Палеоботаника - это наука об ископаемых растительных остатках. практическое значение палеонтологии

Ископаемые группы растений

Ось (ветвь) Lycopod из среднего девона штата Висконсин .

Стигмария , распространенный корень ископаемого дерева. Верхний карбон северо-востока Огайо .

Внешняя пресс — форма лепидодендрона из верхнего карбона в Огайо .

Некоторые растения остались почти неизменными на протяжении всей геологической временной шкалы Земли. Хвощи появились в позднем девоне, ранние папоротники — в период Миссисипи , хвойные — в Пенсильвании . Некоторые доисторические растения — те же самые, что и сегодня, и, таким образом, являются живыми ископаемыми , например, Ginkgo biloba и Sciadopitys verticillata . Другие растения радикально изменились или вымерли.

Примеры доисторических растений:

Араукария мирабилис
Археоптерис
Каламиты
Dillhoffia
Глоссоптерис
Hymenaea protera
Nelumbo aureavallis
Пахиптерис
Палеораф
Пелтандра примаева
Протосальвиния
Троходендрон наста

Известные палеоботаники

Эдвард В. Берри (1875–1945), палеоэкология и фитогеография
Уильям Гилберт Чалонер (1928–2016)
Изабель Куксон (1893–1973), ранние сосудистые растения, палинология
Дайан Эдвардс (1942–), колонизация земли ранними наземными флорами
Томас Максвелл Харрис (1903–1983), Мезозойские растения Земли Джеймсон (Гренландия) и Йоркшира.
Роберт Кидстон (1852–1924), ранние наземные растения, девонские и каменноугольные флоры и их использование в стратиграфии.
Этель Ида Санборн (1883–1952), вымершая флора Орегона и западных Соединенных Штатов
Бирбал Сахни (1891–1949), Пересмотр растений индийской гондваны
Данкинфилд Генри Скотт (1854–1934), анализ структур ископаемых растений
Константин фон Эттингсгаузен (1826–1897), третичные флоры
Каспар Мария фон Штернберг (1761–1838), «отец палеоботаники»
Франц Унгер (1800–1870), пионер физиологии растений, фитотомии и почвоведения.
Джек А. Вулф (1936–2005), Третичный палеоклимат западной части Северной Америки.
Гилберт Артур Лейсман (1924–1996), известный своими работами по ликофитам каменноугольного периода центральной Северной Америки.

Описание науки

Палеоботаника – это часть палеонтологии: науки, изучающей вымершие организмы. Также можно встретить название фитопалеонтология. Предметом ее изучения является мир флоры прошлых эпох. К числу основных задач этой отрасли знания относятся:

Исследование останков ископаемых организмов для выявления особенностей их внешнего вида и внутреннего строения.
Составление систематики вымерших представителей растительного мира, их классификация.
Изучение их эволюции и развития от эпохи к эпохе.
Анализ того, как и по каким причинам проходила смена одного растительного сообщества другим.

Итак, вымершие растения – это основной предмет изучения палеоботаники.

Подборка интересных фактов

Несмотря на то что науке приходится иметь дело с очень небольшим количеством материала, ведь растения, в отличие от животных практически полностью разрушаются из-за гниения, ее открытия поражают. Предлагаем ознакомиться с подборкой полезных и интересных фактов из палеоботаники:

Первые ископаемые представители фауны относятся к докембрию. Им более 500 млн лет.
Наука палеоботаника как отдельная отрасль знаний сформировалась в 1828 году. Именно тогда свет увидела работа Адольфа Теодора Браньяра, в которой французский ботаник попытался дать первую в мире единую классификацию ископаемых и современных растений.
Водоросли ведут свою историю с эпохи протерозоя.
В древности существовали папоротники, которые размножались не спорами, как современные, а семенами. Их было настолько много, что саму эпоху нередко именуют «век папоротников».

Изучая эту науку, можно узнать много нового о жизни и особенностях древних растений, которые отличались от известных нам представителей фауны.

