Современные инструменты палеонтолога
Эту статью я задумал для людей, которые вскользь знакомы с данной наукой и надеюсь просветить даже сведущих, касательно инструментария современного палеонтолога. Сейчас речь не будет идти о том, что нужно знание геологии, чтобы определять в каких отложениях и условиях обитали и сохранились окаменелости.
Во-первых, ходить с геологическим молотком и лазать по залежам – это дилетанты. Современные палеонтологи всё чаще начинают использовать дронов с лазерным сканером (лидаром) и устройства GPS высокого разрешения, что позволяет охватить большие площади и наметить потенциально интересные участки. Помимо этого, нужны программы для пространственного точечного анализа для поиска закономерностей в распределении древних организмов по площади и по отношению к друг другу.
Во-вторых, комплексные анализы соотношения различных изотопов помогают узнать о содержании кислорода в среде захоронения, кто создал вещество (при помощи биомаркеров), что за среда (дно или водная толща) и температуру морских вод. По кристаллам циркона можно определить с какой скоростью вымирали или эволюционировали организмы (только если вулканических пепел отложился во время существования бассейна).
В-третьих, для рассмотрения микроскульптуры и микроструктуры используется сканирующий микроскоп. Для рассмотрения внутреннего содержания окаменелости используют фазово-контрастный синхротронный микротомограф (рентген аппарат+томограф) – буквально помикронно считывается объём всей окаменелости и получатся трёхмерное изображение. Можно увидеть сосуды, детали мозга, нервы и прочее, а в дальнейшем реконструировать скорость роста, обмен веществ, мощь мускулатуры, поведение, ритмы жизни...
В-четвёртых, если окаменелость известковая и сидит в известковой породе? Используют серийные пришлифовки – на механических шлифовальный круг капается очень тонкий абразивный гель и снимают слои окаменелости толщиной от десятых до сотых микрона. Потом всё это добро травят в слабой кислоте и отпечатывают на ацетатной плёнке. Раньше использовали специальные рисовальные аппараты, усиливающие точность контура и по таким сериям зарисовок каждого кусочка, создавали трёхмерную модель, но на это уходили годы. Время интересных фактов – специалист по ископаемым рыбам Эрик Ярвик из Шведского музея естественной истории в середине прошлого века за 25 лет слепил изображение кистепёрой рыбы Эустеноптерона по 500 проследовательным рисункам восковой модели.
В-пятых, получая различные сканы и изображения окаменелости, учёные при помощи математических моделей и формул могут высчитать силу укуса, скорость сокращения мышц и прочие интересные моменты. При помощи найденных отпечатков лап, к примеру, можно построить виртуальную модель животного и узнать, как именно оно передвигалось, центр массы и другие моменты – за этим подробнее в палеобиотехнологию.
В-шестых, изучая биомаркеры и используя рамановскую спектроскопию можно разобраться с органическими веществами: что часть окаменелости, а что пришлое. Катодолюминесцентный анализ выделит остатки организма от вмещающей толщи и покажет ткани разного состава (если они есть). Конфокальная микроскопия очертит микрорельеф образца. Карта распределения элементов + компьютерная томография подскажет, где ткани и органы сохранились в виде плёнок, а где заместились разными минералами.
В-седьмых, благодаря лагерштеттам (гуглим не ленимся), где у окаменелостей сохраняются клеточные структуры можно определять окрас вымерших животных, таким путём достоверно известны окрасы Археоптерикса, Микрораптора и прочих. Всё благодаря клеточным органеллам меланосомам, которые очень устойчивы, его молекулы плохо растворимы в щелочах, кислотах и сохраняются до 300 млн.л. По их размерам определяют преобладание чёрных и рыжих тонов, а по распределению можно определить были ли ткани переливчатыми, как например, у колибри. Наличие пигментных сгущений укажет на защитную пятнистую или полосатую окраску. Очень интересная история с пингвинами, раньше (60 млн.л.н.) они были бурыми, а почернели от того, что приспособились к плаванию, ведь в чёрных перьях меланосомы образуют гладкие, укреплённые кератином поверхности, при этом гладкими становятся и сами перья, что снизило лобовое сопротивление воды при стремительном движении сквозь неё. Так же учёные обнаружили меланины, которые в живом организме накапливали металлы и по карте распределения различных металлов можно понять, где у организма был кишечник, кровеносные сосуды и даже нервная система с мозгом.
В-восьмых, используя строение тел, косточек слуховых аппаратов и коррелируя это с современными животными, можно даже установить, как могли звучать те или иные организмы.
В завершении хочется сказать, что палеонтологи, изучающие ледниковых млекопитающих, могут получить ещё больше данных, ведь сохранились кусочки мягких тканей, фрагменты ДНК, благодаря которым можно с наибольшей точностью реконструировать вымершую фауну.
На сегодня всё, вот вам будь палеонтологом и иди копай, ну ну…
-седьмых, благодаря лагерштеттам (гуглим не ленимся), где у окаменелостей сохраняются клеточные структуры можно определять окрас вымерших животных, таким путём достоверно известны окрасы Археоптерикса, Микрораптора и прочих. Всё благодаря клеточным органеллам меланосомам, которые очень устойчивы, его молекулы плохо растворимы в щелочах, кислотах и сохраняются до 300 млн.л. По их размерам определяют преобладание чёрных и рыжих тонов, а по распределению можно определить были ли ткани переливчатыми, как например, у колибри. Наличие пигментных сгущений укажет на защитную пятнистую или полосатую окраску. Очень интересная история с пингвинами, раньше (60 млн.л.н.) они были бурыми, а почернели от того, что приспособились к плаванию, ведь в чёрных перьях меланосомы образуют гладкие, укреплённые кератином поверхности, при этом гладкими становятся и сами перья, что снизило лобовое сопротивление воды при стремительном движении сквозь неё. Так же учёные обнаружили меланины, которые в живом организме накапливали металлы и по карте распределения различных металлов можно понять, где у организма был кишечник, кровеносные сосуды и даже нервная система с мозгом.