Палеонтология l Сунгатуллина Гузель Марсовна l доцент

Палеонтология

l Сунгатуллина Гузель Марсовна l доцент кафедры палеонтологии и стратиграфии l ком. 206

Литература l Основная: l Палеонтология. Михайлова И. А. и Бондаренко О. Б. , 2006 г. , 1997 г. l Определитель ископаемых беспозвоночных. Бондаренко, Михайлова l vksait. ksu. ru

старостам l Список группы в электронном виде: Ф. И. и адрес электронной почты l Guzel. Sungatullina@ksu. ru

Палеонтология Изучает ископаемые организмы (фоссилии) palios – древний, ontos – существо, logos – понятие, учение

Цель l Реконструкция органического мира прошлого, раскрытие законов его развития l Объекты изучения - фоссилии

История палеонтологии Мифы, сказки Чертов палец Окаменевшие монетки

История палеонтологии Древние научные документы Ископаемые листья l Одна из первых классификаций, остатки морских животных l Ксенофан (570 г. до н. э. - 475 г. до н. э. ) Аристотель (384 год до н. э. - 7 марта 322 до н. э. )

История палеонтологии: известные натуралисты 17 -18 в. в. Основатель научной микроскопии l Первая единая систематика органического мира, легла в основу кодексов номенклатуры Бюффон (7 сентября 1707 - 16 апреля 1788) l Автор 36 -томной «Естественной истории» l Основоположник естествознания в России l Ломоносов (8 (19) ноября 1711 - 4 (15) апреля 1765) Левенгук (24 октября 1632 - 26 августа 1723) Карл Линней (23 мая 1707 - 10 января 1778)

Этапы становления палеонтологии как науки l Додарвиновский (18 – середина 19 в. ) l Дарвиновский (середина - конец 19 в. ) l Последарвиновский (20 век)

Додарвиновский этап (18 – середина 19 в. ) Родоначальники основных направлений: l Смит (биостратиграфии) l Кювье (палеозологии позвоночных) l Броньяр (палеоботаники) l Ламарк (палеозоологии беспозвоночных) направления Биологическое Геологическое Катастрофизм, неизменность видов

Ламарк (1744 -1829) l Профессор естественной истории в Ботаническом саду Париже (1793 г. ) l Эволюционное учение: 1. 2. 3. 4. 5. виды существуют определенное время, переходят один в другой принцип градации – постепенное усложнение от низших к высшим закон изменчивости - связь изменчивости с влиянием внешней среды и упражнением или неупражнением органов закон наследования – приобретенные признаки передаются по наследству первые описания ряда беспозвоночных Идейный предшественник Дарвина

Жорж Кювье (1769 -1832 г. г. ) l С 1795 г. , в 1802 г. – профессор в Ботаническом саду Парижа l основал две науки — сравнительную анатомию и палеонтологию. установил понятие «тип» в зоологии и выделил четыре типа животных: «позвоночные» , «членистые» , «мягкотелые» и «лучистые» . сформулировал закон корреляции органов. описал и реставрировал около 150 видов ископаемых млекопитающих и пресмыкающихся. стал одним из основоположников палеонтологического метода определения возраста отложений. l l

Александр Броньяр (1770 -1847 г. г. ) l Описал и предложил первую единую систематику и историю развития ископаемых растений

Палеонтология в России l Х. И. Пандер l Первые научные работы по палеонтологии и стратиграфии l Изучал окаменелости и стратиграфию кембрия, ордовика в окрестностях Петербурга, привел 200 рисунков ископаемых l Открыл новую группу - конодонты

Дарвиновский этап (середина - конец 19 в. ) l Дарвин (1809 -1882) l Долло (1857 -1931): эволюционизм

Дарвин l С 1831 г. натуралист на корабле Бигл l Сформулировал теорию эволюции (изменчивость, наследственность, естественный отбор) l Необратимости эволюции l Неполнота геологической летописи Ч. Дарвин (1809 -1882) 2009 г. Прогресс стратиграфии и др. Главы «О неполноте геологической летописи» и « О геологической последовательности организмов» «целую революцию в геологической мысли» Творец геологии

