Type | Faglig disiplin |
---|---|
Del av | Biologi , geologi |
Den Paleontology er vitenskapelig disiplin som studerer prosessen med fossilization ( taphonomy ) av levende ting mangler eller korrelasjon og datering av bergarter som inneholder dem ( biostratigrafi ). Ligger ved krysset av geologi og biologi , beskriver den utviklingen av den levende verden , relasjonene mellom dem og deres miljø ( paleoecology , utviklingen av biosfæren ), deres romlige fordeling og deres vandringer (paleo biogeografi ), utryddelse arter og fremveksten av nye, så vel som økosystemene der gamle organismer bodde. Blant dets mål er, i tillegg til rekonstruksjonen av levende vesener som har levd tidligere, studiet av deres opprinnelse, deres endringer over tid (evolusjon og fylogeni )
Den vitenskapen ble etablert i XVIII th århundre gjennom arbeidet til Georges Cuvier på komparativ anatomi og raskt utviklet XIX th århundre. Etter hvert som kunnskapen økte, ble paleontologi delt inn i paleobiologi , taphonomi og biokronologi . Det gir informasjon som er nødvendig for andre fagområder (studie av utviklingen av levende vesener , biostratigrafi , paleogeografi eller paleoklimatologi , blant andre).
Paleontologi gjør det mulig å forstå det biologiske mangfoldet og fordelingen av levende vesener på jorden ( biogeografi ) - før menneskelig inngripen - det har gitt viktige bevis for løsningen på to av de største vitenskapelige kontroversene i forrige århundre , utviklingen av levende vesener og kontinentaldrift , og med tanke på fremtiden vår, tilbyr den verktøy for å analysere hvordan klimaendringer kan påvirke biosfæren som helhet.
Ordet paleontologi kan deles i tre fra gammelgresk :
Det er derfor bokstavelig talt "vitenskap som studerer det eldgamle livet" og, mer presist, disiplinen som studerer de utdøde organismer som har etterlatt seg restene av kroppen på sedimentære grunner eller spor av deres aktiviteter. Disse restene eller sporene kalles fossiler .
Dette begrepet ble opprettet i 1822 av zoologen Henri Ducrotay de Blainville og diffundert i Europa av den britiske geologen Charles Lyell .
Ligger ved veikrysset mellom geologi og biologi , beskriver paleontologi evolusjonen i den levende verden , utryddelsen og utseendet til visse arter, samt økosystemene der gamle organismer bodde.
Paleontologi kan defineres som vitenskapen om fossiler. Det opprettholder nære forbindelser med geologi: dateringen av disse levningene av levende organismer er ofte basert på informasjon når det gjelder stratigrafi og analyse av sedimenter . I sin tur gjør paleontologi et viktig bidrag til forståelsen av historien til Jorden . Dermed er den geologiske tidsskalaen delt inn i enheter definert av tilstedeværende organismer, klimatiske hendelser etc. : epoker , perioder , epoker , gulv .
Paleontologi er også relatert til biologi. De to fagene deler studien av levende vesener, men jobber ikke med de samme dataene; paleontologi har kun tilgang til levende ting gjennom fossiler - biologiske arkiver - mens objektet for biologi er umiddelbare levende ting. En av de viktigste grunnleggerne av paleontologi, Georges Cuvier , var spesialist i komparativ anatomi , en gren av biologien; noe som får noen vitenskapshistorikere til å si at paleontologi ble født ut av biologi (snarere enn geologi). Biologi er brukt av paleontologer nylig, særlig i sammenheng med molekylær fylogenetikk , som sammenligner DNA og RNA fra moderne organismer for å rekonstruere "slektstrær" til deres "forfedre"; den brukes også til å estimere datoene for viktig evolusjonær utvikling , selv om denne tilnærmingen er kontroversiell på grunn av tvil om påliteligheten til den " molekylære klokken ". De to disipliner er mer generelt knyttet sammen fordi paleontologer ofte bruker observasjonen av karakterene som hersker i dag for å trekke konklusjoner om gårsdagens verdener: dette er aktualismens prinsipp .
Det er tre hovedformer for paleontologi:
Paleontologisk arbeid involverer vanligvis fire trinn:
Arbeid innen paleontologi utføres i samarbeid med arkeologisk forskning , når paleontologer (nærmere bestemt paleoanthropologer ) studerer menneskelige fossiler. Paleontologi identifiserer også dyre- eller plantefossiler på arkeologiske steder (mat, husdyr) og analyserer det moderne klimaet for områdets okkupasjon.
