Tip | Disciplina academica |
---|---|
O parte din | Biologie , geologie |
Paleontologie este disciplina științifică care studiază procesul de fosilizare ( taphonomy ) de lucruri vii care lipsesc sau corelarea și datarea rocilor le conțin ( Biostratigrafie ). Situat la intersecția dintre geologie și biologie , descrie evoluția lumii vii , relațiile dintre acestea și mediul lor ( paleoecologie , evoluția biosferei ), distribuția lor spațială și migrațiile lor (paleo biogeografia ), speciile de dispariție și apariția a altora noi, precum și a ecosistemelor în care trăiau organismele vechi. Printre obiectivele sale se numără, pe lângă reconstrucția ființelor vii care au trăit în trecut, studiul originii lor, schimbările lor în timp (evoluție și filogenie )
Știința a fost înființată în al XVIII - lea secol , prin lucrarea lui Georges Cuvier privind anatomia comparativă și a dezvoltat rapid al XIX - lea secol. Pe măsură ce cunoștințele au crescut, paleontologia s-a împărțit în paleobiologie , tafonomie și biochronologie . Oferă informații necesare pentru alte discipline (studiul evoluției ființelor vii , biostratigrafie , paleogeografie sau paleoclimatologie , printre altele).
Paleontologia face posibilă înțelegerea biodiversității și distribuția ființelor vii pe Pământ ( biogeografie ) - înainte de intervenția umană - a furnizat dovezi esențiale pentru soluționarea a două dintre cele mai mari controverse științifice din secolul trecut , evoluția ființelor vii și deriva continentală și, în vederea viitorului nostru, oferă instrumente pentru a analiza modul în care schimbările climatice pot afecta biosfera în ansamblu.
Cuvântul paleontologie poate fi împărțit în trei din greaca veche :
Prin urmare, este literalmente „știința care studiază viața antică” și, mai precis, disciplina care studiază organismele dispărute care au lăsat în terenurile sedimentare rămășițele corpului lor sau urmele activităților lor. Aceste rămășițe sau urme se numesc fosile .
Acest termen a fost creat în 1822 de zoologul Henri Ducrotay de Blainville și difuzat în Europa de geologul britanic Charles Lyell .
Situată la intersecția dintre geologie și biologie , paleontologia descrie evoluția lumii vii , dispariția și apariția anumitor specii, precum și ecosistemele în care trăiau organismele antice.
Paleontologia poate fi definită ca știința fosilelor. Menține legături strânse cu geologia: datarea acestor rămășițe de organisme vii se bazează adesea pe informații în ceea ce privește stratigrafia și analiza sedimentelor . La rândul său, paleontologia aduce o contribuție importantă la înțelegerea istoriei Pământului . Astfel, intervalul de timp geologic este împărțit în unități definite de organismele prezente, evenimente climatice etc. : epoci , perioade , epoci , etaje .
Paleontologia este, de asemenea, legată de biologie. Cele două discipline împărtășesc studiul ființelor vii, dar nu lucrează pe aceleași date; paleontologia are acces la ființele vii doar prin fosile - arhive biologice - în timp ce obiectul biologiei este ființele vii imediate. Unul dintre principalii fondatori ai paleontologiei, Georges Cuvier , a fost specialist în anatomie comparată , o ramură a biologiei; ceea ce îi determină pe unii istorici ai științei să afirme că paleontologia s-a născut din biologie (mai degrabă decât din geologie). Biologia este utilizată de paleontologi mai recent, în special în contextul filogeneticii moleculare , care compară ADN - ul și ARN-ul organismelor moderne pentru a reconstrui „arborii genealogici” ai „strămoșilor” lor; este, de asemenea, utilizat pentru a estima datele dezvoltărilor evolutive importante , deși această abordare este controversată din cauza îndoielilor cu privire la fiabilitatea „ ceasului molecular ”. Cele două discipline sunt legate mai general, deoarece paleontologii folosesc adesea observarea personajelor predominante astăzi pentru a trage concluzii despre lumile de ieri: acesta este principiul actualismului .