Значение

В чем состоит практическое значение палеоботаники? Благодаря сведениям, полученным в ходе изучения отпечатков или остатков ископаемых растений, современные исследователи делают более-менее точные выводы о возрасте ландшафтов. Помимо этого, исследование окаменелостей позволяет понять эволюционный путь, который прошли растения, выяснить возраст каждого вида, разобраться в вопросе общности происхождения, что оказывает бесценную помощь современной ботанике.

Именно эта наука помогает в разведке и поиске полезных ископаемых. Важна палеоботаника и в изучении проблем климата: сопоставляя данные прошлых эпох, исследователи могут делать прогноз современного развития климата, построить компьютерные модели погоды и даже предсказать глобальное потепление.

Палеоботаника – важнейшая отрасль знаний, которая позволяет не только погрузиться в мир прошлого, но и ответить на ряд вполне современных вопросов. Поэтому она обладает безусловным практическим значением.

Обзор палеоботанической записи

Макроскопические остатки истинных сосудистых растений , которые впервые обнаружены в ископаемом записи во время силурийского периода в палеозойской эре. Некоторые дисперсные, фрагментарные окаменелости спорного сродства, в первую очередь споры и кутикулы , были найдены в породах от ордовика периода в Омане , и , как полагают, происходит от печеночников — или мхом -grade ископаемых растений ( ).

Неполированный образец руки нижнего девона Rhynie Chert из Шотландии

Важным местонахождением окаменелостей ранних наземных растений является Райни Черт , обнаруженный за пределами деревни Райни в Шотландии . Кремни Рини — это месторождение агломерата ( горячего источника ) раннего девона, состоящее в основном из кремнезема . Это исключительное благодаря его сохранению нескольких кладов растений, от мхов и lycophytes до более необычных, проблемных форм. Многие ископаемые животные, в том числе членистоногие и паукообразные , также встречаются в Райни Черте, и это дает уникальное окно в историю ранней земной жизни.

Растительного происхождения макрофоссилии стали распространенными в позднем девоне и включают древесные стволы, ветви и корни . Самое раннее дерево считалось, что Archaeopteris , который носит простой, папоротник -как листья спирально расположены на ветвях вершине хвойное -как ствола ( ), хотя в настоящее время известно, что недавно обнаруженный Wattieza .

Широко распространенные отложения угольных болот в Северной Америке и Европе в течение каменноугольного периода содержат множество окаменелостей, содержащих древовидных ликоподов до 30 метров высотой, многочисленные семенные растения , такие как хвойные деревья и семенные папоротники , а также бесчисленное количество более мелких травянистых растений.

Покрытосеменные ( цветковые растения ) появились в мезозое , а пыльца и листья цветковых растений впервые появились в раннем меловом периоде , примерно 130 миллионов лет назад.

Значение растений для природы и человека

Без растений была бы невозможной жизнь животных, грибов и человека. Они улавливают солнечную энергию, превращая её в энергию химических связей и передавая по цепи питания. Таким образом растения обеспечивают энергетическую связь между Солнцем и Землёй

На космическую роль растений впервые обратил внимание русский учёный К.А. Тимирязев, назвав их «консервом солнечных лучей»

Животные, грибы, многие прокариоты и человек получают органические вещества непосредственно из растений или по цепи питания через другие организмы.

Рис. 10. Космическая роль растений

Биосфера (область распространения жизни) вообще появилась на Земле благодаря фотосинтезу. Растения и некоторые другие организмы улавливают углекислый газ и разлагают воду с выделением кислорода. Из-за этого на планете постепенно накопился кислород. Он служит причиной разрушения (окисления) горных пород, что способствует образованию почв и накоплению минеральных веществ нужных для питания растений. Благодаря кислороду у земли появился озоновый экран.

Рис. 11. Хвойный лес

Растения служат важнейшей составляющей почвы и главными её защитниками. В процессе жизни они поглощают из почвы и испаряют в атмосферу большое количество воды. При вырубании лесов и потраве полей вода, попадающая в почву, стекает и способствует её разрушению (эрозии). Леса экваториального пояса смягчают климат за счёт испарения воды. Растения – это укрытия и места обитания животных.