Долло (законы эволюции): l законы эволюции: v Прерывистость эволюции (наличие резких скачков)

Долло (законы эволюции): v Ограниченность эволюции (пройдя определенный цикл организм вымирает) v Необратимость эволюции

Последарвиновский этап l Бурное развитие палеонтологии

Разделы палеонтологии Палеозоология (позвоночных и беспозвоночных) l Палеоботаника l Молекулярная палеонтология (молекулярный состав l структур вымерших организмов) Бактериальная палеонтология l Палеоэкология l Палеоихнология (следы и продукты жизнедеятельности) l и др. l

Биоминерализация

Микро- и наннопалеонтология

Томография

Электронная микроскопия

Электронная микроскопия

Электронная микроскопия

Палеонтология и эволюция l 4 млрд. лет назад l Эволюция (лат. evolutio – развертывание) l Движущий фактор эволюции: изменчивость, наследственность, естественный отбор

Палеонтология и эволюция l Онтогенез – индивидуальное развитие одиночного организма l Филогенез – историческое развитие группы организмов

Онтогенез и филогенез В онтогенезе сжато повторяются признаки предков (филогенез) – биогенетический закон l зародыш представляет собой «смутный портрет предка» (Дарвин) l

Увеличение разнообразия организмов – путем расхождения признаков Процесс расхождения признаков у потомков, возникших от одного предка l. Радиация (приспособительная, т. е. адаптивная) – несколько направлений Чем больше обстановок, тем разнообразнее эволюция Дивергенция – два направления

Конвергенция l Схождение признаков у неродственных форм

Конвергенция

Признаки биологического прогресса и регресса Увеличение l Уменьшение численности особей l Расширение ареала l Сокращение ареала распространения l Уменьшение числа l Увеличение систематических группировок l

Способы достижения биологического прогресса l Ароморфоз – усложнение морфологии и функций (появление новых групп и др. ) l Поднимается эволюционный уровень Появление эукариот Возникновение многоклеточных

Способы достижения биологического прогресса Идиоадаптация – дифференциация морфологии и функций, помогающих потомкам лучше приспособиться к изменяющимся условиям (появление низших категорий) l Дегенерация – упрощение морфологии и функций, понижение эволюционного уровня l

Практическое применение палеонтологии в геологии l В геохронологии l В палеогеографии

Геохронология l Восстановление последовательн ости образования слоев горных пород: их относительного и абсолютного возраста

Палеонтологические методы основан на необратимо сти эволюции живой материи – вымершие организмы никогда не появляются вновь

Значение различных групп фауны Архистратиграфические (ортостратиграфические): пелагические планктон и нектон l Парастратиграфические группы фауны: преимущественно, донные организмы, распространявшиеся в личиночной стадии. l Микрофауна l

Метод руководящих ископаемых l Руководящие ископаемые – органические остатки, которые имеют широкое географическое (горизонтальное) и узкое временное (вертикальное) распространение, встречаются часто и в большом числе экземпляров, также легко распознаются.

В палеогеографии Восстановление образа жизни организмов критерии Трофические связи Среда и условия обитания

Образ жизни организмов l Трофические (пищевые) связи консументы редуценты (деструкторы) продуценты

Трофические связи Продуценты – самостоятельно производят биопродукцию, автотрофы (образуют органические вещества из неорганических с помощью хемосинтеза или фотосинтеза. растения цианобионты бактерии

Трофические связи Консументы – потребляют органические вещества, созданные другими организмами (гетеротрофы)

Трофические связи Редуценты (деструкторы) – организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами, разлагающие и превращающие их в неорганические соединения. Некоторые животные бактерии грибы

