolicie występują przedstawiciele różnych grup zwierząt bezkręgowych. Wśród przedstawicieli prawie wszystkich typów świata zwierzęcego znajdują się formy zaopatrzone w szkielet. Jedynie nieliczne grupy, jak np. większość robaków, nigdy nie wytworzyły szkieletu i w związku z tym są zupełnie niedostępne badaniom paleontologicznym. Szkielet zwierząt bezkręgowych jest zazwyczaj zewnętrzny, luźno związany z częściami miękkimi, niekiedy jednak może dać dość dobre wyobrażenie o tym, jak były zbudowane tkanki miękkie.
Nawet wśród jednokomórkowych pierwotniaków spotykamy grupy, które wydzielają szkieleciki w postaci skorupek wapiennych bądź krzemionkowych. Najważniejszą rolę odgrywają tu otwornice (Foraminifera), zdolne do wydzielania skomplikowanych i regularnych szkielecików o mikroskopijnych rozmiarach. Są one niezmiernie cennym obiektem badań paleontologicznych. W niektórych typach osadów morskich, gdzie nie zachowały się żadne inne skamieniałości, otwornice znajdowane są niejednokrotnie w milionach egzemplarzy. Są one doskonałym narzędziem dla geologa przy ustalaniu względnego wieku geologicznego tych osadów.
Wśród jamochłonów najciekawsze z punktu widzenia paleontologii są koralowce, które wytwarzają szkielety wapienne o dość skomplikowanej budowie. Większość z nich żyje kolonijnie. Dzisiejsze koralowce osiedlają się w płytkich morzach przy brzegach wysp i lądów strefy zwrotnikowej, rozwijając się w czystej i ciepłej wodzie w potężne rafy koralowe. Zwierzęta i fale rozkruszają kolonie korali, zamieniając je w muł wapienny, który wypełnia wszystkie wolne miejsca między poszczególnymi koloniami i po obumarciu korali zmienia rafę w jednolitą skałę wapienną. Takie wapienie powstałe z raf koralowych występują często w stanie kopalnym począwszy już od ery paleozoicznej. Występowanie kopalnych raf koralowych pozwala wnioskować o klimacie i głębokości morza w ubiegłych epokach geologicznych.
Najliczniejszą dziś grupą zwierząt są stawonogi (Arthropoda), reprezentowane w faunie obecnej przez skorupiaki, pajęczaki, wije i owady. Z zewnątrz ciało stawonogów pokryte jest szkieletem chitynowym, który u pewnych przedstawicieli przepojony jest solami mineralnymi. Najprymitywniejszym szczepem stawonogów są trylobity, które były bardzo zróżnicowane w morzach ery paleozoicznej i wygasły w okresie permskim. Trylobity były najprawdopodobniej grupą wyjściową dla pozostałych szczepów stawonogów. W utworach okresu kambryjskiego wraz z trylobitami występują również najstarsze skorupiaki, wykazujące w swej budowie cechy pośrednie między trylobitami a skorupiakami dzisiejszymi. Prawdopodobnie z trylobitów wyodrębniły się i pajęczaki. Zagadkowe jest pochodzenie owadów, gdyż nie znamy form pośrednich między nimi a innymi stawonogami. Najstarsze owady znane są z okresu dewońskiego. W okresie karbońskim były już bardzo zróżnicowane i osiągały wielkie rozmiary. Rozpiętość skrzydeł niektórych ważek karbońskich wynosiła około 1 metra.
Interesującą i pospolitą w stanie kopalnym grupą morskich bezkręgowców są ramienionogi (Brachiopoda). Ramienionogi żyją i w morzach dzisiejszych, lecz na dość dużych głębokościach, dlatego też nie spotyka się ich muszli na dzisiejszych plażach morskich. Ramienionogi, rzadkie dzisiaj, były kiedyś pospolitymi mieszkańcami mórz ery paleozoicznej i mezozoicznej. Ciało ich schowane jest w muszli dwuskorupkowej, przeważnie wapiennej, przypominającej na pierwszy rzut oka małże. Budowa wewnętrzna jednak wskazuje, że stanowią one odmienne, nie spokrewnione ze sobą szczepy.
Najpospolitszymi skamieniałościami są mięczaki (Mollusca), których muszle spotyka się w osadach morskich, słodkowodnych i lądowych wszystkich okresów. Dzisiaj najpospolitszymi mięczakami są małże i ślimaki. Z punktu widzenia paleontologii jednakże najciekawiej przedstawia się grupa najwyżej uorganizowanych mięczaków - głowonogów (Cephalopoda). Szkielet większości głowonogów stanowi muszla wapienna, podzielona przegrodami na szereg komór. Ciało zajmuje ostatnią komorę, pozostałe zaś komory wypełnione są gazem, dzięki czemu muszla jest lekka, co ułatwia pływanie. W erze paleozoicznej żyły pierwsze głowonogi, zwane łodzikami, o muszlach zazwyczaj prostych, stożkowatych. W drugiej połowie ery paleozoicznej wyodrębnił się z łodzików nowy szczep głowonogów, o bardziej złożonej budowie, zwany amonitami.