Человек использует растения с доисторических времён, ещё с тех пор, когда основой его существования было собирательство. Они давали людям продукты питания, материал для изготовления орудий труда и постройки жилищ, топливо и лекарства.

В неолите (VIII – III тыс. до н. э.) человек стал возделывать землю и выращивать растения. Земледелие появилось независимо в нескольких центрах: в Юго-Восточной и Передней Азии, в Средиземноморье, в долине Нила, в Центральной и Южной Америке. Человек научился выращивать и собирать урожаи наиболее ценных для себя культур. В результате отбора появлялись продуктивные сорта растений. В настоящее время существует около 1500 сортов культурных растений. Большие площади заняты зерновыми культурами, первое место в рационе населения Земли занимает рис, второе – кукуруза, третье – пшеница, меньшее значение имеют ячмень, овёс, рожь, просо. В культуре много овощных, плодовых, пряных, бобовых, кормовых, технических и декоративных растений.

Важное значение для человека имеют и естественные растительные сообщества: леса, луга, степи, тундры и др. Древесные породы дают человеку материал для изготовления бумаги, мебели, построек, деталей транспорта

Важны лесные ресурсы: ягоды, грибы, орехи, лекарственные растения.

В медицинских целях растения использовались издавна. Само развитие ботаники связано с развитием медицины. Учёные, внесшие вклад в развитие ботаники известны и созданием травников, где они описывают основные лечебные свойства представителей флоры. Первые ботанические сады назывались «аптекарскими». Сегодня официальная медицина использует в своей практике более 200 видов растений, а народная до 3000.

Рис. 12. Ботанический сад Сингапура

Связь с другими науками

Палеоботаника – это отрасль знаний, представитель цикла естественных наук, которая тесно взаимосвязана с другими. Так, налицо ее взаимодействие с геологией. Именно данные ботанической палеонтологии помогают геологам определить возраст тех или иных отложений пород, установить условия их образования, что позволяет определиться с направлениями поиска полезных ископаемых. Наука взаимодействует также с биологией, давая объяснение многим эволюционным процессам у растений, предоставляет информацию о том, как выглядели и из каких органов состояли предки нынешних представителей фауны, как они были распространены на суше в различные геологические эпохи.

Помимо этого, уникальная наука связана с некоторыми иными дисциплинами:

литологией — наукой о происхождении осадочных пород;
стратиграфией — определение возраста вулканических и осадочных пород;
палеоклиматологией — изучение климата древних эпох;
тектоникой — анализ строения земной коры.

Особенности профессии

Палеонтология как научная дисциплина она возникла около 200 лет назад, хотя окаменелые останки животных привлекали внимание людей ещё в глубокой древности. Палеонтология – раздел геологии (науки о земле), однако по объекту исследования она ближе к биологическим наукам, так как изучает все возможные проявления жизни геологическом прошлом

Палеонтология – раздел геологии (науки о земле), однако по объекту исследования она ближе к биологическим наукам, так как изучает все возможные проявления жизни геологическом прошлом.

Разные разделы палеонтологии изучают:

палеозоология – древние останки позвоночных и беспозвоночных животных (в том числе насекомых);
палеоботаника – ископаемые водоросли, пыльцу и споры (палеопалинология), семена (палеокарпология) древних растений и др.;
палеомикология – ископаемые остатков грибов;
микропалеонтология– древние микроорганизмы;
палеобиогеография – закономерности географического распространения ископаемых организмов;
тафономия – закономерности процессов захоронения (образования местонахождений) ископаемых остатков организмов;
палеоэкология – связи организмов прошлого друг с другом и с окружающей средой и др.

Палеонтолог – очень редкая профессия и несколько «не от мира сего». Многие выдающиеся палеонтологи, вероятно, вполне комфортно чувствовали бы себя в болотах девонского периода или в хвойных лесах – карбонового.