Образ жизни организмов l Детритофаги (питаются остатками, содержащими бактерии) l Грунтоеды l Сестонофаги (взвешенные частицы, большинство из них - фильтраторы) l Плотоядные l Растительноядные Знание современных пищевых связей помогает восстанавливать ископаемые биоценозы

Водная среда обитания l Бентос: инфауна (внутри донного грунта) и эпифауна (на поверхности дна) подвижный прикрепленный свободнолежащий

Водная среда обитания l пелагиаль: планктон и нектон фито зоо

Планктон по размеру l Наннопланктон l Микропланктон (одноклеточные животные и растения) l Мезопланктон (до 1 см), рачки l Макропланктон (медузы)

Основные физико-географические факторы водной среды соленость l температура l глубина l стено (эври-) галинные l стено (эври-) термные l стено (эври-) батные l Приспособлены к широкому диапазону колебаний среды – эврибионты Узкому - стенобионты Организмы – индикаторы среды обитания

Биономические зоны моря l Литораль l Сублитораль l Батиаль l Абиссаль l Ультраабиссаль l Денсаль

Денсаль l Морские оазисы l Вокруг гидротерм рифтовых зон l Линейное распределение по разломам l Кольцевое расселение биоты l Повышенное содержание хим. элементов (С, О, Н, Р и др. ), окраши вают воду: черные и белые курильщики l Температура может достигать 320 -370 градусов

Обитатели денсали l Хемосинтезирующие бактерии: сероводородные, метановые, азотные и др. l Кольчатые черви l Погонофораты (вестиментиферы) l Двустворчатые и брюхоногие моллюски и др.

Стадии захоронения (тафономия) Биоценоз – комплекс живых организмов Танатоценоз – комплекс умерших организмов до стадии захоронения Тафоценоз – комплекс захороненных организмов до фоссилизации Ориктоценоз – комплекс окаменевших остатков, прошедших фоссилизацию

Формирование ориктоценоза Ориктоценоз (от греч. oryktós — вырытый, ископаемый и koinós — общий), совокупность окаменевших остатков ископаемых организмов в данном местонахождении

Ориктоценоз (от греч. oryktós — вырытый, ископаемый и koinós — общий), совокупность окаменевших остатков ископаемых организмов в данном местонахождении

Характер захоронения органических остатков l Ископаемый биоценоз – захоронение на месте обитания организмов l Танатоценоз – «сообщество смерти» - место захоронения удалено от места обитания

Танатоценоз: в одном месте обнаружены виды, обитающие в разных фациальных условиях

Танатоценоз Намыв раковин разнообразных ортоцератитов, ориентированных движением воды в прибрежной части моря. Силур, Сибирская платформа (р. Мойеро)

Основания стеблей морских лилий, прикрепившихся к твердому субстрату

Процессы захоронения факторы Биотические (разрушают мягкие ткани): хищники, падалееды и др. Абиотические: свойства осадка, бассейна, время и др.

Формы сохранности l Субфоссилии (скелеты и мягкое тело) l Эуфоссилии (скелеты, внутренние и внешние ядра)

Формы сохранности l Ихнофоссилии (следы жизнедеятельности) l Копрофоссилии (продукты жизнедеятельности)

Формы сохранности l Хемофоссилии (органические молекулы и др. ) l Псевдофоссилии (минеральные образования, имеющие сходный облик) l Отпечатки

Скелет l Наружный (защита от внешних воздействий) и внутренний (опора для мягких тканей и органов и др. )

Скелет l Секреционный (за счет тканевых выделений): органический и минеральный l Агглютинированный (за счет склеивания посторонних минеральных частиц секреционным цементом)

Органический скелет l Протеиновый (хрящевые скелеты рыб, спонгин, роговые образования позвоночных и др. ) l Хитиновый (наружный скелет членистоногих). Иногда пропитывается карбонатом или фосфатом кальция l Целлюлозный (у растений)

Минеральный скелет l Известковый (кальцит, арагонит) l Кремневые (опал)