For å "få fossiler til å snakke" , låner paleontologi, en stort sett tverrfaglig vitenskap, ofte teknikker fra andre vitenskaper, inkludert kjemi , økologi , fysikk og matematikk. Dermed hjelper for eksempel de geokjemiske signaturene til bergarter med å datere utseendet på livet på jorden, og analyser av karbonisotopforhold kan identifisere klimaendringer og forklare store overganger som Perm-utryddelsen . Tekniske teknikker brukes til å analysere hvordan kroppene til gamle organismer kunne fungere, for eksempel Tyrannosaurus ' løpehastighet og bittkraft, eller Microraptors flymekanikk . Studien av de interne detaljene til fossiler bruker teknikken for røntgenmikrotomografi . Paleontologi, biologi, arkeologi og paleo- nevrobiologi er assosiert med studiet av endokraniale kast ( endokaster ) av arter knyttet til mennesket for å tydeliggjøre utviklingen av den menneskelige hjerne.
Paleontologi bidrar til astrobiologi , jakten på mulig liv på andre planeter, utvikling av modeller for hvordan livet kan ha dukket opp på jorden og tilveiebringelse av teknikker for å oppdage bevis for eksistensen av levende vesener.
Paleontologi har flere underdisipliner. Vertebrat paleontologi studerer fossilene til den første fisken, opp til de av de umiddelbare forfedrene til moderne pattedyr. Selv om mennesket er et av virveldyrene, blir dets studier betraktet som et eget felt, paleoanthropology , som syntetiserer kunnskap fra andre disipliner som antropologi og arkeologi . Paleontologien hos virvelløse dyr omhandler fossiler som bløtdyr , leddyr , ormer og pighuder . Den micropaleontology fokuserer på mikrofossiler . Mikrofossiler som ikke er mineraliserte, men organiske, som pollenkorn, sporer , er gjenstand for en egen underdisiplin, palynologi (eller paleopalynologi). Det paleobotaniske , som studerer fossile planter, er svært nær palynologien, men kjennetegnes av botaniske rester som det tar å protestere - ikke "støv" -anlegg, men forstenet treverk , kullet (fra forkulling av planter), inntrykk av blader i fjellet. Den fossilt spor tilegnet spor etter dyr (spor, Burrows ...), idet paléocoprologie til studiet av ekskrementer.
Paleontologi har diversifisert siden 1960 ved å delta i fundamentalt tverrfaglige tilnærminger som har blitt så mange nye og innbyrdes disipliner: paleoecology , paleoklimatologi , biostratigrafi , paleo- biogeografi osv
I stedet for å fokusere på individuelle organismer, undersøker paleoekologi interaksjonen mellom forskjellige eldgamle organismer, for eksempel deres næringskjeder , og interaksjonen med omgivelsene.
Paleoklimatologi, selv om det noen ganger betraktes som en underdisiplin av paleoekologi, fokuserer mer på historien til jordens klima og mekanismene som har modifisert det. Disse endringene kan være knyttet til evolusjonær utvikling, for eksempel den raske utvidelsen av landplanter under Devonian, som fjernet mer karbondioksid fra atmosfæren, reduserer drivhuseffekten og bidrar dermed til å bli isbre under karbon .
Den biostratigrafi , ved hjelp av fossiler for å bestemme den kronologiske rekkefølgen i hvilken steinene som dannes, er nyttig for paleontologists og geologer.
Paleo- biogeografi studerer den romlige fordeling av organismer; det er også knyttet til geologi. Den geografiske fordelingen av fossilene refererer faktisk til trekkbevegelser og gjør det mulig å vise forbindelser mellom øyer eller kontinenter.
Den taphonomy er en gren av paleontology som omhandler fossilization prosess, involverer spesielt biologisk nedbrytning , og etter nedgraving av kroppen, virkningene av diagenese .
Palynologi : Ballong pollenkorn sett under et lysmikroskop.
Paleoichnology : Ichnite (fossilt fotavtrykk ).
Paleobotany : Fern blad avtrykk.
Paleoecology : Bryozoa and Brachiopoda, ordovician.
Taphonomie : Perforeringer av svamper og innkapslede rør av serpulidae ormer på et moderne skall av Mercenaria fra North Carolina.
Fossiler av gamle organismer er generelt den mest avgjørende typen bevis i paleontologi. De vanligste fossilene er bein, skjell, tre. De har generelt en fragmentarisk karakter: de er for eksempel isolerte elementer av skjeletter, og noen ganger enkle spor (fotspor, gravhuller). Fossilisering er et sjeldent fenomen, og de fleste fossiliserte organismer har blitt ødelagt over tid av erosjon, eller av metamorfisme , og fossilregistreringen er derfor svært ufullstendig. Paleontologen må ta hensyn til skjevhetene i fossilregisteret: visse forskjellige miljøer er gunstigere enn andre for fossilisering; og organismer med et mineralisert skjelett som er mer sannsynlig å bli konservert, er derfor overrepresentert sammenlignet med myke kroppsorganismer. Så selv om det er over 30 fyller av levende dyr, har to tredjedeler aldri blitt funnet i fossil form.
