Równoważąc skrajności
Podczas dyskusji o wzorcach w zapisie kopalnym niezbędne jest zachowanie pewnej dozy ostrożności. Tak jak w przypadku wielu innych aspektów świata przyrody, złożoność, którą napotykamy w tej dziedzinie badań, wykracza poza nasze wyidealizowane kategoryzacje. Należy o tym pamiętać, aby uniknąć przekłamań lub szerzenia nieobiektywnych punktów widzenia. Poniżej znajduje się lista pozornie sprzecznych aspektów, które współistnieją i wyłaniają się podczas przyglądania się badaniom skamieniałości pod różnymi kątami:
Czas: gwałtowny i wydłużony. Skamieniałości są często przedstawiane jako dowód na gwałtowną i kataklizmiczną sedymentację, co w większości przypadków jest zgodne z prawdą. Proces fosylizacji wymaga zazwyczaj gwałtownego zakopania, by możliwe było zachowanie części ciała. Tymczasem istnieją także skamieniałości, których wygląd sugeruje, że proces ich tworzenia wymagał upływu czasu, na przykład inkrustowane muszle z otworami, organizmy przyczepione do twardego podłoża lub ślady bioturbacji.
Anatomia i struktura: różnice i podobieństwa. Zapis kopalny stanowi zasobne archiwum organizmów wymarłych i wykazujących cechy morfologiczne często skrajnie różne od tych, do których jesteśmy przyzwyczajeni we współczesnym świecie. Jednakże oczywiste jest również, że budowę ciała wielu skamieniałych stworzeń można bez trudu powiązać z podstawowymi strukturami obserwowanymi do dziś. Na przykład, mimo wszystkich rzekomych eonów czasu ewolucji, współczesne bakterie nie wydają się znacznie różnić od mikroskamieniałości interpretowanych jako bakterie prekambryjskie (Schopf i in., 2015).
Rozmieszczenie geograficzne: globalne i lokalne. Uporządkowana kolejność rozmieszczenia skamieniałości w zapisie kopalnym wydaje się być spójna w skali globalnej. Szczątki dinozaurów są odkrywane na wielu różnych kontynentach i zawsze występują w warstwach mezozoicznych. Jednak, patrząc z węższej perspektywy (np. przechodząc z poziomu rodziny na poziom gatunku), tylko nieliczne organizmy kopalne wydają się mieć prawdziwie kosmopolityczne rozmieszczenie. Pociąga to za sobą trudności w identyfikowaniu współzależności między regionalnymi schematami rozmieszczenia skamieniałości opracowanymi na potrzeby niepokrywających się ze sobą części świata.
Rozmieszczenie stratygraficzne: uporządkowane i nieuporządkowane. Schemat uporządkowanego rozmieszczenia skamieniałych form życia w tabeli stratygraficznej został już opisany wcześniej. Jednak nawet w tym przypadku należy pamiętać, że przy węższej perspektywie nie zawsze można w sposób prosty i jednoznaczny ustalić najwcześniejsze i najpóźniejsze pojawienie się danego taksonu. Trudności obejmują przemianę starszych skamieniałości w młodszych osadach, niemożliwość określenia momentu najpóźniejszego i najwcześniejszego pojawienia się danego organizmu z powodu erozji, brak odpowiednich osadów do zachowania skamieniałości, przesunięcie momentu najwcześniejszego i najpóźniejszego pojawienia się danego organizmu w dwóch lokalizacjach z powodu migracji bocznej danej populacji. Czynniki te mogą powodować różnice we względnej kolejności pojawiania się tych samych gatunków kopalnych w różnych miejscach.
