Возникновение палеонтологии как науки - первый додарвинский период

К началу XIX в. возникли реальные предпосылки для создания палеонтологии как науки. У ее истоков стояли Уильям Смит, Жан Батист Ламарк, Жорж Кювье (палеозоологи) и палеоботаники Адольф Броньяр, Э. Шлотгейм, К. Штернберг, А. д'Броньяр, Ч. Лайель, Сент Илер и Карл Рулье.

Уильям Смит (1769-1839)английский инженер и топограф, занимаясь геологическими и топографическими исследованиями, пришел к мысли о возможности использовать органические остатки, встреченные в разных слоях, для их определения. Смит установил, что слои, одновременные по возрасту, развитые в разных районах Англии, заключают сходные органические остатки, а разновременные - отличаются составом заключенных в них ископаемых. Смит составил для Англии первый стратиграфический разрез, в котором выделил 23 слоя. Каждый слой имел свое собственное название, связанное либо с местом распространения (например, «Фуллерова земля») или какими-то внешними особенностями ("Лесной мрамор", "Коралловые слои"). Смит наносил на топографическую карту выходы на дневную поверхность каждого слоя и для наглядности раскрашивал их разными цветами. Так родилась первая геологическая карта Англии, изданная в 1815г.

Жан Батист Ламарк (1744-1829)французский натуралист, впервые разработал последовательное, хотя и не лишенное недостатков учение о развитии органического мира из простейших форм жизни - теорию трансформизма. Развитие шло путем естественной "градации" от более простых форм, не имеющих нервов и пищеварительной системы к все более сложным. Движущей силой развития являлось "стремление природы к прогрессу" (1. самопроизвольное зарождение). Изменчивость (2. изменяемость видов), по Ламарку, связана с развитием и деятельностью органов (3. градация организмов). Употребление какого-то органа усиливает его. 4. Изменение внешних условий вызывает изменение потребностей, а это влечет за собой изменение органов. Так Ламарк создал 5. теорию наследования приобретенных признаков и изменчивости, соответствующей потребностям внешней среды. Но Ламарк не смог выяснить, каким образом изменчивость становится достоянием последующих поколений.

Ламарк явился основателем зоологии и палеонтологии беспозвоночных. Его эволюционная идея не нашла отклика у современников, поскольку противоречила господствующей точке зрения о постоянстве видов.

Жорж Кювье (1769-1832) -общепризнанный основоположник палеонтологии. Совместно с А. Броньяром провел геологическое изучение Парижского бассейна, в результате которого вышел их совместный труд "Минеральная география и органические остатки в окрестностях Парижа" (1807г.). В этой работе, независимо от У. Смита, авторы приходят к выводу о возможности использования ископаемых остатков для стратиграфического расчленения и установления относительного возраста толщ. В 1812г. был опубликован фундаментальный труд Ж. Кювье "Исследование ископаемых костей четвероногих" - собрание его палеонтологических и сравнительно-анатомических работ. Дата выхода в свет этого сочинения может быть принята как эпоха, знаменующая рождение палеонтологии.

В то же время, Ж. Кювье известен как выдающийся выразитель идей неизменяемости органического мира (противник Ламарка и Сент-Илера). Свою теорию постоянства и неизменяемости видов Кювье основывал на двух принципах: принципе корреляции и принципе условий существования, при которых неизменность вида входила в организованность и упорядоченность природы. В соответствии с первым принципом, всякое организованное существо образует единую замкнутую систему, части которой соответствуют друг другу и содействуют путем взаимного влияния одной конечной цели. В соответствии со вторым принципом, различные части тела животного соединены друг с другом таким образом, чтобы животное могло существовать в его взаимоотношениях с окружающими существами. Оба обобщения были телеологичны, но послужили основой для создания теории планов строения, по которым все животные по строению нервной системы были разделены на 4 типа: позвоночных, моллюсков, членистых и лучистых, тем самым заложил основы сравнительной анатомии.