Минеральный скелет l Фосфатные (апатит) l Бактерии осаждают и концентрируют различные соединения (железа, серы, цинка и др. )

Организмы и осадконакопление l Накопление (образование органогенных пород) l Обогащение осадка элементами (бактерии, цианобионты, грунтоеды) l Разрушение (зарывающиеся и сверлящие)

Органогенные породы 30 -40% из минеральных скелетов l Прижизненные скопления организмов или перенос l Название – по латинскому названию группы: фузулиновый известняк l

Органогенные породы l Известковые: известняк, мел, мергель, доломит, ископаемые рифы. Биостромы (линзы и пласты, отделенные от вмещающих пород органогенным составом) Биогермы (вздутые линзы и холмы, превышающие мощность вмещающих отложений)

Органогенные породы l Кремневые: диатомиты, спонголиты, радиоляриты. l Фосфатные (оболовые песчаники) l Железистые (джеспилиты) l Уголь, горючие сланцы, торф

Систематика l l l l l Империя Жизнь Надцарство (прокариоты и эукариоты) Царство Тип Класс Отряд Семейство Род Вид

Империя жизнь эукариоты прокариоты бактерии цианобионты животные растения грибы

Прокариоты Не имеют ядра Имеется стенка Генетическая информация в одной хромосоме

Бактерии l Преимущественно автотрофы l Обмен веществ путем хемосинтеза (без света) или фотосинтеза (на свету) l Появились в начале архея l Обитают повсеместно

Цианобионты l Колониальные формы покрыты слизистой оболочкой l Происходит накопление карбонатов l Формирование известняков: строматолиты

Строматолиты

Строматолиты

Цианобионты l Появились 3, 5 млрд. лет назад l Имеют хлорофилл l Первые фотосинтезирующие организмы l Неприхотливы

Цианобионты С бактериями – отсутствие ядра С растениями – наличие хлорофилла и способность синтезировать кислород

Империя жизнь эукариоты прокариоты бактерии цианобионты животные растения грибы

Царство Растения l Одноклеточные и многоклеточные l Автотрофные l Преимущественно неподвижные l Клетка имеет целлюлозную оболочку

Сохранность ископаемых растений l Минеральные скелеты водорослей l Отпечатки листьев l Стебли l Стволы l Корни l Споры l Пыльца и др.

Ископаемые стволы

Царство Растения Подцарство низшие l Подцарство высшие растения: l Водоросли l Наземный образ (растущие в воде) жизни l

Низшие растения l l l Одно- и многоклеточные Тело единое, отсутствуют корень, стебель, листья Углекислый газ, минеральные соли и свет поглощаются всей поверхностью тела Размеры от микроскопических до гигантских (60 м – бурые водоросли) Обитают в водных бассейнах, реже - почве

Водоросли l Отдел Багряные: кембрий – современность l Отдел Диатомовые: К - ныне

Диатомовые водоросли l Одиночные, реже колониальные l Микроскопические размеры (до 2 мм) l Бурого цвета l Кремневый, пористый панцирь l По типу симметрии: пеннатные (палеоген) и центрические (мел)

Диатомовые водоросли l Континентальные и морские бассейны, увлажненная почва l Планктон, реже – бентос l Накапливают в год от 70 до 150 х109 т кремнезема - породообразующие: диатомиты, опоки

Золотистые водоросли l Кокколитофориды: микроскопические, одноклеточные, морские, теплолюбивые, планктонные, l триас – современность, породообразующее значение - с мела

Динофитовые водоросли l l l Отдел : пермь – современность Одноклеточные, микроскопические, морские, реже пресноводные или соловатоводные, планктонные Симбиоз с книдариями (зооксантеллы) панцирь целлюлозный, при неблагоприятных условиях формируются толстые оболочки – диноцисты Сохраняются в ископаемом состоянии, в стратиграфии мезокайнозоя

Бурые водоросли l палеоген – современность (морская капуста, до 60 м) l Sargassum

