Палеонтология - наука о развитии жизни на Земле от момента появления первых организмов до наших дней.
Ископаемые органические остатки. Любые ископаемые органические остатки называют окаменелостями.
Они представляют собой сохранившиеся в земной коре остатки растений и животных, а также следы жизнедеятельности организмов, именуемые следами жизни.
Наилучши образом сохраняются отдельные твердые части древних организмов: раковины, панцири, зубы и кости. В процессе окаменения обычно происходит их минерализация, т.е. пропитывание минеральными растворами, содержащим кремнезём, известняк или другие вещества. Так, заполненная осадком раковина ископаемого моллюска аммонита со временем разрушается, но строение раковины в деталях воспроизводится в виде сохранившегося слепка. Подобным образом образуются и отпечатки отмерших листьев и коры растений. К особым формам сохранности ископаемых остатков относят углефицированные остатки растений - стволы, листья, семена, образовавшиеся при отсутствии кислорода на дне болот в условиях жаркого климата.
В природе сохраняются не только ископаемые остатки тел или отдельных частей древних организмов, но и следы их жизнедеятельности. Так, ископаемые остатки органических веществ ранее принадлежавшие вымершим организмам, встречаются в земной коре в виде аминокислот, а также органических пигментов - хлорофиллов, гемоглобинов и др.
В слоях горных пород окаменелости распределены неравномерно: иногда они почти полностью слагают породу, а нередко их приходится тщательно искать. В любом случае для воссоздания картины развития жизни на Земле необходимо определить возраст горной породы и найденных в ней окаменелостей. Этим занимается наука - геохронология.
Геохронология - учение о временной последовательности формирования горных пород земной коры. Различают относительнуюи абсолютную геохронологию.
Относительная геохронология - исходит из представления о том, что более поверхностный пласт земной коры всегда моложе лежащего под ним. На основании изучения последовательности пластов в геологических разрезах разных территорий составляется схема их взаимного расположения. В относительной геохронологии используют в основном метод руководящих ископаемых и метод анализа комплекса ископаемых. Применяя первый метод, учёные ищут в горных породах окаменелости организмов, принадлежащих вымершим видам или родам, свойственные данному слою и за его пределами не встречающиеся. Второй метод более надёжный, чем первый, так как основывается на изучении совокупности всех окаменелостей, найденных в том или ином пласте земной коры. Однако с помощью методов относительной геохронологии нельзя выяснить возраст Земли в целом и продолжительность отдельных периодов геологической истории. На эти вопросы учёные получаеют ответы, используя методы абсолютной геохронологии.
Абсолютная геохронология основывается на естественной радиоактивности некоторых химических элементов. В 1902 г. французский учёный Пьер Кюри впервые предложил использовать открытое им явление естественной радиоактивности в качестве эталона времени. Зная период полураспада радиоактивного изотопа какого-либо химического элемента и количество конечных продуктов его распада, можно довольно точно определить возраст той или иной горной породы или окаменелости. Среди методов радиометрического датирования в зависимости от исходных и конечных продуктов распада различают калий-аргоновый, уран-свинцовый и радиоуглеродный.
Калий-аргноновый метод основан на превращении радиактивного изотопа калия в аргон. Период полураспада изотопа 40К составляет 11,6 млрд лет. Этот метод в настоящее время применяют для определения возраста горных пород, который исчисляется миллиардами лет.
Уран - свинцовый метод основан на естественном превращении радиактивного изотопа урана в гелий и свинец. Период полураспада изотопа 238U равен 4,498 млрд лет. Этот метод используют для определения возраста горных пород, исчисляемого в сотни миллионов лет.
Радиоуглеродный метод - используется для определения возраста горных пород с точностью до 60 тыс. лет. В его основе лежит распад радиоактивного углерода 14С, усваиваемого организмами. В их телах, вследствие постоянного круговорота элементов концентрация этого изотопа постоянна. После смерти радиоактивный изотоп углерода начинает распадаться и превращается в азот. Определив содержание изотопа углерода 14С в окаменнелости, можно установить её возраст. Период полураспада изотопа 14С составляет 5,5 - 6 тыс. лет, поэтому данный метод используют для определения самых молодых ископаемых остатков.
Методы геохронологии позволили определить последовательность появления на Земле тех или иных организмов и возраст различных слоёв земной коры, т.е. составить геохронологическую шкалу. Согласно полученным данным вся земная кора напластована, т.е. различные горные породы, слагающие её, лежат слоями друг на друге. Сравнение окаменелостей различных пластов позволило ученым выделить в истории Земли ряд этапов, представляющих собой различные по временной протяжённости интервалы, каждому из которых свойственна своя особая совокупность организмов.
Вся история Земли, согласно геохронологической шкале подразделяется на эоны, эры, периоды и эпохи. Эти единицы выделяют в соответствии с изменениями, происходившими на Земле и влиявшими на очертания морей и материков, горообразовательные процессы, состав атмосферы, характер климата и т.п. Самые протяжённые по времени - эоны. В истории Земли их было всего два: Криптозой и Фанерозой.
Криптозой - (от греч. Криптос - скрытый, зое - жизнь) - охватывает длительный, свыше 3 млрд лет, этап развития Земли и включает две эры: Архей и Протерозой. Время, которое предшествовало Архею, называют Катархеем. Криптозой - характеризуется малым количеством ископаемых останков, отсюда и его название.
Фанерозой (от греч. Фанерос - явный, зое - жизнь) - охватывает последние 570 млн. лет и состоит из трёх эр: Палеозоя, Мезозоя, и Кайнозоя. Ископаемые остатки этого промежутка истории Земли сохранились хорошо и достаточно полно изучены.
Эры длились от миллиардов до сотен миллионов лет. Периоды, в свою очередь, состоят из эпох - единиц геохронологической шкалы длительностью в тысячи лет.