ОБЪЕКТЫ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами палеонтологических исследований являются любые ископаемые органического происхождения. Ископаемые, или фоссилии (погребенный, ископаемый), классифицируются с различных позиций. С точки зрения эволюционного уровня организации выделяют царства, типы, классы и т. д. По образу жизни и условиям обитания различают наземные и водные ископаемые организмы, а среди последних выделяют донные и пелагические.

Классификация ископаемых по категориям сохранности. Если расположить ископаемых по степени полноты и характеру сохранности, то получится следующая классификация категорий сохранности: 1) полная сохранность организма (скелет + мягкое тело), 2) скелет и его фрагменты, 3) отпечатки мягкого тела и скелета, 4) ядра, 5) следы жизнедеятельности, 6) продукты жизнедеятельности, 7) органические молекулы или их фрагменты.

1. Полная_сохранность организма встречается крайне редко и присуща преимущественно животным и растениям четвертичного времени. Такие ископаемые настолько близки по сохран-ности и облику к современным организмам, что их называют субфоссилиями, т. е. почти иско-паемыми (лат. sub— под, около). Самыми знаменитыми субфоссилиями являются мамонты в вечной мерзлоте, носороги в горном воске — озокерите, насекомые в янтаре, а из растений — семена, орехи, шишки и древесина в торфяниках.

2. Скелеты или их фрагменты составляют подавляющее большинство ископаемых. Такие ископаемые являются основными исходными объектами изучения палеонтологии. К ним относятся раковины и скелеты животных, а_также оболочки бактерий, стебли, стволы, корни, споры, пыльца и, кроме того, эпидермально-кутикулярные образования растений.

3. Отпечатки_или оттиски сохраняются в ископаемом состоянии как от растений, так и от животных и встречаются довольно часто. Отпечатки мягкого тела животных известны из немногих местонахождений, но их число благодаря специальным исследованиям все возрастает. В венде известны уникальные отпечатки мягкого тела бесскелетных животных, принадлежащих медузоидам, червям, членистоногим и группам неясного систематического положения. Из них самое известное местонахождение — в Австралии (Эдиакара). На территории такие местонахож-дения вендской биоты открыты на Украине в Подольском Приднестровье, в России в Архан-гельской области, Предуралье. Для мезозоя уникальные отпечатки различных организмов найдены в юрских золенгофенских сланцах.

4. Ядра в отличие от отпечатков являются образованиями объемными. Они представляют собой слепки определенных полостей. Различают внутренние и внешние ядра. Внутренние_ядра образуются при заполнений гюр6дой внутренней полости раковины или мягкого тёла. Широко известны внутренние ядра раковин двустворок, гастропод, аммонитов и других животных. Часто встречаются внутренние ядра сифонов головоногих и очень редко внутренние ядра медуз и полостей мягкого тела. Внешние ядра формируются при заполнении породой полости, возник-шей после разрушения организма. Такие ядра сохраняют строение внешней поверхности и полостей тела и скелета. Внешние различия между внутренними и внешними ядрами особенно
хорошо видны у скульптированных двустворок. У них внутренние ядра гладкие, а внешние — различно орнаментированы.

Скелеты и их фрагменты, отпечатки и ядра образуют группу настоящих ископаемых, т. е. эуфоссилии (греч.— хороший), так как они сохраняют в той или иной степени форму и строение организма.

5. Следы жизнедеятельности_ встречаются часто. Они представляют собой следы пере-движения по поверхности грунта (хождения, ползания) и внутри его (ходы и норки зарываю-щихся и сверлящих животных). Для следов жизнедеятельности предложен общий термин — ихнофоссилии (греч. 1сппоз — след). Ихнофоссилии, за редким исключением, не сохраняют строения организма, но систематическое положение иногда по ним определить можно. Особенно впечатляющи следы динозавров и копытных.

6. Продукты жизнедеятельности в отличие от следов жизнедеятельности представляют собой конечные продукты обмена веществ и поэтому выделяются нами в отдельную категорию — копрофоссилии: (греч. корros — навоз, помет). Продукты жизнедеятельности червей,
и других грунтоедов сохраняются в виде валиков различной конфигурации, членистоногих — в виде холмиков, нередко расположенных звездообразно. От позвоночных остаются копролиты. Но особенно удивительными кажутся продукты жизнедеятельности бактерий и цианобионтов в виде железной руды (джеспилиты), серы, нефти, из вестняков (строматолиты) и т. д.