Există trei forme principale de paleontologie:
Lucrarea paleontologică implică în general patru etape:
Lucrările în paleontologie se desfășoară în colaborare cu cercetările în arheologie , când paleontologii (mai precis paleoantropologii ) studiază fosilele umane. Paleontologia identifică, de asemenea, fosile de animale sau plante din siturile arheologice (hrană, animale de fermă) și analizează climatul contemporan de ocupare a sitului.
Pentru a „face să vorbească fosilele ” , paleontologia, o știință în mare parte multidisciplinară, împrumută adesea tehnici din alte științe, inclusiv chimie , ecologie , fizică și matematică. Astfel, de exemplu, semnăturile geochimice ale rocilor contribuie la data apariției vieții pe Pământ, iar analizele raporturilor izotopilor de carbon pot identifica schimbările climatice și pot explica tranziții majore, cum ar fi dispariția permiană. Triasic . Inginerie tehnici sunt utilizate pentru a analiza modul în care ar putea funcționa în corpurile de organisme antice, de exemplu Tyrannosaurus' viteza de rulare și forță musca, sau Microraptor lui mecanica de zbor . Studiul detaliilor interne ale fosile utilizează tehnica de microtomography cu raze X . Paleontologia, biologia, arheologia și paleo neurobiologia sunt asociate cu studiul aruncărilor endocraniene ( endocasturi ) ale speciilor legate de om pentru a clarifica evoluția creierului uman.
Paleontologia contribuie la astrobiologie , la căutarea unei posibile vieți pe alte planete, dezvoltând modele despre cum ar fi putut apărea viața pe Pământ și oferind tehnici pentru detectarea dovezilor existenței „ființelor vii”.
Paleontologia are mai multe sub-discipline. Paleontologia vertebratelor studiază fosilele primilor pești, până la cele ale strămoșilor imediați ai mamiferelor moderne. Deși omul este una dintre vertebrate, studiul său este considerat ca un câmp separat, paleoantropologia , care sintetizează cunoștințele din alte discipline, cum ar fi antropologia și arheologia . Paleontologia nevertebratelor se ocupă de fosile precum cele ale moluștelor , artropodelor , viermilor și echinodermelor . Micropaleontology se concentrează pe microfosilele . Microfosilele care nu sunt mineralizate, dar organice, cum ar fi boabele de polen, sporii , fac obiectul unei sub-discipline separate, palinologie (sau paleopalinologie). Paleobotanica , studiind fosile de plante, este foarte aproape de palinologie, dar se distinge prin rămășițele botanice care le ia pentru obiect - nu „praf“ de plante , dar lemn pietrificat , cărbunelui ( de la carbonizarea de plante), impresii de frunze în stâncă. Urme fosile dedicat urmelor lăsate de animale (piste, vizuini ...), The paléocoprologie la studiul de excremente.
Paleontologia s-a diversificat încă din anii 1960, participând la abordări fundamental multidisciplinare care au devenit atât de multe discipline noi și interconectate: paleoecologie , paleoclimatologie , biostratigrafie , paleo- biogeografie etc.
În loc să se concentreze asupra organismelor individuale, paleoecologia examinează interacțiunile dintre diferitele organisme antice, cum ar fi lanțurile lor alimentare și interacțiunile cu mediul lor.
Paleoclimatologia, deși uneori considerată o subdisciplină a paleoecologiei, se concentrează mai mult asupra istoriei climatului Pământului și a mecanismelor care l-au modificat. Aceste schimbări pot fi legate de evoluția evoluției, cum ar fi expansiunea rapidă a plantelor terestre în timpul Devonianului, care a îndepărtat mai mult dioxid de carbon din atmosferă, reducând efectul de seră și contribuind astfel la îmbătrânirea glaciară în timpul Carboniferului .