Muszle amonitów były na ogół zwinięte. Gdy łodziki są szczepem dość konserwatywnym, który przetrwał do czasów dzisiejszych (chociaż w faunie dzisiejszej reprezentowane są tylko przez bardzo nielicznych przedstawicieli, żyjących na Oceanie Spokojnym), to amonity tworzyły szczep bardzo progresywny, szybko zmieniający się w czasie. Największy rozwój amonitów przypada na okres jurajski, gdy wytworzyły one wielkie bogactwo form o coraz bardziej skomplikowanej budowie i muszlach pięknie ornamentowanych. Największe muszle amonitów dosięgały 1 metra średnicy. Pod koniec okresu kredowego wszystkie amonity giną bezpotomnie i do trzeciorzędu nie przechodzi już żaden z ich przedstawicieli. W morzach ery mezozoicznej wraz z amonitami występuje inny szczep głowonogów, o szkielecie wewnętrznym noszący nazwę belemnitów. Belemnity, podobnie jak amonity, wyginęły z końcem ery mezozoicznej, lecz do czasów dzisiejszych przetrwali ich potomkowie, tacy jak sepie, ośmiornice i kalmary.
Interesującą grupą, występującą często w stanie kopalnym, są szkarłupnie (Echinodermata), tworzące wyraźnie odgraniczony szczep morskich bezkręgowców, o promienistej budowie. Szkarłupnie musiały wyodrębnić się w czasach przedkambryjskich. W pierwszej połowie ery paleozoicznej występują prymitywne, wygasłe grupy szkarłupni, o nieustalonej symetrii i dopiero u późniejszych ich przedstawicieli tworzy się symetria pięciopromienna. Dziś najpospolitszymi szkarłupniami są rozgwiazdy, wężowidła i jeżowce. Dwie pierwsze grupy wytwarzają szkielet z płytek wapiennych luźno rozrzuconych w skórze i w związku z tym rzadko się zachowują w stanie kopalnym. U jeżowców natomiast płytki wapienne tworzące szkielet są z sobą połączone i mogą łatwo zachować się jako skamieniałość. Jeżowce występują w utworach wszystkich okresów, począwszy od ordowiku. Innym pospolitym szczepem szkarłupni kopalnych są liliowce - dziś reprezentowane przez nielicznych przedstawicieli. Są to osiadłe zwierzęta, przytwierdzające się do dna za pomocą długiej łodygi. Liliowce tworzyły niejednokrotnie całe łąki podwodne. Po obumarciu tych zwierząt całe szkielety lub rozsypane płytki wapienne padały na dno. Powstałe z takich osadów skały wapienne są nieraz złożone prawie całkowicie z szkieletów liliowców.
Wreszcie ważną grupę skamieniałości morskich stanowią tzw. graptolity znane jako skamieniałości przewodnie ery paleozoicznej. Graptolity były zwierzętami kolonijnymi, wydzielającymi chitynowe powłoki. Kolonie ich tworzą pałeczkowate gałązki o niewielkich rozmiarach. Grupa ta od dawna wzbudzała zainteresowanie paleontologów, lecz jej pokrewieństwa i przynależność systematyczna były do niedawnych czasów nie wyjaśnione. Graptolity w różnych czasach zaliczano do roślin, głowonogów, mszywiołów i jamochłonów. Wyjaśnienie tej zagadki zawdzięczamy badaniom polskiego uczonego, prof. Romana Kozłowskiego, który natrafił w Górach Świętokrzyskich na graptolity szczególnie dobrze zachowane, zatopione w skale krzemionkowej - w chalcedonie. Po rozpuszczeniu krzemionki w kwasie fluorowodorowym otrzymał szkieleciki graptolitów bardzo dobrze zachowane, co pozwoliło mu na szczególnie dokładne zbadanie ich budowy. Okazało się, że graptolity są blisko spokrewnione z grupą dzisiejszych morskich drobnych zwierząt, zwanych pióroskrzelnymi (pterobranchia). W systematyce zoologicznej zwierzęta te zaliczane są do tzw. półstrunowców, a więc do typu postawionego na bardzo wysokim szczeblu hierarchii zoologicznej, blisko spokrewnionego ze strunowcami, do których należą również kręgowce. Graptolity musiały w czasach przedkambryjskich wyodrębnić się spomiędzy innych półstrunowców i ewolucja ich poszła w kierunku wytworzenia zewnętrznego pancerza chitynowego i tworzenia kolonii, gdy tymczasem ewolucja innych szczepów półstrunowców polegała na przekształceniu się ich w strunowce. W ciele strunowców powstała sztywna struna grzbietowa, wokół której z biegiem czasu wytworzył się szkielet wewnętrzny, właściwy zwierzętom kręgowym.
Kopalne zwierzęta kręgowe. Kręgowce są jedyną większa grupą zwierząt, która wyodrębniła się w czasach historycznych z punktu widzenia geologii tzn. dostępnych badaniom paleontologów. Najstarsze kręgowce znane są z pierwszej połowy ery paleozoicznej, z utworów okresu ordowickiego.
#Ziwerzęta #Skamieniałości #Historia #Ziemia #Paleontologia #Geologia #RasyKarmy dla psów i kotów →Najnowsze poradniki → (c) 2024 leonzoo.pl / info@leonzoo.pl / +48 696 426 746 / Polska