7. Органические молекулы бактериального, цианобионтного, растительного и животного происхождения, извлеченные из пород, образуют категорию хемофоссилий (греч. — химия). Хемофоссилий стали интенсивно изучать в связи с проблемами происхождения нефти и про
исхождения жизни (палеобиохимия).

Характер сохранности отпечатков, ядер, следов и продуктов жизнедеятельности приводит к тому, что их систематическое положение часто трактуют неправильно. В палеонтологической литературе как ископаемые медузы были описаны ядра инволютных аммонитов, отпечатки округлых двустворок и водорослей, конечные продукты жизнедеятельности крабов, следы сверления губок. За ископаемые растения принимали отпечатки крыльев насекомых и следы ползания червей.

К ископаемым организмам иногда относят различные минеральные агрегаты и литологические структуры. Радиальнолучистые агрегаты целестина были описаны как кораллы—хететиды, изолированные игольчатые кристаллы — как одноосные спикулы губок, трещины усыхания — как радиальные каналы пищеварительной системы медуз, минеральные дендриты — как растения. Такие образования получили название псевдофоссилий (греч. pseudos— ложь).

Ископаемые и их скелеты. Наиболее распространенная категория ископаемых — это скелеты, следы и продукты жизнедеятельности. Под скелетом (греч. skeleton— высохшее) у позвоночных понимают совокупность костей и хрящей. У беспозвоночных скелетами называются, любые плотные структуры минерального и органического состава. Например, скелеты фораминифер, иглы акантарий, раковины двустворок и брахиопод, панцири членистоногих, таблички иглокожих, статолиты медуз, челюстной аппарат червей и т. д. У бактерий скелетами можно считать плотные органические или минерализованные оболочки. У низших растений скелетами считаются кремневые створки диатомовых водорослей, известковые «плоды» харовых, известковые панцири кокколитофорид и другие минеральные образования. Органический скелет у высших растений представлен оболочками спор и пыльцы, лигнином, целлюлозой и т. д.

Скелеты по способу образования, делятся на агглютинированные и секреционные. Агглютинированные (лат. agglutinare— приклеивать) скелеты возникают за счёт склеивания инородных частиц. Состав и размер частиц совпадают с теми, которые слагают дно бассейна. Большинство организмов используют любые частицы субстрата, некоторые — избирательно, определенного размера или состава, например, только гранатовые зерна, фрагменты панциря кокколитофорид либо спикулы губок. Агглютинированные скелеты известны у простейших (фораминиферы, тинтинниды), губок, книдарии (гидроидные), червей и членистоногих (ручейники). Цементом служат различные органические выделения организма, например хитин, слизь, паутинные образования.

Секреционные (лат. secrecio— отделение) скелеты образуются за счет выделений клеток (внутри- и внеклеточно) и тканей (рис. 7). 'Секреционные скелеты могут быть органическими и ..минеральными. Органические скелеты, хотя и состоят из молекул сложного строения, для организма являются самыми простыми. Это обусловлено тем, что организм сам построен из подобных молекул. Органические скелеты в эволюции появились раньше агглютинированных или одновременно с ними. По составу органические скелеты могут быть хитиновыми, хитиноподобными, шелкоподббными (спонгин), роговыми (близкие к шелку и соединительной ткани). К органическим скелетам относятся также целлюлоза и другие образования растений.

Хитиновыми скелетами обладают одноклеточные животные (фора-миниферы и др.), книдарии (гидроидные, конуляты, единичные актиния), черви, членистоногие, брахиоподы, некоторые мшанки. У многих беспозвоночных наблюдаются обызвествление (СаСО₃) и фосфатизация (СаРО₄) органических скелетов (конуляты, членистоногие, беззамковые брахиоподы). Хитиноподобные скелеты известны у граптолитов (граптин), хитиновой и акритарх. Роговые скелеты развиты у восьмнлучевых кораллов.

Секреционные минеральные скелеты являются объектами интенсивного изучения в разделе биоминерализация. Наиболее распространены минеральные скелеты известкового, кремневого и фосфатного составов. Одноклеточные животные акантарии строят уникальный скелет целестинового состава (5г5О4). Наиболее распространены -известковые -скелеты, обычно в модификации кальцита и арагонита. Они встречаются во всех пяти царствах: у бактерий, циано-бионтов (строматолиты), грибов, растений (харовые водоросли, красные водоросли, зеленые водоросли, кокколитофориды) и животных.