К сожалению, человек живет недостаточно долго, чтобы непосредственно наблюдать процесс эволюции. Поэтому для понимания того, как происходит эволюция и каковы её причины, приходится восстанавливать ее по кусочкам, откапывая их из недр земли.

Палеонтолог пытается выстроить целостную картину мира прошлого. Он собирает своего рода пазлы, где каждый ископаемый элемент занимает своё место.

И так же, как знание истории помогает нам понимать современные события в политике, знание естественной истории объясняет многие явления в животном и растительном мире.

Данные, накопленные палеонтологами, играли важную роль в датировке различных геологических событий, в создании теории эволюции Чарльза Дарвина и теории дрейфа континентов Альфреда Вегенера.

Современная эволюционная палеонтология была основана Владимиром Ковалевским. Его исследования подтвердили мысль Дарвина, что животные не всегда были такими, как теперь, их современный облик складывался в процессе эволюции.

В наши дни большую роль играют возможности генетики. Генетическая связь между отдельными организмами позволила выстроить некоторые генетические линии, связанные друг с другом переходными видами

Важные качества

Как и для любого ученого, для палеонтолога необходимо иметь способности к анализу, сравнению и обобщению

Кроме того, важно быть терпеливым в кропотливой работе. Нередко от ученых требуется незаурядное воображение, поскольку палеонтологам больше, чем кому-либо приходится сталкиваться с явлениями, не имеющими аналогов в современности

Можете ли вы представить себе животное, представлявшее собой гофрированную мембрану, похожую на картонку от яиц?

Для палеонтологов, работающих в полевых условиях на раскопках, также важны крепкое здоровье и физическая выносливость. Пригодится и знание иностранных языков – для общения с иностранными коллегами, участия в международных экспедициях и минералогических выставках.

Ссылки

дальнейшее чтение

Brongniart, A. (1822), «Sur la classification et la distribution des végétaux fossiles en général, et sur ceux des terrains de supérieur en specific», Mém. Mus. Natl. Hist. Nat. , 8 : 203–240, 297–348
Cleal, CJ & Thomas, BA (2010), «Ботаническая номенклатура и окаменелости растений», Taxon , 59 : 261–268
Greuter, W .; McNeill, J .; Barrie, F R .; Burdet, HM; Демулин, В .; Filgueiras, TS; Николсон, Д.Х .; Сильва, ПК; Skog, JE; Терланд, штат Нью-Джерси, и Хоксворт, DL (2000), Международный кодекс ботанической номенклатуры (Кодекс Сент-Луиса) , Кенигштайн: Научные книги Кельца, ISBN 978-3-904144-22-3
Jongmans, WJ; Галле, Т.Г. и Готан, В. (1935), Предлагаемые дополнения к Международным правилам ботанической номенклатуры, принятые пятым Международным ботаническим конгрессом Кембридж , , Херлен, OCLC
Lanjouw, J .; Baehni, C .; Merrill, ED; Рикетт, HW; Робинс, В .; Спраг, Т.А. и Стафлеу, Ф.А. (1952), Международный кодекс ботанической номенклатуры: принят на Седьмом Международном ботаническом конгрессе; Стокгольм, июль 1950 г. , Regnum Vegetabile 3, Утрехт: Международное бюро таксономии растений Международной ассоциации таксономии растений, OCLC
Уилсон Н. Стюарт и Гар В. Ротвелл. 2010. Палеоботаника и эволюция растений , второе издание. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания. ISBN 978-0-521-38294-6 .
Томас Н. Тейлор, Эдит Л. Тейлор и Майкл Крингс. 2008. Палеоботаника: биология и эволюция ископаемых растений , 2-е издание. Academic Press (отпечаток Elsevier): Берлингтон, Массачусетс; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; Сан-Диего, Калифорния, США, Лондон, Великобритания. 1252 страницы. ISBN 978-0-12-373972-8 .

