Основи еволюції - Корж О.П. - 2006

Частина III.ШЛЯХИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Розділ 17. Геохронологія

17.1. Методи визначення геологічного віку

Увесь період існування планети Земля, за сучасними визначеннями, становить 4600 млн років і поділяється на кілька геологічних періодів (епох). Вони характеризують розвиток географічних, кліматичних та інших особливостей планети, які зумовлювали специфіку еволюціонування життя. Для розуміння еволюційних процесів необхідне як усвідомлення, так і визначення тривалості періодів, у межах яких відбувалися ці процеси. При цьому слід враховувати, що в житті тривалі процеси існують разом із швидкоплинними, а часовий відтінок навіть недавніх геологічних епох виходить за межі наших звичайних уявлень.

Складність життя полягає в інтеграції кількох шкал часу: філогенез та онтогенез відбуваються одночасно, вони взаємопов'язані та взаємозалежні. Ідентифікація подібних шкал безпосередньо залежить від технічних можливостей використаних методів датування.

Усі способи датування поділяють на дві великі групи: відносні, коли визначення віку подій або предметів здійснюють стосовно одне одного, та абсолютні, коли вік визначається в астрономічному часі. Основним методом відносного датування вважають стратиграфію, або геологічне накладання. При накладанні кількох геологічних прошарків їх взаємне положення надає свідчення про певну послідовність геологічних подій.

Одним із найважливіших способів відносного датування є біостратиграфічна кореляція, при якій викопні залишки зниклих тварин або рослин використовують для впорядкування геологічних відкладень. Шари, які містять одні й ті самі види організмів або їх сукупності, можуть розцінюватись як еволюційно

одночасні, тобто припускається, що істоти, які збереглися у вигляді морфологічно схожих окам'янілостей, існували на Землі приблизно в один і той самий час. Біостратиграфію використовують переважно для визначення загальної хронології на основі еволюційних послідовностей генеалогічних ліній викопних істот.

Одним із цікавих біостратиграфічних об'єктів є трилобіти, які проіснували з кембрію (близько 600 млн років тому) до кінця пермського періоду (близько 130 млн років тому) і добре вивчені палеонтологами. Упродовж зазначеного періоду відбувалися зміни багатьох форм цих тварин. Враховуючи їх, учені можуть скласти уявлення про відносний вік усього досліджуваного шару відкладень лише завдяки знаходженню того чи іншого виду трилобітів.

Для досягнення більшої точності датування використовують додаткові способи, найбільш відомим з-поміж яких вважається датування за вмістом фтору. Метод спирається на здатність викопних решток поглинати фтор або інші елементи з оточуючих відкладень. Тому кількість подібних елементів у досліджуваних зразках може свідчити про їх відносний вік або, принаймні, про синхронність подій. Обмежує використання подібної методики різний вміст речовин у породах на різних територіях.

Для абсолютного датування використовують методи точних наук, в основі яких лежить принцип радіоактивного розпаду. Базуються вони на існуванні в природі радіоактивних ізотопів, які з певного швидкістю розпадаються на стабільні ізотопи. Період напіврозпаду є постійним, упродовж його половина наявної кількості нестабільного ізотопу переходить до стабільної форми і визначає швидкість розпаду. Таким чином, співвідношення між стабільними та нестабільними ізотопами дозволяє датувати минулі події.

Одними з перших методів цієї групи почали використовувати визначення віку за періодом напіврозпаду радіоактивного урану, який перетворюється на свинець (уран-свинцевий) та напіврозпаду торію з перетворенням його на свинець (торій-свинцевий). Точність зазначених методів становить кілька мільйонів років, і використовуються вони разом.

Точнішим та сучаснішим методом вважається калій-аргонієвий метод, який базується на перетворенні калію в аргон. Проте через великий період напіврозпаду калію датування за співвідношенням ⁴⁰К/⁴⁰Аr використовується лише для відносно стародавніх подій з віком, є менше ніж 500 тис. років.

Для вивчення молодших порід використовують радіовуглецевий метод, який ґрунтується на здатності живої матерії поглинати з атмосфери нестабільний ізотоп вуглецю ¹⁴С. Після смерті цей процес припиняється, і за співвідношенням ¹⁴С/¹²С можна встановити час смерті. Цей метод дає задовільні результати для невеликого часового інтервалу - не більше 40 000 років. Існує ще кілька методів визначення віку порід, що спираються на використання періодів напіврозпаду інших радіоактивних ізотопів.

Крім перелічених, використовують і менш відомі (рубідійстронцієвий; термолюмінесцентний; амінокислотний, що спирається на процеси рацемізації - втрати хоральної чистоти після смерті; метод електронного парамагнітного резонансу, палеомагнітний, аналіз стабільних ізотопів кисню в окам'янілостях тощо).