PALEONTOLOGIJA

Pripremio: Dr Gordana Jovanović

Otkrivanje prošlosti

Fosili kao naučni putokazi

Skoro svaki novi pronalazak fosila daje ideju za preispitivanje prethodnih zaključaka o prošlosti naše planete. Pošto se u proteklih nekoliko stotina miliona godina dogodilo više masovnih izumiranja živog sveta posle kojih su nastajali novi oblici života, naučnici su počeli da pro u čavaju i mehanizme koji su doveli do ovih pojava. Kao što je važno utvrditi šta je izazavalo veliku smrtnost džinovskih dinosaurusa, važno je utvrditi i procese kojima su evoluirali i sačuvali se svi do sada pronađeni organizmi.

Evolucija je nauka zasnovana na činjenicama i omogućava nam da razumemo razvoj života na Zemlji. Ona pokušava da objasni kako su od jednih nastajale druge vrste, objašnjava i sličnosti i razlike između pojedinih organizama, kako fosilnih tako i današnjih . Međutim, u fosilnim nalazima postoje mnoge praznine, tj. nisu pronađene očekivane prelazne vrste između starijih i mlađih oblika što onemogućava da se u potpunosti sagledaju evolutivni tokovi.

Fosili koji su ključni dokazi o izumrlim svetovima često se sačuvaju samo u vidu fragmenata, mnogi još uvek nisu proučeni, a veliki broj se nalazi zatrpan u stenama. Nedostatak ili nepoznavanje nekih taksona (vrsta, rodova, familija, red, klasa i dr. ) utiče na lošu procenu paleobiodiverziteta, zbog čega naša slika o izgledu nekih bića i događajima iz geološke prošlosti ponekad može biti netačna. To se naročito odnosi na organizme sa jednostavnim unutrašnjim skeletima koji predstavljaju samo male delove njihove ukupne morfologije i na osnovu njih se ne može ustanoviti celokupan izgled životinje. Jedan od primera su belemniti (izumrla grupa mezozojskih glavonožaca, sa unutrašnjim skeletom u obliku metka). Zato je vrlo moguće da je u mezozoiku živeo mnogo veći broj vrsta belemnita na bilo kom stratigrafskom nivou nego što je do sada konstatovano.

Pretpostavljen izgled belemnita

Sa razvojem drugih naučnih disciplina nastalo je veoma burno vreme za paleontologiju pa se nove vrste nalaze skoro svakodnevno. Nalazak novih vrsta se mora publikovati prema pravilima zoološke nomenklature, zbog čega se ponekad postavljaju pitanja: šta je to paleontološka vrsta, kako su nastajale nove vrste u prošlosti Zemlje, u čemu su problemi u definisanju paleontološke i biološke vrste?

Šta je to paleontološka vrsta?

Fosili najbolje ilustruju e voluciju i izumiranje organizama, ali na osnovu fosilnih nalaza se ne može precizno utvrditi kako od jedne vrste nastaje druga. Pošto se koncept biološke vrste definiše na osnovu postojanja reproduktivne izolacije i ne može se primen i ti na fosilne ostatke, olako se ponekad izvodi zaključak da fosili nisu pouzdani kad se govori o specijaciji.

Skelet belemnita iz jurskih sedimenata istočne Srbije

Proces nastajanja novih vrsta zove se specijacija, a rezultat specijacije je povećanje raznovrsnosti biljnog i životinjskog sveta. Procesi specijacija se suviše sporo odvijaju da bi se mogli direktno posmatrati, a stalna reproduktivna izolacija se može utvrditi samo sa vremenske distance. Da bi fosilni organizmi bili pogodni za proučavanje specijacija, moraju biti očuvani u velikom broju iz svih vremenskih inetervala tokom kojih se dogodila specijacija. Paleontolog pri tome mora da prouči stepen očuvanosti materijala, varijabilnost oblika, ontogenetske i sezonske promene , seksualni dimorfizam i dr. Međutim, pošto svi organizmi nisu podjednako sačuvani u fosilnom zapisu, morfološke razlike izumeđu pojedinih vrsta i njihovih predaka se ne mogu lako utvrditi. Od oko 35 poznatih glavnih grupa životinja, u fosilnom obliku su sačuvani predstavnici iz 9 grupa . Zato je proučavanje nastajanja paleontoloških vrsta veoma komplikovan proces. Najviše podataka o specijacijama postoji za planktonske organizme, morske školjke, puževe , briozoe, korale i druge beskičmenjake zato što su bolje sačuvani u fosilnom obliku u odnosu na biljke i sisare.