Jakość zapisu: kompletna i niekompletna. Zapis kopalny często przedstawiany jest jako wysoce niekompletna dokumentacja różnorodności form życia, które zamieszkiwały Ziemię. Na poziomie pojedynczych okazów niekompletność przejawia się w zachowaniu tylko niektórych części pierwotnego organizmu, podczas gdy inne, zwykle części miękkie, nie uległy fosylizacji. Na poziomie całego zapisu uważa się, że niekompletność wynika z nieciągłej sedymentacji, przerw powstałych w wyniku erozji oraz przypadkowego i sporadycznego charakteru tworzenia się skamieniałości. Niezależnie od słuszności wymienionych kwestii równie ważne jest dostrzeżenie niesamowitego bogactwa zapisu kopalnego. Wiele skamieniałych form życia zachowało się w dużych ilościach (np. mikroskamieniałości) oraz istnieją liczne przykłady okazów zachowanych w doskonałym stanie, łącznie ze skamieniałymi częściami miękkimi. Jeżeli chodzi o ogólną kompletność zapisu kopalnego, w wielu przypadkach dostępne dane wydają się być więcej niż wystarczające do rozpoznania tendencji i rozwiązania kwestii niedoskonałości nieciągłego zapisu (Foote, 2001).
Wzorce w zapisie kopalnym a modele początków
Istnieje zasadnicza różnica między biblijnym a darwinowskim modelem początków bioróżnorodności. Model biblijny wyraźnie stwierdza, że liczne odrębne grupy zostały stworzone od początku, natomiast według darwinowskiej teorii ewolucji wszystkie organizmy są wzajemnie powiązane łańcuchem pochodzenia od jednego wspólnego przodka, na drodze modyfikacji. Pod tym względem kreacjoniści znajdują mocne poparcie swojego stanowiska w niewielkiej liczbie skamieniałości form przejściowych oraz nagłym pojawieniu się skrajnie odmiennych form życia udokumentowanych na wielu poziomach tabeli stratygraficznej. Jednak pozostaje jeszcze wiele do zrobienia w kwestii opracowania nadrzędnego kompleksowego modelu objaśniającego inne wzorce w zapisie kopalnym. Kreacjoniści zajmowali się na przykład problemami wytłumaczenia uporządkowanego rozmieszczenia oraz występowania coraz bardziej współczesnych form życia na ogólnym poziomie konceptualnym, jednak nie zawsze dokonywali systematycznej analizy poprzez szczegółowe testowanie hipotezy. Wynika to po części z różnicy w poglądach na temat tego, jak dużą część zapisu geologicznego należy uznać za powstałą w wyniku biblijnego potopu.
Osoby uznające większość powstałego w fanerozoiku zapisu osadowego za skutek działalności potopu opierają się na kombinacji fizycznych, ekologicznych i behawioralnych procesów, by wyjaśnić wzorce obserwowane w zapisie kopalnym (np. Clark, 1946; Roth, 1998; Brand, 2009). Przywołane mechanizmy obejmują kolejne zalewanie porozdzielanych w przestrzeni systemów ekologicznych świata przedpotopowego (hipoteza ta jest znana jako teoria stref ekologicznychlub teoria sukcesji biomów1), różnice w mobilności i zachowaniu zwierząt w obliczu podnoszącego się stanu wód oraz sortowanie dryfujących szczątków organicznych przez siły hydrauliczne.
Osoby uważające, że znaczna część powstałego w fanerozoiku zapisu skalnego reprezentuje sedymentację z okresu przed i po potopie, tłumaczą kolejność różnych nagromadzeń skamieniałości jako następstwo zmian biologicznych oraz migracji populacji zamieszkujących Ziemię. Taki scenariusz wydaje się podobny do scenariusza proponowanego przez klasyczną ewolucyjną interpretację zapisu kopalnego, jednak istnieją dwie zasadnicze różnice. Po pierwsze w modelu ewolucyjnym życie staje się coraz bardziej zróżnicowane, mając za przodka pojedynczy organizm jednokomórkowy, a ewolucja zakłada ogólny przyrost informacji biologicznej. Natomiast w modelu kreacjonistycznym zmiany dotyczą wcześniej istniejących stworzonych linii i nie wymagają wytworzenia nowych złożonych informacji biologicznych (Brand i Gibson, 1993; Wood i Murray, 2003). Druga różnica dotyczy tempa zmian, które według założeń modelu kreacjonistycznego zachodzą o wiele szybciej niż zakłada to tradycyjna wizja trwającego miliony lat powolnego, stopniowego gromadzenia korzystnych cech (Brand i Gibson, 1993).
