Что изучает палеонтология
Палеонтология — наука об ископаемых остатках (окаменелостях) организмов прошлого. По следам давно вымерших существ, сохранившимся в горных породах, учёные восстанавливают историю жизни на Земле: как выглядели организмы, где жили, как изменялись климат и экосистемы за последние 600 миллионов лет.
Окаменелость (фоссилия) — это следы живого организма, сохранившиеся в горных породах. Чаще всего окаменевают твёрдые части: кости, раковины, зубы, кора. Мягкие ткани сохраняются редко — в янтаре, вечной мерзлоте, асфальтовых озёрах. Лишь ничтожная доля всех организмов оставляет ископаемые следы.
Как образуются окаменелости
Стандартный путь минерализации: организм гибнет и быстро захороняется в осадках (без кислорода — меньше разложения). Органика замещается минералами из грунтовых вод. Через миллионы лет осадочные породы поднимаются на поверхность в результате тектонических движений и обнажаются эрозией.
Редкие исключения: мамонты в вечной мерзлоте (ткани сохранены, 10–40 тысяч лет), насекомые в янтаре (до 100 миллионов лет), ихтиозавры с сохранившимся контуром тела (отпечатки мягких тканей в тонкозернистых известняках Германии).
Геологическое время и эволюция жизни
Земная история делится на эоны, эры и периоды. Жизнь существует около 3,8 миллиарда лет, но сложная (многоклеточная) жизнь — примерно 600 миллионов лет. Кембрийский взрыв (~541 млн лет назад) — внезапное (по геологическим меркам, за ~20 млн лет) появление большинства основных типов животных в ископаемой летописи.
Каменноугольный период (359–299 млн лет назад): гигантские насекомые (стрекозы с размахом крыльев 70 см — Meganeura), первые рептилии. Меловой период (145–66 млн лет назад): рассвет и закат динозавров. Юрский период: тираннозавры, стегозавры, брахиозавры. К концу мела крупнейшие хищники — T. rex (12 м, 8–14 тонн).
Массовые вымирания
За историю жизни произошло 5 крупных массовых вымираний, каждое уничтожало более 50–75% видов.
Наиболее известное — мел-палеогеновое вымирание (~66 млн лет назад), уничтожившее нептичьих динозавров. Метеорит диаметром ~10 км упал в районе Юкатана (кратер Чиксулуб диаметром 180 км). Вызвал «ядерную зиму»: пыль и сажа на годы закрыли Солнце, рухнула пищевая цепь.
Крупнейшее — пермско-триасовое («Великое вымирание», ~252 млн лет назад): погибло около 96% морских видов и 70% наземных позвоночных. Причина — возможно, сибирские траппы: вулканизм масштаба, изменившего состав атмосферы.
Знаменитые находки и современная палеонтология
Tiktaalik roseae (2004, Арктическая Канада): 375 млн лет, переходная форма между рыбами и четвероногими. Первые «прото-конечности» — переходное звено от плавников к лапам. Archaeopteryx (1861, Германия): 150 млн лет, переходная форма между динозаврами и птицами. Перья, но и зубы, когти на крыльях.
ДНК-палеонтология: Сванте Пэабо получил Нобелевскую премию 2022 года за прочтение ДНК неандертальцев из ископаемых костей. Оказалось, 1–4% генома современных европейцев и азиатов — от неандертальцев. Денисовцы — ещё один вид человека, известный почти исключительно по ДНК из фаланги пальца, найденной в Сибири.