Da bi se saznalo šta se sve dešavalo sa živim svetom naše planete, prikupljaju se i upoređuju svi raspoloživi podaci. Pri određivanju vrsta postoji osnovna pretpostavka da su današnje i fosilne vrste po filogenetskim i morfološkim karakteristikama na neki način iste. Geološki mlađe primerke koji imaju rođake u današnjem svetu je lakše uporediti i odrediti kojim vrstama pripadaju, ali mnogo šta se može zakomplikovati kada fosili nemaju srodnike među današnjim or g anizmima. Određivanje vrsta iz starijih geoloških razdoblja je zbog toga mnogo teže.

Nestajanje starijih i nastajanje kasnijih , mlađih taksona se može pratiti kroz smenu geoloških razdoblja zahvaljujući tome što su se način nastajanja i morfologija novih taksona menjali tokom vremena. Nove vrste mogu nastati veoma brzo (kroz smenu nekoliko generacija) ili sporo, tokom izuzetno dugih vremenskih perioda (milion im a godina). Sporim načinom specijacije su nastale reliktne vrste, tj. organizmi koji se skoro ne razlikuju od svojih predaka kao na primer drvo Gingko biloba , riba Latimeria i dr.

Najstarije drvo

Priča o životu najstarijeg drveta na Zemlji koje je poštovano zbog svoje lepote i dugovečnosti je priča o vrsti Gingko biloba . Smatraju ga "živim fosilom" jer je ostao skoro nepromenjen milionima godina. Najstariji fosili Gingko pojavljuju se u stenama perioda perma, nastalim pre oko 280 miliona godina, mnogo pre nego što su se pojavili prvi dinosaurusi i cvetnice. Kada su u jurskoj periodi dinosaurusi dostigli vrhunac u razvoju, bilo je mnogo vrsta ovog drveta. Pre oko 135 miliona godina, u krednoj periodi, kada su se pojavile prve cvetnice ali pre nego što su dinosaurusi nestali, mnoge vrste roda Gingko su počele da izumiru. U tercijaru, od pre oko 63 do 13 miliona godina, ostalo je samo nekoliko vrsta roda Ginkgo .

Danas postoji samo jedna vrsta. Kao vrlo primitivna biljka, nastala je i uspela da preživi u periodu kada je Zemljina atmosfera zbog mnogih vulkanskih erupcija bila verovtno više zagađena sumporom nego što je danas. Gingko danas ima i ulogu u prečiščavanju vazduha. Milioni stanovnika u mnogim gradovima sveta gaje ovo drvo pre svega zbog izgleda, lepih i elegantnih listova, a mnogi smatraju da njegovi plodovi, inače neprijatnog mirisa, imaju lekovita svojstva. Gingko je pravi primer da se pokaže kako ljudi mogu da pomognu nekoj vrsti da preživi.

Riba kao četvoronožac

Coelacanth - fosilna riba iz devona

Za određivanje današnjih novih vrsta sve češće se koristi deoksiribonukleinska kiselina (DNK). Fosilni zapis, u zavisnosti od starosti fosila i uslova u kojima je sačuvan, takođe može sadrž at i drevnu deoksiribonukleinsku kiselinu koja omogućava analize gena izumrlih vrsta radi što peciznijeg određivanja kojem taksonu određeni fosil pripada i gde je njegovo mesto u evolutivnom nizu. Proučavajući gene današnje ribe Latimeria chalumnae iz porodice Coelacanthidae , naučnici su došli do novih otkrića koja se odnose na početak evolucije kopnenih četvoronožaca. Latimeria je jed i ni živi predstavnik riba Actinistia , iz grupe Sarcoptherigia koja postoji još iz devona, pre oko 300 mil . godina kada su bile mnogo raznovrsnije. Smatralo se da Latimeria pripada organizmima koji su u kasnom devonu prvi stekli sposobnost da iz života u vodi pređu na život na kopnu. Verovalo se da je ova grupa izumrla pre oko 70 miliona godina, sve dok na obalama Afrike nije nađena današnja vrsta Latimeria chalumnae, koja im je po morfologiji veoma slična. Zbog drevnog izgleda su je nazvali "živim fosilom". L atimeria ima jedinstven način plivanja među ribama, tj. pokreti peraja su joj slični pokretima udova kod četvoronožaca. Genetičke analize su pokazale da su geni u ovoj životinji evoluirali znatno sporije nego kod drugih riba i kopnenih kičmenjaka, zbog čega je zadržala izgled sličan ribama iz devona . Ova proučavanja su pokazala da zapravo druge grupe riba, plućašice ili dvodihalice a ne Coelacanth idae imaju više zajedničkih gena sa kopnenim životinjama. Latimeria nije živi fosil, ona je živi organizam, ali se retko nalazi .