Зеленые водоросли l Одноклеточные и многоклеточные, до 1 м l Пресные, реже морские водоемы, почва l кембрий – современность, l в триасе строили рифы в Альпах l В ордовике – горючие сланцы

Харовые водоросли l Многоклеточные, до 2 м l Пресные водоемы l силур – современность

Царство Растения Подцарство низшие l Подцарство высшие растения: l Водоросли l Наземный образ (растущие в воде) жизни l

Высшие растения l Тело: побег (стебель с листьями), корень, органы размножения l Клетки специализированы, ткани выполняют различные функции (проводящую, защитную и др. ) l Наземные l Неподвижные

Споровые растения l Размножаются спорами l Силур – современность Отделы: l Мхи (девон – ныне) – торф (сфагнум) l Проптеридофиты (силур – девон)

Споровые растения l Птеридофиты (девон – ныне): плауновидные

Споровые растения l Птеридофиты: хвощовые, папоротники

Семенные растения l Размножение с помощью семян l Появились в конце девона l Голосеменные и покрытосеменные

Голосеменные l Гинкговые (пермь – ныне) l Цикадовые (пермь – ныне) l Кордаитовые (карбон – триас) l Хвойные (карбон – ныне)

Покрытосеменные l Наличие цветка, плода и сосудов l Мел - ныне

Грибы l Неподвижны, размножаются спорами, накапливают крахмал – как растения l Отсутствует хлорофилл, гетеротрофы – как животные

Животные l Гетеротрофы l Клетки не имеют целлюлозной оболочки l Подвижны в течение всей жизни или на отдельных стадиях онтогенеза

ЦАРСТВО ЖИВОТНЫЕ Подцарство Protozoa Простейшие или одноклеточные

Общая характеристика l Одноклеточные l Клетка – единый организм l Многочисленны и разнообразны В одной луже может быть больше, чем людей на планете

Клетка простейших l выполняет все жизненные функции l состоит из цитоплазмы и одного или двух ядер Внешняя часть эктоплазма внутренняя – эндоплазма

Характеристика простейших l Пищеварение внутриклеточное l Размножаются половым и бесполым путями, иногда наблюдается чередование поколений

Phylum Sarcodina. Тип Саркодовые l Преимущественно морские l Органоиды движения (псевдоподии): Движение (10 -15 мм в час), v захват пищи, v ее частичное переваривание v

Phylum Sarcodina. Тип Саркодовые l Фораминиферы и радиолярии

Classis Foraminifera. Класс Фораминиферы l Кембрий - ныне l Морские, реже солоноватоводные и пресные водоемы l Бентосные и планктонные формы

Classis Radiolaria (Класс Радиолярии) l l l Ордовик - ныне Морские планктонные (до 1 мм) ажурный кремневый скелет с шипами и иглами Стеногалинные Обитают в основном в тепловодных бассейнах, на различных глубинах (до абиссали)

Геологическое значение в биостратиграфии l палеогеографии l породообразующие: радиоляриевые илы (яшмы, опоки l и трепела); фораминиферовые илы и известняки

Класс Фораминиферы (Foraminifera) Строение раковины По составу Агглютинированные Секреционные

Класс Фораминиферы (Foraminifera) Строение раковины По числу камер Однокамерные Двухкамерные Многокамерные

Разновидности многокамерных раковин l Однорядные l Спирально-плоскостные: инволютные и эволютные l Спирально-конические

Разновидности многокамерных раковин l Спирально-винтовые l Клубкообразные

Класс Фораминиферы (Foraminifera) l Отряд Fusulinida l Fusulina Fischer, C 2 -3 l Schwagerina Moeller, P 1 l Отряд Nummulitida l Nummulites Lamarck, Палеоген - ныне

Fusulina

Nummulites

Органогенный известняк (шлиф)

Самостоятельная работа l Тип пориферы l Тип археоциаты l Тип стрекающие l Тестовые задания к данным темам, пароль 12