Biostratigrafia , folosind fosile pentru a determina ordinea cronologică în care rocile formate, este util pentru paleontologi și geologi.
Paleo- biogeografia studiază distribuția spațială a organismelor; este legat și de geologie. Distribuția geografică a fosilelor se referă de fapt la mișcările migratoare și face posibilă arătarea legăturilor între insule sau continente.
Taphonomy este o ramură a paleontologiei care se ocupă cu procesul de fosilizare, care implică , în special biodegradare , și după îngroparea corpului, efectele diageneza .
Palinologie : bob de polen cu balon văzut la microscopul cu lumină.
Paleoichnologie : Ichnită ( amprentă fosilizată).
Paleobotanică : amprentă a frunzelor de ferigă.
Paleoecologie : Bryozoa și Brachiopoda, Ordovician.
Taphonomie : Perforări de bureți și tuburi incrustate de viermi serpulidae pe o coajă modernă a Mercenaria din Carolina de Nord.
Fosilele organismelor antice sunt în general cel mai decisiv tip de dovezi în paleontologie. Cele mai frecvente fosile sunt oasele, scoicile, lemnul. Ele au, în general, un caracter fragmentar: sunt de exemplu elemente izolate ale scheletelor și uneori urme simple ( urme de pași, vizuini). Fosilizarea fiind un fenomen rar, iar majoritatea organismelor fosilizate fiind distruse de-a lungul timpului prin eroziune sau prin metamorfism , înregistrarea fosilelor este, prin urmare, foarte incompletă. Paleontologul trebuie să ia în considerare prejudecățile din înregistrările fosile: anumite medii diferite sunt mai favorabile decât altele fosilizării; iar organismele cu un schelet mineralizat care sunt mai susceptibile de a fi conservate sunt, prin urmare, supra-reprezentate în comparație cu organismele cu corp moale. Deci, deși există peste 30 de filme de animale vii, două treimi nu au fost găsite niciodată sub formă fosilă.
Uneori, mediile neobișnuite, Lagerstätten , păstrează țesuturile moi. Cu toate acestea, chiar și Lagerstätten prezintă o imagine incompletă a vieții de-a lungul timpului geologic, iar majoritatea organismelor vii antice probabil nu sunt reprezentate acolo, deoarece Lagerstätten sunt limitate la un anumit tip de mediu, cele în care organismele cu corp moale pot fi conservate foarte repede prin evenimente excepționale, cum ar fi alunecările de teren , care au ca rezultat înmormântarea imediată.
Numirea în mod clar a grupurilor de organisme este importantă; neînțelegerile despre nume pot duce la discrepanțe considerabile în interpretările științifice. Taxonomie Linnaean , utilizate în mod obișnuit pentru organismele vii clasificare, este plină de dificultăți atunci când vine vorba de clasificarea organismelor antice în mod semnificativ diferite de organisme cunoscute. Astfel, uneori este dificil să știi la ce nivel să plasezi un grup nou descoperit și să spui dacă acest grup constituie un gen, o familie sau un ordin; în acest mod clasic de clasificare , atunci când un grup este mutat la un nivel diferit, acesta trebuie redenumit.
Tetrapode |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Paleontologii folosesc în general abordări bazate pe cladistică , o metodă de construire a „arborelui genealogic” evolutiv al unui set de organisme. Conform teoriei cladistice, dacă grupurile B și C au mai multe asemănări între ele decât oricare dintre grupurile A, atunci B și C sunt mai strâns legate între ele decât una sau cealaltă cu A. Caracterele comparate pot fi anatomice (cum ar fi, de exemplu, prezența unei coarde ) sau moleculare (bazate în special pe confruntarea ADN-ului sau a secvențelor de proteine ). Rezultatul unei analize reușite este o ierarhie de clade - grupuri care împărtășesc un strămoș comun. Tehnica cladistică este falibilă, deoarece unele caracteristici, precum aripile , au evoluat de mai multe ori; analiza ar trebui să ia în considerare posibilitatea apariției multiple a anumitor trăsături în mod independent în diferite linii, fenomen denumit convergență evolutivă .