Изучая остатки вымерших животных, Ж.Кювье установил, что существовала смена органических форм во времени, что при переходе от древних геологических отложений к более поздним возрастает сходство вымерших животных с современными. Исчезновение в земных слоях одних форм и появление новых связано с периодическими катастрофами (теория катастроф). По его представлениям, исчезновение фауны в истории Земли было полным, внезапным и вызывалось могучими геологическими переворотами - катастрофами. Ж.Кювье был "умеренным" катастрофистом (признавал три всемирные катастрофы, т.е. был мультикреационистом) и не мог ясно объяснить причины и характер обновления фауны.

В ряду крупнейших последователей Ж. Кювье первое место принадлежит его соотечественнику Альсиду д'Орбиньи (1802-1857). Он является автором 8-митомной "Палеонтологии Франции". Теоретические воззрения д'Орбиньи представляют собой доведенные до крайности взгляды Ж.Кювье: одновременное творение новых форм фаун и флор после быстрого и полного уничтожения предшествующих не вызывают у него сомнения, хотя механизм этого явления остается непостижимым (сверхчеловеческая тайна творца). Он был наиболее убежденным и последовательным выразителем катастрофизма и мультикреационизма (выделял 27 геологических катастроф).

Оценивая историческую роль катастрофизма и мультикреационизма нельзя забывать, что время господства этих идей совпало с "героической эпохой" в развитии геологии, с "величайшим двадцатилетием" (1822-1842гг.), в течение которого были заложены основы общей (международной) стратиграфической шкалы. Это совпадение неслучайно - палеонтология с самого начала обогащала геологию духом историзма.

Не меньшую роль для развития палеонтологии сыграли работы английского ученого Ч. Лайеля (1797-1875). В своем капитальном труде "Основы геологии"Ляйель показал, что преобразование Земли в геологическом прошлом происходило не путем катастроф, а под постепенным воздействием разнообразных процессов как внешних (экзогенных) так и внутренних (эндогенных). Ляйель предлагал тщательно изучать процессы, идущие в настоящее время на Земле для познания прошлого (принцип актуализма).

Нельзя не отметить сторонника изменяемости видов Сент Илера (1772-1844), который сформулировал ряд теоретических обобщений, в том числе принцип гомологии (принцип соотношения органов). Органы, выполняющие различные функции, часто имеют сходное строение и происхождение (гомологичные органы). Этот принцип гомологий позволил установить общие принципы морфологии. Развитие организмов происходит при изменяющемся воздействии внешней среды на организм и при возникновении внезапных отклонений в зародышевом развитии. Он также является родоначальником теории скачков - сальтационизма

Позднее Карл Рулье (1814-1858), профессор МГУ решительно отверг идею постоянства видов и высоко оценивал идеи трансформизма Ламарка и Сент-Илера.

Таким образом, к концу 50-х годов 19в. были созданы все предпосылки для разработки эволюционной теории Дарвина. К этому времени были накоплены данные о наследственности и изменчивости, об эмбриональном развитии организмов (Бэр), о клеточном строении (Шлейден и Шванн), об искусственном отборе, применяемом при селекции животных.

Второй этап развития палеонтологии (60 - 90-е годы 19в) соответствует периоду победы идеи эволюции органического мира. Выход в свет основополагающего труда Ч. Дарвина "Происхождение видов" (1859г.) положило этому начало.

Ч. Дарвин (1809-1882) поставил биологию на научную основу, установив изменяемость видов и преемственность между ними и объяснив пути эволюции органического мира. Дарвин подошел к решению проблемы многообразия видов и проблеме целесообразности строения и функции организмов с материалистических позиций. Опираясь на многовековой опыт человека по выведению культурных растений и домашних животных, на достижения различных отраслей современных ему биологических и геологических наук: систематики, морфологии, эмбриологии, биогеографии, палеонтологии, стратиграфии и исторической геологии, Дарвин показал, что современный органический мир со всем многообразием и удивительной приспособленностью форм является итогом сложной эволюции, которая длилась многие и многие миллионы лет. Движущей силой процесса исторического развития органического мира являются законы изменчивости, наследственности и естественного отбора. Борьба за существование и естественный отбор, представляющий собой не что иное, как избирательное переживание наиболее приспособленных и преимущественное размножение особей с полезными отклонениями, создают ту приспособленность животных и растений к условиям существования, которую мы наблюдаем в природе.