Кремневые скелеты, или опаловые (5Ю2-Н₂О), встречаются у примитивных животных и низших растений. Кремневые скелеты имеют простейшие животные из типа саркодовых (фораминиферы, солнечники, радиолярии), губки, из растений — диатомовые водоросли и кремневые жгутиковые (динофлагелляты).

Фосфатные скелеты обычно представлены фосфатом кальция (СаРО₄) или фосфорнокислой известью. Такие скелеты встречаются у различных ископаемых кембрия, конодонтов, а также у статолитов медуз. Нередко фосфатная составляющая пропитывает органические скелеты, придавая им темно-бурый или почти черный цвет, как, например, у конулят и беззамковых брахиопод. Фосфатная биоминерализация широко встречается у позвоночных животных. Кроме первичной фосфатизации, по-видимому, встречается и вторичная диагенетическая,. возникающая в процессе фоссилизации.

Секреционные органические и минеральные скелеты имеют различные минеральные компоненты, содержащие цинк, марганец, фосфор, обычно в виде фосфата кальция и апатита, железо в виде окислов, а также магнетита, пирита и лимонита. В настоящее время обнаружена около 40 минералов, входящих в состав скелетов (см. табл. 1).

Считается, что скелеты формируются на конечных стадиях метаболизма, когда избыточные продукты обмена веществ переходят в разряд инертных соединений. Есть образное выражение «скелет — это шлаки организма». Скелеты появились не для того, чтоб исполнять, функцию защиты, опоры, украшения. Они возникли как продукты жизнедеятельности организма. Появившиеся скелетные образования стали выполнять определенные функции. Скелеты, занимающие внешнее положение по отношению к организму, становятся его защитой и убежищем, а их внутренние поверхности выполняют функцию прикрепления' различных структур мягкого тела. Скелеты, находящиеся внутри организма, выполняют опорную роль и также служат местом прикрепления; разных структур мягкого тела.

Наиболее распространены известковые скелеты, обычно в модификации кальцита и арагонита. Они встречаются во всех пяти царствах: у бактерий, цианобионтов (строматолиты), грибов, растений (харовые водоросли, красные водоросли, зеленые водоросли, кокколитофориды) и животных.

Кремневые скелеты, или опаловые (SiO₂ ^.6Н₂О), встречаются у примитивных животных и низших растений. Кремневые скелеты имеют простейшие животные из типа саркодовых (фораминиферы, солнечники, радиолярии), губки, из растений — диатомовые водоросли и кремневые жгутиковые (динофлагелляты).

Фосфатные скелеты обычно представлены фосфатом кальция-(СаРО) или фосфорнокислой известью. Такие скелеты встречаются у различных ископаемых кембрия, конодонтов, а также у статолитов медуз. Нередко фосфатная составляющая пропитывает органические скелеты, придавая им темно-бурый или почти черный цвет, как, например, у конулят и беззамковых брахиопод. Фосфатная биоминерализация широко встречается у позвоночных животных. Кроме первичной фосфатизации, по-видимому, встречается и вторичная диагенетическая,. возникающая в процессе фоссилизации.

Секреционные органические и минеральные скелеты имеют различные минеральные компоненты, содержащие цинк, марганец, фосфор,, обычно в виде фосфата кальция и апатита, железо в виде окислов,, а также магнетита, пирита и лимонита. В настоящее время обнаружено около 40 минералов, входящих в состав скелетов.

Породообразующая роль организмов проявляется в трех основных направлениях: 1) накопление минеральных и органических образований за счет массового скопления скелетов животных и растений и жизнедеятельности бактерий и цианобионтов, 2) обогащение осадка магнием, калием, фосфором, железом и другими веществами благодаря грунтоедам и биофильтраторам, 3) изменение механического состава -пород, за счет сверлильщиков и других разрушителей.

Организмы, обладая каким-нибудь преимущественным составом скелета, захватывают из окружающей среды и многие другие элементы и минералы, участвуя в образовании многих горных пород и полезных ископаемых. Бактерии в процессе своей жизнедеятельности создают железные ..(джеспилиты) и марганцевые руды, серосодержащие породы,, фосфаты, графит, "нефть и газ. За счет растений возникают различные угли и горючие сланцы, а также смолы (янтарь). Животные, обладающие минеральными скелетами, участвуют в образовании известняков, мергелей, доломитов, а также кремнистых пород и фосфоритовых конкреций. Горная порода, состоящая из 40% и более ископаемых скелетов животных, считается органогенной. Породообразующая роль организмов проявляется в трех основных направлениях: 1) накопление минеральных и органических образований за счет массового скопления скелетов животных и растений и жизнедеятельности бактерий и цианобионтов, 2) обогащение осадка магнием, калием, фосфором, железом и другими веществами благодаря грунтоедам и биофильтраторам, 3) изменение механического состава - пород, за счет сверлильщиков и других разрушителей.

