Палеонтология ископаемых животных
1. Эволюция ископаемых беспозвоночных
Палеонтология – раздел исторической геологии, изучающий остатки древних животных и растений. Объектом исследований являются их ископаемые остатки и следы жизнедеятельности. Палеонтология изучает видовой состав ископаемых организмов, их морфологию и изменчивость, решает вопросы эволюции, восстанавливает основные направления развития животных и растений. Она подразделяется на палеозоологию и палеоботанику. Мы основное внимание посвятим палеозоологии.
Формы сохранности ископаемых организмов
Древние организмы сохраняются в породах в разном состоянии и разделяются на:
1. Остатки организмов сохранившихся:
· полностью (в мерзлоте, в янтаре),
· частично как скелеты или их фрагменты (в свою очередь подразделяются на измененные и не измененные).
2. Отпечатки мягких и твердых частей.
3. Слепки внутреннего и внешнего ядра.
4. Следы жизнедеятельности (ползания, хождения, зубов на скелетах).
5. Продукты жизнедеятельности – постройки известь выделяющих водорослей – строматолиты.
Сохранность ископаемых остатков определяется многими факторами. Это физико-географические условия, тип осадка и т.д. Наилучшими условиями для сохранности обладает водная среда. Морские отложения, поэтому содержат наибольшее количество видов ископаемых организмов.
Условия среды обитания определяют существование и эволюцию животного и растительного мира. Они подразделяются на две группы. К 1 группе относятся пищевые связи организмов, ко 2 – физико-географические. Это состав и температура среды обитания, глубина водного бассейна, его освещенность, климатические факторы.
Для морской среды главным фактором является соленость воды. В бассейнах с нормальной соленостью органический мир наиболее разнообразен. В условиях пониженной или повышенной солености многие виды животных исчезают.
Важным фактором в морях является глубина, которая определяет динамические условия и температурный режим среды обитания, тем самым, влияя на развитие определенных видов организмов. В морях и океанах различают в зависимости от глубины несколько зон.
I – литораль – сфера приливов и отливов
II – неритовая (шельфовая) мелководная прибрежная
Ш – батиаль – средних глубин (охватывает континентальный склон)
IV – абиссаль – больших глубин и глубоководных впадин
По образу жизни морские организмы делятся на три группы.
I. Бентосные (донные) или бентос. Образ жизни разнообразный:
А – прикрепленный ко дну, б – зарываются в ил, в-ползают по дну, г – плавают.
II. Активно плавающие организмы или нектон. Легко передвигаются в горизонтальном и вертикальном направлениях. Могут подразделяться по глубинам обитания. Это, в основном, рыбы.
III. Планктонные (пассивно плавающие) организмы или планктон. Такие организмы пассивно плавают или держатся на плаву с помощью специальных органов. Их перемещения происходят за счет морских течений. К таким видам относятся водоросли, микроорганизмы, рачки, моллюски и др.
Растения в морях обитают только в зонах, куда проникает солнечный свет (~200 м), наиболее благоприятные зоны I, II и V.
На суше влияние на размещение организмов оказывает климат, рельеф, состав пород, развитие водных бассейнов (реки, озера).
Животный и растительный мир состоит из огромного количества видов. Чтобы ориентироваться в этом многообразии ученый К. Линней создал современную систематику, в которой за единицу принят вид – группа особей, обладающих общими морфологическими, биологическими и генетическими признаками. Запись производится в порядке от крупного подразделения к наименьшему, например:
ТИП Phylum
КЛАСС Classis
ОТРЯД Ordo
СЕМЕЙСТВО Familia
РОД GenusВИД Species
От вида к типу различия выступают резче.
Животный мир подразделяется на беспозвоночные, полухордовые и хордовые. Мы рассмотрим беспозвоночных.
Беспозвоночные включают следующие типы:
Тип PROTOZOA – ПРОСТЕЙШИЕ (см. «Фотоальбом палеонтологический»)
Тип SPONGIA – ГУБКИ
Тип ARCHEOCYATHI – АРХЕОЦИАТЫ
Тип COELENTERATA – КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ
Тип MOLLUSCA – МЯГКОТЕЛЫЕ
Тип BRACHIOPODA – БРАХИОПОДЫ
Рассмотрим некоторые из них.
ТИП ПРОСТЕЙШИЕ
К простейшим относятся одноклеточные организмы, тело которых состоит из одного или нескольких ядер и протоплазмы. Клетка заключена в оболочку, которая состоит из известкового или рогового материала. Размеры, как правило, микроскопические. Все жизненные функции выполняет клетка, а отдельные её участки органеллы контролируют отдельные процессы. Протоплазма выполняет координационные функции.
Основная масса простейших обитает в морях (~60%) и по образу жизни относится к планктону и бентосу. Многие простейшие являются паразитами животных и растений. Скопление раковин может привести к образованию горных пород, таких как мел, известняки, опоки и т.п.