Noen ganger bevarer de myke vevene uvanlige omgivelser, Lagerstätten . Selv Lagerstätten presenterer imidlertid et ufullstendig bilde av livet over geologisk tid, og flertallet av gamle levende organismer er sannsynligvis ikke representert der, fordi Lagerstätten er begrenset til en bestemt type miljø, de der de myke kroppene kan bevares veldig raskt av eksepsjonelle hendelser som ras , som resulterer i umiddelbar begravelse.
Å navngi grupper av organismer er helt klart viktig; misforståelser om navn kan føre til betydelige avvik i vitenskapelige tolkninger. Den seksualsystem , som vanligvis brukes til å klassifisere levende organismer, er full av problemer når det gjelder klassifisering av gamle organismer vesentlig forskjellig fra kjente organismer. Dermed er det noen ganger vanskelig å vite på hvilket nivå en nylig oppdaget gruppe skal plasseres, og å si om denne gruppen utgjør en slekt, en familie eller en ordre; i denne klassiske klassifiseringsmodusen , når en gruppe flyttes til et annet nivå, må den omdøpes.
Tetrapods |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Paleontologer bruker generelt tilnærminger basert på kladistikk , en metode for å bygge det evolusjonære "familietreet" til et sett med organismer. I følge kladistisk teori, hvis gruppe B og C har flere likheter med hverandre enn den ene har med gruppe A, så er B og C nærmere knyttet til hverandre enn den ene eller den andre med A. Karakterene som sammenlignes kan være anatomiske (som for eksempel tilstedeværelsen av en akkord ), eller molekylær (spesielt basert på konfrontasjon av DNA eller proteinsekvenser ). Resultatet av en vellykket analyse er et hierarki av klader - grupper som deler en felles forfader. Den kladistiske teknikken er feilbar, da noen egenskaper, som vinger , har utviklet seg mer enn en gang; analysen bør ta hensyn til muligheten for flere fremtoninger av visse egenskaper uavhengig i forskjellige linjer, et fenomen som kalles evolusjonær konvergens .
Et av målene med paleontologi er å rekonstruere evolusjonens historie . Målet er imidlertid ikke å oppdage den mellomliggende arten mellom to arter fordi det ikke er mellomledd-forfedre å finne, men strukturelle mellomledd å definere. Den Archeopteryx og fugler til den sekundære tidsalder, akkurat som fisken med lungene for eksempel, er strukturelle mellomledd. Sannsynlighetene for å finne "de virkelige forfedrene" til slektsforskningskjeder er minimale i paleontologi. Man er "fornøyd" med strukturelle mellommenn for å bekrefte eller ugyldiggjøre "slektsmodeller" .
Noen eksempler på evolusjonære historier:
Paleontologi søker å spore utviklingen av levende vesener, noe som innebærer å lokalisere dem kronologisk. Til dags dato kan paleontologer stole på stratigrafi , vitenskapen om å tyde rekkefølgen av sedimentære lag. Bergarter danner vanligvis horisontale lag, hvor hvert lag er nyere enn det det dekker. Hvis en fossil dukker opp mellom to lag hvis aldre er kjent, må fossilens alder være mellom disse to kjente aldrene. Steinsekvensene er imidlertid ikke kontinuerlige, og kan avbrytes av feil eller perioder med erosjon . Fossiler av arter som har levd i et relativt kort intervall kan da brukes til å korrelere isolerte bergarter: denne teknikken kalles biostratigrafi . For eksempel levde conodont Eoplacognathus pseudoplanus i den mellomordoviske perioden . Hvis bergarter av ukjent alder er igjen av E. Pseudoplanus , trekker vi ut at de må stamme fra middelordovikeren. For å være nyttig må en god stratigrafisk fossil distribueres over flere regioner i verden og tilhøre en art som har levd i kort tid. Stratigrafi og biostratigrafi kan bare gi relativ datering (A før B), som ofte er tilstrekkelig for å studere evolusjon.