Проблемы

Палеоботаника – это наука, которая при всей своей важности имеет ряд проблем. Выделим ключевые из них:

Очень мало материала для исследования. Так, если палеонтологи имеют возможность работать со скелетами или даже целыми ископаемыми животными, сохранившимися в вечной мерзлоте, то палеоботаникам крайне редко достаются растительные организмы целиком.
Те останки, которые все же достаются исследователям, чаще всего представляют собой организмы измененные, подвергшиеся гниению.
По найденным фрагментам очень трудно составить целостную картину, описать и систематизировать растения.
Из-за того что плодов и цветков до наших дней дошло очень мало, ученым не удалось выявить ни предков цветковых растений, ни причину того, что они стали доминирующими в мире флоры.

Все это приводит к тому, что наши знания о флоре древнейших эпох носят весьма ограниченный характер.

Ботаника как система наук

Раньше других из ботаники выделилась морфология — наука о внешнем и внутреннем строении органов растений, их происхождении и эволюции. Очень долго ботаника описывала только внешний вид растений. Но постепенно количество входящих в науку подразделов увеличилось. Основные наиболее ранние ботанические дисциплины:

анатомия и макроскопическая морфология — внутреннее и внешнее строение растительного организма, то, что можно увидеть невооружённым глазом;
микроскопическая морфология изучает строение, которое нельзя увидеть без увеличительных приборов. В её состав входят: цитология, эмбриология, гистология;
эмбриология — исследует половые (генеративные) органы, развитие и строение зародыша;
физиология растений — познаёт их жизненные функции.

Позже выделились:

систематика — изучает историческое развитие и классификацию растений. В её границах выделяют науку о водорослях — альгологию, о лишайниках — лихенологию, о мхах — бриологию и др.;
геоботаника, или фитоценология — наука о растительных сообществах, о распространении их на земле. В её составе выделяют географию растений;
биохимия растений — учение о химическом составе растений;
палеоботаника — изучает прежний облик растений Земли (ископаемые виды);
фитопатология — о болезнях растений;
карпология — раздел морфологии, изучающий семена растений;
флористика — совокупность растений, сосредоточенной в определённой территории;
селекция растений — наука о методах выведения новых сортов;
экология растений — взаимоотношение растений с окружающей средой.

Это далеко не полный перечень ботанических дисциплин. Эти науки не обособлены друг от друга. Они взаимосвязаны, ведь растение, изучаемое со всех сторон, представляет собой единую систему. На развитие ботаники, особенно в последние годы, большое влияние оказывают генетика и молекулярная биология. Одновременно с фундаментальными дисциплинами развиваются и прикладные отрасли ботаники: фармакология, селекция, растениеводство, биотехнология, лесное хозяйство, парфюмерная промышленность.

Ботаника изучает растения, как и другие живые организмы по уровням их организации.

Наименьший — молекулярный уровень. На нём выявляются отличия между неживой и живой материями.
Клеточный — уровень, на котором исследуют строение, деление и жизненные процессы.
Организменный — получает знания о жизни особи с момента её зарождения до прекращения.
Популяционно-видовой — изучает совокупность растений одного вида, населяющие определённую территорию.
Биогеоценотический, или биосферный — исследует сложные взаимодействия всех живых организмов с неживой природой.

Объекты изучения

Рассмотрим, что изучает палеоботаника. Исследователям приходится работать с останками вымерших растений, нередко материала для исследования очень мало, что создает определенные трудности. Так, объектами исследования науки являются:

Окаменелости и мумифицированные остатки растений.
Отпечатки. Их изучает подраздел, именуемый ихнофитология.
Семена находятся под микроскопом палеокарпологи.
Споры и пыльцу в качестве предмета рассмотрения использует палеопалинология.
Реже исследовать удается древесину (отрасль называется палеоксилология) или листья, плоды ископаемых.
Ткани растений. Этим занимается палеостоматография.

В целом окаменелые останки флоры минувших эпох носят названия фоссиллии. Также ученые исследуют воск, смолу и другие органические образования растений. Наилучшим образом сохраняются фрагменты коры, семена и шишки, оболочки спор.