Unul dintre scopurile paleontologiei este reconstituirea istoriei evoluției . Cu toate acestea, scopul nu este de a descoperi speciile intermediare dintre două specii, deoarece nu există intermediari-strămoși de găsit, ci intermediari structurali de definit. Archaeopteryx și păsările erei secundare, la fel ca peștele cu plămâni , de exemplu, sunt intermediari structurale. Probabilitățile de a găsi „strămoșii reali” ai lanțurilor genealogice sunt minime în paleontologie, unul este „mulțumit” de intermediari structurali pentru a confirma sau invalida „modelele genealogice” .
Câteva exemple de povești evolutive:
Paleontologia încearcă să urmărească evoluția ființelor vii, ceea ce implică localizarea lor cronologică. Până în prezent fosilele, paleontologii se pot baza pe stratigrafie , știința descifrării succesiunii straturilor sedimentare. Rocile formează de obicei straturi orizontale, fiecare strat fiind mai nou decât cel pe care îl acoperă. Dacă o fosilă apare între două straturi ale căror vârste sunt cunoscute, vârsta fosilei trebuie să fie între aceste două vârste cunoscute. Cu toate acestea, secvențele de roci nu sunt continue și pot fi întrerupte de defecte sau perioade de eroziune . Fosilele speciilor care au trăit un interval relativ scurt pot fi apoi utilizate pentru corelarea rocilor izolate: această tehnică se numește biostratigrafie . De exemplu, conodontul Eoplacognathus pseudoplanus a trăit în perioada Ordovicianului Mijlociu . Dacă roci de vârstă necunoscută prezintă rămășițe de E. Pseudoplanus , deducem că acestea trebuie să dateze din Ordovicianul de mijloc. Pentru a fi util, o bună fosilă stratigrafică trebuie distribuită în mai multe regiuni ale lumii și să aparțină unei specii care a trăit pentru o perioadă scurtă de timp. Stratigrafia și biostratigrafia pot furniza doar datări relative (A înainte de B), care este adesea suficientă pentru a studia evoluția.
Paturile care păstrează fosilele nu au în general elementele radioactive necesare pentru datarea radiometrică . Această tehnică este singura modalitate de a determina vârsta absolută a rocilor vechi de peste 50 de milioane de ani; poate fi precisă la 0,5% sau chiar mai mult. Principiul datării radiometrice este simplu: se cunosc ratele de descompunere a diferitelor elemente radioactive și, astfel, raportul dintre elementul radioactiv și elementul în care se descompune arată cât timp a fost încorporat elementul radioactiv în rocă. Elementele radioactive sunt frecvente numai în rocile de origine vulcanică ; singurele roci care conțin fosile care pot fi datate radiometric sunt, prin urmare, straturile de cenușă vulcanică.
Relațiile din arborele genealogic pot ajuta, de asemenea, la determinarea datei de apariție a descendenților. Este posibil să se estimeze cât timp au divergut două clade vii - adică aproximativ cât trebuie să trăiască ultimul strămoș comun - presupunând că mutațiile ADN se acumulează la o rată constantă. Cu toate acestea, aceste „ ceasuri moleculare ” sunt falibile și oferă doar „sincronizare” foarte dură.
Paleontologia urmărește istoria evolutivă a ființelor vii, care datează de 3,4 miliarde de ani, poate de 3,7 miliarde de ani, sau chiar mai mult după unii oameni de știință - Pământul, la rândul său, s-a format acolo cu o vechime de 4,5 miliarde de ani. Cele mai vechi fosile sunt adesea controversate, iar originea lor biologică este pusă la îndoială, dar cercurile științifice admit în general că stromatoliții australieni, datând de 3,4 miliarde de ani, rezultând din activitatea metabolică a coloniilor de bacterii , sunt cea mai veche dovadă a vieții. Conform teoriei panspermiei , viața pe Pământ ar fi fost „însămânțată” de meteoriți , dar majoritatea cercetătorilor actuali cred că viața a apărut pe Pământ și nu printr-un transfer de organisme vii prin spațiu.