Senger som bevarer fossiler, mangler vanligvis de radioaktive elementene som er nødvendige for radiometrisk datering . Denne teknikken er den eneste måten å bestemme den absolutte alderen på bergarter over 50 millioner år gamle; det kan være nøyaktig til 0,5% eller enda mer. Prinsippet for radiometrisk datering er enkelt: forfallshastighetene til forskjellige radioaktive elementer er kjent, og dermed er forholdet mellom det radioaktive elementet og det elementet det forfaller i, viser hvor lenge det radioaktive elementet er innlemmet i. I fjellet. Radioaktive elementer er bare vanlige i bergarter av vulkansk opprinnelse ; de eneste steinene som inneholder fossiler som kan dateres radiometrisk, er derfor lagene av vulkansk aske.
Forhold i slektstreet kan også være med på å bestemme datoen for slektsstart. Det er mulig å estimere hvor lenge to levende klader har gått fra hverandre - dvs. omtrent hvor lenge deres siste felles forfader må ha levd - ved å anta at DNA- mutasjoner akkumuleres med en hastighetskonstant. Disse " molekylære klokkene " er imidlertid feilbare, og gir bare veldig grov "timing".
Paleontologi sporer den evolusjonære historien til levende ting, som dateres tilbake til 3,4 milliarder år, kanskje 3,7 milliarder år, eller enda lenger ifølge noen forskere - Jorden på sin side ble dannet der 4,5 milliarder år gammel. De eldste fossilene er ofte kontroversielle, og det settes spørsmålstegn ved deres biologiske opprinnelse, men vitenskapelige sirkler innrømmer ganske generelt at australske stromatolitter , som dateres tilbake til 3,4 milliarder år, som skyldes metabolsk aktivitet av bakteriekolonier , er det eldste beviset på livet. I følge teorien om panspermi ville livet på jorden ha blitt "sådd" av meteoritter , men de fleste nåværende forskere mener at livet oppsto på jorden og ikke ved overføring av levende organismer gjennom rommet.
I omtrent 2 milliarder år har mikrobielle matter , flerlags kolonier av forskjellige bakterier , vært den dominerende livsformen på jorden. Utviklingen av oksygenert fotosyntese har gjort det mulig for dem å spille en viktig rolle i oksygeneringen av atmosfæren i omtrent 2,4 milliarder år. Denne atmosfæreendringen har økt deres effektivitet som grobunn for evolusjon. Mens eukaryoter , celler med komplekse indre strukturer, kan ha vært til stede tidligere, akselererte evolusjonen deres da de fikk muligheten til å transformere oksygen til en kraftig kilde til metabolsk energi. Denne innovasjonen kan komme fra primitive eukaryoter som fanger oksygenmatede bakterier og forvandler dem til organeller kalt mitokondrier . Det første beviset for eksistensen av komplekse eukaryoter med organeller (som mitokondrier) dateres tilbake til 1,85 milliarder år siden.
De første fossilene av flercellede organismer (sammensatt av eukaryote celler) er Gabonionta , som dateres tilbake til 2,1 milliarder år. Spesialiseringen av celler i å utføre forskjellige funksjoner vises først for 1,43 milliarder år siden med en mulig sopp, og for 1,2 milliarder år siden med sannsynligvis en rødalge.
De tidligste kjente dyrene er cnidariere fra rundt 580 millioner år siden, men forskere sier at de må ha kommet fra tidligere dyr. De tidligste dyrefossilene er sjeldne fordi de ikke utviklet harde mineraliserte og lett fossiliserte deler før for rundt 548 millioner år siden. De første bilateriske dyrene med moderne utseende vises i Nedre Kambrium . Det er en langvarig debatt om den kambriumeksplosjonen virkelig var en veldig rask periode med evolusjonær eksperimentering; ifølge andre hypoteser ville dyrene med moderne utseende ha begynt å utvikle seg tidligere, men fossilene til deres forløpere har ennå ikke blitt oppdaget. Virvelløse dyr forble en mindre gruppe frem til Øvre Ordovicien .
Paleontologer rekonstruerer, fra fossiler og ved metodene for komparativ anatomi innviet av Georges Cuvier , morfologien til utdøde planter og dyr. Den palynologi tillater dem å rekonstituere flora, den ichnology - reise, proteser og coprolites - dietter, diverse andre indekser - de klima ... men når dette er etablert, håndverkere, illustratører, lydteknikere eller filmskapere må “gi liv” den rekonstruksjoner. Deres rolle er veldig viktig, prestasjonene deres markerte fantasien, vekket kall, tillot finansiering av ekspedisjoner. Fra XIX th århundre, London, rekonstruksjoner av Crystal Palace har opprettet en mani for dinosaurer, og artist utsikt over forhistoriske arter, mangefargede eller ikke, ofte stå ved inngangen til museer Paleontologisk yrke (som foran galleriet av paleontologi og komparativ anatomi av National Museum of Natural History , i Paris) eller illustrerer interiøret (som i Museum of Natural History i London ).