Тип простейших подразделяется на 5 классов. Наиболее широко представленным и хорошо изученным является класс Sarcodina (САРКОДОВЫЕ). В этом классе рассмотрим два подкласса: Подкласс Foraminifera (Фораминиферы) и Подкласс Radiolaria (Радиолярии).
Подкласс Фораминиферы – основой систематики является строение раковин, которые могут быть однокамерными или многокамерными. Рассмотрим представителей двух отрядов.
Фузулиниды – очень важный для палеонтологии и стратиграфии верхнего палеозоя. Типичные представители: род Fusulina (Фузулина) (С2-С3), род Schwagerina (Швагерина) Р1.
Форма раковин – спирально-плоские, шаровидные, веретено – и дисковидные. Стенки известковые – одно- или многослойные. От древних форм к более молодым наблюдается эволюция в строении раковин – от однослойных к многослойным (до 4 слоев).
Род Nummulites – Нуммулиты (время жизни Палеоген). Раковина многокамерная известковая. Размер 3–10 мм до 10 см и более. Форма раковины дисковидная, спирально-плоскостная. Стенки скелета пористые. Элементы внутреннего строения пронизаны системой каналов. Поверхность раковины покрыта разнообразными линиями типа швов или ребер.
Образ жизни – фораминиферы относятся, в большинстве, к подвижному бентосу и обитают в морях с нормальной соленостью на сравнительно небольших глубинах (до 60 м). Есть виды, которые ведут планктонный образ жизни.
Геологическое значение. Пелагические фораминиферы участвуют в образовании донных илов, слагают известняки. Фораминиферы известны с Кембрия и поныне. В раннем палеозое типичными были однокамерные формы с агглютинированным составом. Расцвет донных фораминифер – поздний палеозой – со сложной известковой раковиной. В мезозое преобладают формы с многокамерными агглютинированными раковинами, которые с конца мезозоя и в кайнозое сменяются формами с известковыми раковинами. Благодаря такой эволюционной изменчивости фораминиферы приобрели большое значение в разработке детальной стратиграфии таких систем как каменноугольная, пермская, меловая, палеогеновая.
Палеогеографическое значение – некоторые формы являются индикаторами глубин, температуры и солености.
К радиоляриям относятся микроскопические организмы, обладающие кремнистым или целестиновым скелетом. Это морские планктонные организмы.
Скелет радиолярий сложный и разнообразной формы. Главная его функция – приспособление к планктонному образу жизни. Большинство радиолярий обитало в теплых морях, поэтому их массовые скопления (радиоляриевые илы) обнаруживают в тропических зонах океанов.
В ископаемом состоянии сохраняются представители двух отрядов:
отряд Spumellaria (Cпумеллярий) со сферическим скелетом;
отряд Nassellaria (Насселярий) со шлемовидной раковиной.
Спумеллярии обитали с кембрия до девона включительно, а затем их сменяют Насселлярии. Наиболее многочисленные остатки радиолярий в районах древнего вулканизма и в кремнистых породах, поэтому они используются для расчленения кремнистых пород и определения из возраста.
Тип COELENTERATA – КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ
Целентераты – это многоклеточные, водные, преимущественно морские животные. Среди них выделяются: полипы, прикрепленные и свободноплавающие медузы, пресноводная гидра.
Тело кишечнополостных – в основном мешок, у которого стенка состоит из наружного слоя-эктодермы, и внутреннего – эндодермы. Тело радиально симметричное. Внутри мешка находится пищеварительная полость, называемая гастральной, наружу эта полость открывается единственным отверстием, которое называется ротовым. Оно окружено щупальцами, покрытыми стрекательными клетками. Они выполняют функцию защиты и нападения. В каждой клетке имеется спирально свернутая нить, которая при касании к наружной поверхности выбрасывается наружу и вонзается в постороннее тело или ударяет по нему. Вместе с нитью выбрасывается жидкость, которая парализует мелкие организмы, которыми животное питается.
Функцию дыхания выполняет поверхность тела. Кровеносная и выделительная системы отсутствуют. Размножение происходит половым и бесполым путем. Эктодерма формирует наружный скелет известкового или органического состава. Рассмотрим отдельных представителей этого типа.
Класс HYDROZOA – Гидроидные полипы.
Это мелкие примитивные, преимущественно колониальные морские, реже пресноводные формы. Симметрия тела радиальная. Среди ископаемых-подкласс Chaetetida – Хететиды – образуют массивный полип, состоящий из параллельных или веерообразно расходящихся трубочек. Ячейки скелета имеют изометричную, полигональную, округлую и др. виды форму. Этот подкласс известен от ордовика до эоцена, расцвет – в карбоне. Типичный представитель род Chaetetes (средний девон – карбон).
Класс ANTHOZOA Коралловые полипы
К ним относят наиболее высоко организованные морские одиночные и колониальные кишечнополостные, для них характерна только полипоидная стадия развития.
У кораллового полипа в отличие от гидроидного ротовое отверстие ведет в глоточную трубку, которая опущена в полость. Полость тела вертикальными перегородками делится на камеры. Скелет кораллового полипа называется кораллитом, большинство коралловых полипов строит наружный известковый скелет.