De aproximativ 2 miliarde de ani, covorașele microbiene , colonii cu mai multe straturi de diferite bacterii , au fost forma dominantă de viață pe Pământ. Evoluția fotosintezei oxigenate le-a permis să joace un rol major în oxigenarea atmosferei timp de aproximativ 2,4 miliarde de ani. Această schimbare a atmosferei le-a sporit eficiența ca teren de reproducere pentru evoluție. În timp ce eucariotele , celule cu structuri interne complexe, ar fi putut fi prezente mai devreme, evoluția lor s-a accelerat atunci când au dobândit capacitatea de a transforma oxigenul într-o puternică sursă de energie metabolică. Această inovație poate proveni din eucariote primitive care captează bacteriile hrănite cu oxigen și le transformă în organite numite mitocondrii . Primele dovezi ale existenței eucariotelor complexe cu organite (cum ar fi mitocondriile) datează de acum 1,85 miliarde de ani.
Cele Primele fosile ale multicelulare organisme (compuse din celule eucariote), sunt Gabonionta , care datează 2,1 miliarde de ani. Specializarea celulelor în îndeplinirea diferitelor funcții apare pentru prima dată acum 1,43 miliarde de ani cu o posibilă ciupercă și acum 1,2 miliarde de ani cu probabil o algă roșie.
Cele mai vechi animale cunoscute sunt cnidari de acum aproximativ 580 de milioane de ani, dar oamenii de știință spun că trebuie să fi descendut de la animale anterioare. Cele mai vechi fosile de animale sunt rare, deoarece nu au dezvoltat părți greu mineralizate și ușor fosilizate până acum aproximativ 548 de milioane de ani. Primele animale bilateriene de aspect modern apar în Cambrianul inferior. Există o dezbatere de lungă durată cu privire la explozia cambriană a fost într-adevăr o perioadă foarte rapidă de experimentare evolutivă; conform altor ipoteze, animalele cu aspect modern ar fi început să evolueze mai devreme, dar fosilele precursorilor lor nu au fost încă descoperite. Vertebratele au rămas un grup minor până la Ordovicianul superior.
Paleontologii reconstituie, din fosile și prin metodele de anatomie comparativă inaugurate de Georges Cuvier , morfologia plantelor și animalelor dispărute. Palinologie le permite reconstituirea floristic, ichnology - de călătorie, proteze dentare si coprolites - diete, diverse alte indici - în climatele ... dar odată ce acest lucru este stabilit, artizani, ilustratori, inginerii de sunet sau realizatori de film trebuie să „aducă la viață“ , a reconstituiri. Rolul lor este foarte important, realizările lor au marcat imaginația, au stârnit vocații, au permis finanțarea expedițiilor. Din XIX - lea secol, Londra, reconstituiri ale Crystal Palace au creat o manie pentru dinozauri, și punctele de vedere artist din speciile preistorice, policrom sau nu, de multe ori stau la intrarea în muzee vocația paleontologică (ca în fața galeriei de paleontologie și anatomie comparată a Muzeului Național de Istorie Naturală , din Paris) sau ilustrează interiorul (ca în Muzeul de Istorie Naturală din Londra ).