Generelt gir ikke fossilene en indikasjon på fargene , og disse kan bare forestilles med eksemplet på de nåværende levende vesener som okkuperer homologe miljøer og har en lignende etologi . Det er det samme for lydene: hvis, unntaksvis, visse hadrosaurskaller i toppene som luft har blitt blåst over, har vært i stand til å produsere en rekke lyder , vil rytmen og harmonien forbli for alltid ukjent: der igjen, man forestiller seg dem i henhold til lydene som produseres av de nåværende beslektede dyrene (man bør dessuten representere dinosaurene som heller hveser som fugler, enn å brøler som løver eller klager som storfe). Rekonstruksjonene (eller "rekonstruksjonene") er derfor per paleontologiske per definisjon, og vi må advare publikum, delvis formet , siden selv i sjeldne tilfeller av bevaring i rav eller is , blir organismen spesielt nedbrutt. På kromatisk nivå ; Dette er i kraft av fakta, kunstneres synspunkter, men synspunkter som, for å holde seg innenfor grensene for det som forskere tillater på det tidspunktet de ble produsert, må nødvendigvis inspireres av andre bilder som allerede er vitenskapelig validert i spesialiserte publikasjoner. Hvis vi ikke forstår denne prosessen med " restitutiv antagelse ", kan vi bare betrakte som "unøyaktige" eller "krenke noen opphavsrett ", den totale kunstnerens synspunkter, syntetiske bilder, eksisterende rekonstruksjoner og paleontologi vil bli avskåret fra alle dens "allmennhet" ikonografi, inkludert verk fra mestere som Mauricio Antón , Alain Bénéteau, Dimitri Bogdanov, Zdeněk Burian , Heinrich Harder , Charles R. Knight eller Édouard Riou , de eneste som slipper unna denne "ryddingen" i de strengt vitenskapelige illustrasjonene av de spesialiserte artiklene.
Så lenge illustratører, håndverkere eller filmskapere overholder indikasjonene fra paleontologer, er den paleontologiske rekonstruksjonen en enkel dokumentasjonsrepresentasjon, innrammet av den vitenskapelige prosessen, og som kun tar sikte på en representasjon så realistisk som mulig og begrenser personlig kreativitet. Men denne representasjonen kan gå utover det dokumentariske rammeverket og deretter gå inn i kunstens domene , oftest innen science fiction (som boken og filmen Jurassic Park ) eller i " heroisk fantasi " (slik som boken og. Dinotopia- serien ) .
I sine forelesninger og intervjuer understreker Guillaume Lecointre at mange gamle myter kan ha dukket opp som et resultat av paleontologiske eller andre observasjoner, men uten vitenskapelig analyse:
I denne forstand kan studiet av mytologi i forhold til paleontologi noen ganger føre forskere til nye funn av fossiler, noen ganger til og med allerede i samling i et vitenskapelig etablissement, som i tilfelle Léonard Ginsburg som i 1984, i gamle samlinger, fant en kasse inneholder fossiler av store dimensjoner, en showman av XVIII th århundre presenteres gjennom Frankrike som " bein av den gigantiske Theutobocus , kongen av germanere , drept av Marius i slaget ved Aix i Provence “: han identifiserer en tann som er at av en Dinothere , en savnet elefant. Den gigantiske myten Theutobocus som ble sendt i XVI - tallet av Mazuyer-kirurgen i Beaurepaire, og David Bertrand eller Chenevier, notarius, ble fordømt til XVII - tallet av en annen kirurg, Jean Riolan , og XIX - tallet av anatomisten Blainville .
Mer nylig har paleontologer ofte blitt popularisert som "fossile jegere": en praksis med amatører som noen ganger praktiseres ulovlig, muligens til skade for fossile poster og vitenskapelige data (villgraving, nedbrytning av den fossiliserte konteksten, ikke-erklæring om "funn ”, Tyveri fra utgravningssteder, menneskehandel osv.), Og som skylder mye mediedekning av Cope og Marshs ekspedisjoner til USA . Det kinematografiske verket Jurassic Park har også bidratt til å popularisere eksistensen av paleohistologi i fiksjon moderne, og konkurrerer med den andre hovedkilden til fantasier om " levende fossiler " som er " tapte verdener " og "oppstandelsen" av utdøde arter.
(en) “ En molekylær tidsskala for eukaryote evolusjon og fremveksten av komplekse flercellulære liv ” , på bmcevolbiol.biomedcentral.com ,2004(åpnet 28. juli 2020 ) .