Nakon pronalaska, novoj vrsti je potrebno dati ime, čak i kada nije dobro očuvana, što ponekad može izazvati dodatne probleme u taksonomiji, odnosno u klasifikaciji novopronađenog organizma . Za razliku od biološke vrste, za identifikaciju i najpreciznija merenja osobina kod fosilnih organizama morfologija ima najvažniju ulogu. Proučavanje i poređenje živih organizama sa predstavnicima fosila nam govori da morfološke razlike mogu biti dobar pokazatelj genetičkih razlika i moguće g postojanja reproduktivnih izolacija .

Stratigrafski stub - grafički prikaz smene organizama i sedimenata na Zemlji

Postoje i primeri kada su fosili odlično očuvani pa se detalji jasno zapažaju kao na pr. struktura krila kod fosilnih insekata u ćil i baru, koja se pouzdano mogu uporediti sa današnjim rođacima (na pr, pčela, pauk, mrav i dr.). Dakle, isti koncept i kriterijumi za utvrđivanje vrsta mogu se koristiti u entomologiji i paleoento mo logiji. S druge strane, problemi u davanju imena vrsti mogu nastati kada se različiti delovi istog organizma nađu rastureni u steni. Dešavalo se čak da su organi iste biljke dobijali imena različitih rodova (za koren jedno ime, za lišće drugo itd).

Pogled u prošlost, ali vertikalno

Ponekad dobijene naučne činjenice mogu da liče na naučno-fantasične slagalice, kao što je utvrđivanje i pomeranje granica između pojedinih vremenskih razdoblja na osnovu fosila, ili praćenje rasprostranjenja i promena taksona kroz vreme. Ovi podaci su publikovani u velikom broju radova sa grafičkim prikazima stratigrafskih stubova. To su priče o geološkim slojevima koji se smenjuju od najstarijih, prikazanih u donjem delu stuba, do najmlađih, prikazanih u gornjem delu stuba. Ovi stubovi prikazuju hronološki redosled događaja nekog proučavanog prostora. Kao takvi se ne mogu nigde direktno videti na terenu, već su odraz celokupnog rada i znanja geologa.

Stratigrafski stub se dobija korišćenjem podataka i zaključaka dobijenih na terenu i zapažanjima iz bušotina. Mogu predstavljajati veće ili manje površine terena i kraće ili duže vremenske periode. Sve zabeležene odlike i promene tipova stena, njihovu debljinu i vrste fosila koji su u njima sačuvani geolozi iskoriste da na ilustrativan način , u vidu vertikalnih kolona prikažu građu nekog terena. Geolozi su praktično prinuđeni da između ostalog gledaju i "vertikalno".

Vrste su izumirale određenom kontinuiranom stopom, ili naglo u pojedinim periodima , što je nazvano masovno izumiranje (na primer, na granicama perma i trijasa, krede i tercijara). Prvi oblik nestajanja vrsta ili drugih taksona zove se pozadinsko izumiranje koje je zasnovano na promenama u adaptivnoj vrednosti jedne populacije (evolutivni uspeh u preživljavanju i razmnožavanju), a masovno izumiranje predstavlja nestajanje organizama bez obzira na njihovu adaptivnu vrednost. Masovno izumiranje podrazumeva izuzetno visoku stopu nestanka većeg broja viših taksona (rodova, familija, klasa i dr.) tokom relativno kratkih vremenskih intervala. Milioni fosilizovanih primeraka različitih grupa organizama širom planete svedoče o izuzetno siromašnom ili izuzetno bogatom životu na njoj u pojedinim periodima, izumiranjima, promenama i redosledu događaja. Paleontolozi su odredili brojne paleontološke taksone iz svih razdoblja planete, sve više je i podataka o nastanku prvobitnog života. Na osnovu fosila je, između ostalog, geološka prošlost Zemlje podeljena na veće ili manje vremenske intervale. Ovi fosili su nezamenjivi u formiranju slagalica koje objašnjavaju razvoj života na Zemlji.

Dr Gordana Jovanović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"