În general, fosilele nu oferă o indicație a culorilor , iar acestea pot fi imaginate doar cu exemplul ființelor vii actuale care ocupă medii omoloage și au o etologie comparabilă. Este la fel pentru sunete: dacă, în mod excepțional, anumite cranii de hadrosaur în crestele cărora a fost suflat aer, au reușit să producă o gamă de sunete , ritmul și armonia vor rămâne pentru totdeauna necunoscute: acolo, din nou, ne imaginăm pe ele în funcție de sunetele produse de animalele înrudite în prezent (ar trebui, de altfel, să reprezinte dinozaurii mai degrabă șuierând ca păsările, decât să urle ca leii sau să geme ca la vite). Reconstrucțiile (sau „reconstrucțiile”) sunt, prin urmare, paleontologice prin definiție și trebuie să avertizăm publicul, parțial conjectural , deoarece chiar și în cazurile rare de conservare în chihlimbar sau gheață , organismul este degradat în mod notabil la nivel cromatic ; Acestea sunt prin forța faptelor, punctele de vedere ale artistului, dar puncte de vedere care, pentru a rămâne în limitele a ceea ce sunt admise de cercetători în momentul în care sunt produse, trebuie neapărat să fie inspirate din alte imagini deja validate științific în publicațiile specializate. Dacă nu înțelegem acest proces de „ conjectură restitutivă”, putem considera doar „inexact” sau „încălcarea unor drepturi de autor ”, totalitatea punctelor de vedere ale artistului, a imaginilor sintetice, a reconstrucțiilor în volum existente și a paleontologiei vor fi întrerupte de toate iconografia sa „public general”, inclusiv lucrările unor maeștri precum Mauricio Antón , Alain Bénéteau, Dimitri Bogdanov, Zdeněk Burian , Heinrich Harder , Charles R. Knight sau Édouard Riou , singurii care scapă de această „curățare” a ilustrațiilor strict științifice a articolelor de specialitate.
Atâta timp cât ilustratorii, meșteșugarii sau cineastii se conformează indicațiilor paleontologilor, reconstrucția paleontologică este o simplă reprezentare documentară, încadrată de procesul științific și care vizează doar o reprezentare cât mai realistă și limitează creativitatea personală. Dar această reprezentare poate depăși cadrul documentar și apoi intra în domeniul artei , cel mai adesea în science fiction (cum ar fi cartea și filmul Jurassic Park ) sau în „ fantezia eroică ” (cum ar fi cartea și seria Dinotopia ) .
În conferințele și interviurile sale, Guillaume Lecointre subliniază că multe mituri antice ar fi putut apărea ca urmare a unor observații paleontologice sau de altă natură, dar fără analize științifice:
În acest sens, studiul mitologiei în raport cu paleontologia, poate conduce uneori cercetătorii la noi descoperiri de fosile, uneori chiar și deja în colecție într-o instituție științifică, ca în cazul lui Léonard Ginsburg care a găsit în 1984, în vechile colecții, o ladă care conține fosile de mari dimensiuni, un showman al XVIII - lea secol prezentat prin Franța ca " oasele gigant Theutobocus , rege al teutonilor , ucis de Marius la bătălia de la Aix în Provence „: el identifică un dinte ca fiind cea a un Dinothere , un elefant dispărut. Gigantul mitul Theutobocus difuzat în al XVI - lea lea de Mazuyer chirurg în Beaurepaire, și David Bertrand sau Chenevier, notar, a fost denuntat XVII - lea secol de un alt chirurg, Jean Riolan , și al XIX - lea lea de către anatomistul Blainville .
Mai recent, paleontologii au fost adesea popularizați drept „vânători de fosile”: o practică a amatorilor care este uneori practicată ilegal, posibil în detrimentul înregistrărilor fosilelor și a datelor științifice (săpături sălbatice, degradarea contextului fosilizat, nedeclararea „descoperirilor” ”, Furt din site-uri de săpături, trafic etc.) și care se datorează mult mediatizării expedițiilor lui Cope și Marsh în Statele Unite . Opera cinematografică Jurassic Park a contribuit, de asemenea, la popularizarea existenței paleohistologiei în ficțiunea modernă, concurând cu cealaltă sursă principală de fantezii „ fosile vii ” care sunt „ lumi pierdute ” și „învierea” speciilor dispărute.
(ro) „ O scară de timp moleculară a evoluției eucariote și creșterea vieții multicelulare complexe ” , pe bmcevolbiol.biomedcentral.com ,2004(accesat la 28 iulie 2020 ) .