§5. Следы далёких геологических эпох

Определения и обозначения

Ископаемые остатки — сохранившиеся в земных слоях останки организмов, их отпечатки и следы жизнедеятельности. К ним относят кости, раковины, отпечатки листьев, норы и следы ног. По ним узнают, какие организмы жили в далёком прошлом и чем они отличались от современных.

Палеонтология — наука, изучающая ископаемые организмы и историю развития жизни на Земле. Палеонтологи исследуют окаменелости, сравнивают их строение и устанавливают последовательность появления групп. Благодаря этой науке отдельные находки превращаются в сведения об эволюции.

Переходные формы — ископаемые организмы, сочетающие признаки древних и более поздних групп. Они не обязательно являются прямыми предками современных видов, но показывают связь между родственными группами. Поэтому переходные формы особенно важны для доказательства постепенного изменения организмов.

Филогенетический ряд — последовательность ископаемых форм, показывающая постепенное историческое изменение группы организмов. В таком ряду признаки могут становиться более специализированными, например число пальцев у предков лошади уменьшалось. Ряд помогает определить направление эволюционных преобразований.

Как это устроено

Ископаемые остатки образуются редко, потому что после смерти тело обычно разлагается, разрушается или съедается другими организмами. Лучше сохраняются твёрдые части — кости, зубы, раковины, — особенно если их быстро заносит илом или песком. Отпечатки и следы жизнедеятельности остаются, когда мягкий осадок сохраняет форму тела, листа, норы или следа, а затем уплотняется.

Последовательность земных слоёв помогает определить относительный возраст находок. При спокойном залегании более древние слои находятся ниже, а более молодые — выше, потому что новые осадки постепенно покрывают старые. Сопоставляя слои в разных местах и находящиеся в них остатки, учёные восстанавливают смену организмов во времени, хотя точный возраст в годах устанавливают другими методами.

Переходная форма сочетает признаки двух родственных групп не случайно: строение организма сохраняет черты предков и приобретает новые особенности. Например, у археоптерикса обнаружены признаки птиц и пресмыкающихся. Такое сходство позволяет предположить историческое родство групп и понять, что сложные признаки могли формироваться постепенно, а не возникать сразу в готовом виде.

Филогенетический ряд показывает изменения, если ископаемые формы расположены в исторической последовательности и близки по строению. В ряду предков лошади прослеживаются увеличение размеров тела, изменение зубов и постепенное уменьшение числа пальцев: от нескольких пальцев к трём, затем к одному. Это показывает направление специализации конечности, но не означает, что каждая найденная форма обязательно была прямым предком следующей.

Ископаемые остатки не дают полной картины эволюции, потому что подходящие условия для сохранения возникают редко. Мягкие тела почти не окаменевают, многие породы разрушаются, а огромные территории ещё недостаточно исследованы. Поэтому между известными находками бывают пробелы, и выводы строят по совокупности разных свидетельств, а не по одной окаменелости.

Палеонтологические свидетельства эволюции

Таблицу удобно читать по строкам: сначала определить вид свидетельства, затем выяснить, что именно найдено и какой вывод это позволяет сделать. Пример показывает, как общий тип находки связан с конкретным палеонтологическим объектом. Одну находку можно оценивать сразу по нескольким признакам, например как окаменелость и как часть филогенетического ряда.

Разбор задач

Задача 1

В нижнем слое найдена окаменелость вида А, а в расположенном выше слое — окаменелость вида Б. Нужно определить, какой организм жил раньше, и сформулировать вывод. Предполагается, что земные слои не были перевёрнуты и сохранили обычную последовательность образования.

1. Сравним положение находок: вид А находится в нижнем слое, а вид Б — в верхнем.
2. Вспомним правило: при ненарушенном залегании нижний слой образовался раньше верхнего.
3. Сделаем вывод не о точном возрасте в годах, а только о последовательности существования организмов.

Ответ: раньше жил организм вида А. Вид Б появился позже или жил в более поздний период; это вывод об относительном возрасте находок.

Задача 2

Ископаемый организм имеет признаки пресмыкающихся и птиц. Нужно решить, можно ли считать его переходной формой, и обосновать решение. Одного общего сходства недостаточно: необходимо проверить, принадлежат ли признаки двум родственным группам.

1. Выделим первую группу признаков — особенности, характерные для пресмыкающихся.
2. Выделим вторую группу — признаки, характерные для птиц.
3. Сопоставим их и определим, образуют ли они устойчивое сочетание древних и более поздних особенностей.

Ответ: да, организм можно считать переходной формой, если признаки действительно достоверны и относятся к обеим группам. Такое сочетание свидетельствует об историческом родстве пресмыкающихся и птиц и о постепенном изменении строения.

Задача 3

По ископаемым находкам восстановлена последовательность форм: древняя лошадь с несколькими пальцами, форма с тремя пальцами и современная однопалая лошадь. Требуется определить направление эволюционных изменений, а не просто перечислить найденные виды.

1. Сравним число пальцев у форм, расположенных в исторической последовательности.
2. Установим направление изменения: несколько пальцев сменяются тремя, а затем одним.
3. Сформулируем общий вывод о строении конечности и его связи с образом жизни.

Ответ: ряд показывает постепенное уменьшение числа пальцев и усиление специализации конечности к опоре на один палец. Одновременно происходили изменения размеров тела и зубов, поэтому ряд отражает комплексную эволюцию лошадей.

Типичные ошибки

Любую окаменелость считают переходной формой. Ошибка возникает из-за смешения понятий «древний» и «переходный». Проверяйте себя: у переходной формы должны быть признаки двух родственных групп, а не просто большой возраст.

Относительный возраст путают с точным возрастом в годах. Положение слоя показывает, какая находка древнее, но не сообщает конкретную дату. Проверка простая: если в выводе нет данных о датировании, говорите о последовательности, а не о числе лет.

Отсутствие находки принимают за доказательство отсутствия организма. Так рассуждают, забывая, что окаменение требует редкого сочетания условий. Проверьте себя вопросом: могли ли тело, слой или сама порода разрушиться?

Филогенетический ряд представляют прямой и непрерывной цепочкой предков. Находки отражают только известные этапы и могут содержать пробелы, поэтому соседние формы не всегда были предками друг друга. Проверяйте вывод: говорите «показывает направление изменений», если прямое родство не доказано.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны представления об уровнях организации живого, историческом развитии организмов и эволюции. Эти знания помогают связать отдельную окаменелость с изменениями целых групп.

Далее палеонтологические свидетельства пригодятся при изучении доказательств эволюции, геологических эр и происхождения крупных групп организмов. По ним можно сопоставлять события в истории Земли.

Геология определяет последовательность и возраст земных слоёв, а палеонтология восстанавливает историю жизни по найденным остаткам. Значит, выводы о прошлом возникают на пересечении двух наук.

Что запомнить

• Ископаемые остатки являются важными свидетельствами эволюции.
• Палеонтология изучает ископаемые организмы и историю жизни.
• Чем глубже обычно расположен слой, тем древнее содержащиеся в нём остатки.
• Переходные формы сочетают признаки древних и более поздних групп.
• Филогенетический ряд показывает постепенное изменение признаков организма.
• Геологическая летопись неполна, потому что большинство организмов не сохраняется в ископаемом виде.