Организмы, обладая каким-нибудь преимущественным составом скелета, захватывают из окружающей среды и многие другие элементы и минералы, участвуя в образовании многих горных пород и полезных ископаемых. Бактерии в процессе своей жизнедеятельности создают железные ..(джеспилиты) и марганцевые руды, серосодержащие породы,, фосфаты, графит, нефть и газ. За счет растений возникают различные угли и горючие сланцы, а также смолы (янтарь). Животные, обладающие минеральными скелетами, участвуют в образовании известняков, мергелей, доломитов, а также кремнистых пород и фосфоритовых конкреций. Горная порода, состоящая из 40% и более ископаемых скелетов животных, считается органогенной. Иногда наличие скелета и его массовое захоронение не приводили к образованию породы, что связано уже с законами фоссилизации. Так, одноклеточные животные акантарии, имеющие целестиновый скелет, неизвестны в ископаемом состоянии, что объясняется растворением их скелета в морской воде после смерти животного. Процесс такого растворения был установлен недавно специальными исследованиями. Они проводились в связи с проблемой использования акантарий для очистки зараженных стронцием бассейнов.

Организмы принимают участие и в образовании особых известковых форм рельефа океанов и морей, называемых рифами, имеющими огромную протяженность, мощность и приуроченных к тропическому и субтропическому поясам, как правило к тектонически активным зонам

В докембрии рифообразующими организмами были цианобионты (строматолиты), в раннем кембрии — археоциаты и цианобионты, с позднего ордовика по пермь — строматопораты, табулятоморфные и четырехлучевые кораллы, частично мшанки, в мезокайнозое — шести-лучевые кораллы и мшанки. В образовании пермских рифов принимали участие и брахиоподы — а меловых — двустворки (рудисты). На всем протяжении фанерозоя в строении рифов участвовали известковые красные и зеленые водоросли.

Наиболее распространенными органогенными породами являются карбонаты, или известняки, на втором месте стоят кремневые, а на / третьем — фосфатные образования. Перечень названий пород, возникших за счет вымерших организмов, дан в описании каждого типа. —

Фоссилизация. Организмы после захоронения подвергаются влиянию различных факторов среды. Они проходят все процессы диагенеза, т. е. физических и химических преобразований при переходе осадка в породу, в которой они заключены. Эти процессы преобразования погибших организмов в ископаемые называют фоссилизацией (лат. — яма,— ископаемое). После гибели организма в первую очередь разрешаются мягкае_т.кади, затем начинается заполнение пустот- «кельта вмещающим осадком или минеральн_ым,и._соединения-ми. Иногда пустоты скелета подвергаются пиритиз'ации, ожелёзнению, часто в них возникают друзы и щетки кальцита, аметиста, флюорита, галенита и т. д. Ископаемые скелеты нередко оказываются заключенными в фосфоритовые конкреции. При фоссилизации,,.скелеты., подвергаются перекристаллизации, приводящей к более устойчивым минеральным модификациям. Например, арагонитовые раковинки "преобразуются в кальцитовые. Нередки случаи минерализации, когда первичный химический состав скелета замещается другими минералами. Так, известковые раковины частично или полностью замещаются водным кремнеземом и наоборот. Также наблюдается фосфатизация, жритизация и ожелезнение минеральных и органических-скелетов,

Растения при фоссилизации обычно разрушаются полностью, чему способствуют процессы гниения и брожения. Тем не менее ископаемые растения обнаружены начиная с докембрия. Чаще всего от растений сохраняются обугленные остатки листьев, листоподобных образований, стеблей, стволов, корней, семян, плодов, шишек, спор и пыльцы. В процессе фоссилизации первичные растительные ткани могут разрушаться полностью, и тогда остаются отпечатки и ядра. Нередко при фоссилизации растительные ткани замещаются различными минеральными соединениями, чаще всего кремнеземом, карбонатом и пиритом. Некоторые органические образования растений (воск, смола, лигнин, целлюлоза) сохраняются в ископаемом состоянии, почти не изменяясь.. Минеральные компоненты растений встречаются довольно часто: это кремневые раковинки диатомовых водорослей, известковые «плодовые шарики» харовых растений, известковые пленки и желваки красных водорослей и т. д.