Одна из заслуг Дарвина - установление дивергентного хода эволюционного процесса. Дивергенциейон назвал явление расхождения форм, приводящих к образованию внутри вида новых форм, отличающихся друг от друга, как по организации, так и по потребности. Результатом дивергенции является увеличение многообразия органических форм. Дивергенция является следствием отбора.

Историческое развитие не всегда идет только дивергентно. Естественный отбор приводит в некоторых случаях к сходству признаков, или конвергенции. В результате этого организмы, относящиеся к различным систематическим группам, внешне приобретают сходные признаки (ихтиозавр - дельфин, ругоза - брахиопода - рудист (двустворчатый моллюск) - усоногий рак).

Ч. Дарвин установил принцип необратимости эволюционного процесса, по которому организм не может вернуться к предшествующему своему состоянию, даже если он попадает в идентичные условия своих предков.

Ч. Дарвин сформулировал положение о неравномерности темпов эволюции. Он считал, что обитатели суши развивались, вероятно, быстрее, чем морские, что можно считать как первую формулировку принципа ускорения эволюции. Большое внимание Ч. Дарвин уделял положению о параллелизме изменения форм жизни на всем земном шаре, что может происходить с различной скоростью. Ч. Дарвин предложил рациональное решение вечной проблемы - проблемы вымирания. Он показал, что этот процесс хорошо согласуется с его теорией естественного отбора. Вымиранию предшествует сокращение численности и окончательное исчезновение. Этот процесс представляется как процесс вытеснения более прогрессивными формами прежних, мене совершенных.

Наконец, Ч. Дарвин обосновал положение о неадекватности геологической летописи, включающего два аспекта: неполноту собственно геологической летописи, обусловленную перерывами и размывами, и неполноту палеонтологической летописи, вызванную малой вероятностью фоссилизации многих животных.

Таким образом, в свете теории Дарвина, любой комплекс ископаемых должен рассматриваться как определенный этап развития органического мира, которому нужно найти место в филогенетическом древе животного или растительного мира.

Некоторые ученые развивали учение Дарвина. Среди них можно назвать Т. Гексли (1825-1895). С ним связан целый ряд важных филогенетических построений. Он выдвинул учение о персистентных (устойчивых) типах животных и растений. Другой натуралист - В. Вааген (1841-1900), ввел понятие мутации - разновидности во времени. По Ваагену, мутации представляют собой резкие, скачкообразные изменения отдельных морфологических признаков, наблюдающиеся при переходе от одного горизонта к другому.

Необходимо иметь в виду, что были и противники дарвинизма. Наиболее сильным течением был неоламаркизм (А.Паккард, Э.Коп). Это течение включало три направления: отрицание роли естественного отбора как главного фактора эволюции, признание органической целесообразности изначальным свойством организма и некоторые части учения Ламарка. Различают разновидности неоламаркизма: механоламаркизм, ортоламаркизм и психоламаркизм.

Подлинным основоположником эволюционной палеонтологии считается, по общему признанию,В. О. Ковалевский (1842-1883).Основным объектом своих исследований В. Ковалевский избрал остатки древних копытных. Это материал явился весьма благоприятным для применения разработанного им морфофункционального анализа.

Важнейшим достижением В. Ковалевского было установление принципа адаптивной радиации, который подчеркивал широкую приспособительную дивергенцию в различных и разнообразных направлениях: представители господствующей группы широко распространяются и приспосабливаются к самым разнообразным условиям обитания (животные приспосабливаются к лазанию, плаванию, летанию и, соответственно, у них изменяются строение конечностей, зубная система т.д.). Положение животного или растения характеризуется экологической нишей, которая определяется образом жизни организма, его взаимоотношением с другими организмами и неживой природой.

В. Ковалевский четко разграничивал понятие прогресса (общего повышения организации) и специализации (приспособленности к определенным условиям существования). Он ввел понятие о кульминировании и кульминационных пунктах в эволюции. Кульминация- крайний предел возможных изменений органа, за которым дальнейшее изменение невозможно.