Z punktu widzenia modeli ewolucyjnych niektóre wzorce w zapisie kopalnym (takie jak „im wyżej, tym bliżej współczesności”, uporządkowane rozmieszczenie) są zgodne lub dobrze pasują do standardowego paradygmatu. Jednak inne stanowią wyzwania dla tradycyjnych ram interpretacyjnych. Niewielka liczba form pośrednich to największe wyzwanie, które zauważono już w czasach Darwina. Powszechną odpowiedzią na ten problem jest wiązanie go z niską skutecznością pobierania próbek dokumentujących proces fosylizacji. To założenie zostało jednak odrzucone dzięki ujęciu ilościowemu kompletności zapisu kopalnemu. Mówiąc słowami Wagnera (2010, s. 462) „mamy teraz osady: jednak nie dostarczają one tego, co według przewidywań Darwina powinny dostarczać”. Należy również zauważyć, że gdy znanych jest kilka form przejściowych z przypuszczalnej linii ewolucyjnej, ich cechy morfologiczne mogą wykazywać nieprzystające i sprzeczne rozmieszczenie. Oznacza to, że rzekomych skamieniałości form przejściowych bardzo często nie można uporządkować w kolejności, która w konsekwentny sposób uwzględniałaby wszystkie postacie przechodzące ewolucyjną modyfikację (Luo, 2007).
Zjawisko zastoju to również wzorzec częściowo sprzeczny z intuicją sugerowaną przez scenariusz ewolucyjny. Obserwacja ograniczonej lub niezbyt wyraźnej zmiany w obrębie całego rozmieszczenia stratygraficznego gatunków kopalnych słabo pasuje do modelu tłumaczącego różnorodność form życia jako wynik zachodzenia ciągłych zmian.
Innym wzorcem, który nie jest uwzględniany przez ewolucyjną interpretację zapisu kopalnego, jest duża dysproporcja (rozbieżność) charakteryzująca nowe grupy organizmów przy ich pierwszym pojawieniu się. Jak zauważa Valentine (2004, s. 444), „zapis ten jest sprzeczny z tym, czego można by się spodziewać podczas powstawania typów, czyli rozbieżności między dwoma liniami rodowymi od wspólnych przodków, najpierw jedynie na poziomie gatunku. Następnie wraz z upływem czasu różnice pomiędzy nimi miałyby się stawać coraz bardziej wyraźne, a dwie linie stałyby się tak odrębne jak przeciętne rodzaje, a następnie jak przeciętne rodziny, później jak przeciętne rzędy itd.”. W związku z tym można by się spodziewać, że rozbieżność będzie stopniowo wzrastać wraz z nabywaniem nowych zmodyfikowanych cech, jednak najwyraźniej tak się nie dzieje.
Dalszy rozwój: obszary do zbadania w przyszłości
Kreacjonistyczny punkt widzenia zyskałby na badaniu zajmującym się bardziej szczegółowo możliwymi mechanizmami odpowiedzialnymi za niektóre wzorce obserwowane w zapisie kopalnym, w szczególności jeśli są one postrzegane jako wynik naturalnych procesów zachodzących przed, w trakcie i po potopie.
Jednym z obszarów zasługujących na poświęcenie większej uwagi jest testowanie teorii stref ekologicznych. Koncepcja ta sugeruje, że trendy w pionowych rozmieszczeniach skamieniałości bardziej odzwierciedlają oryginalną różnicę w przestrzennych rozkładach biomów niż sekwencję ewolucyjną. Co ciekawe, podobne podejście pojawia się w standardowej literaturze naukowej w celu wyjaśnienia „przewrotów” w paleozoicznych zbiorowiskach roślin kopalnych (DiMichele i in., 2008; Looy i in., 2014). Nawet największe przesunięcia w dominacji paleozoicznych czworonogów wydają się być ściśle związane ze zniknięciem biomu lasu węglowego (Sahney i in., 2010) lub zmianą położenia geograficznego zachowanego zapisu kopalnego (Benton, 2012).
Innym obszarem zasługującym na uwagę jest badanie wahań poziomu morza oraz ich wpływu na rozmieszczenie i zachowanie skamieniałości. Możliwe, że niektóre wzorce w zapisie kopalnym wynikają z fizycznych procesów osadzania, a nie ewolucji w czasie. Wahania poziomu morza mogły wywołać procesy sedymentacyjne regulujące pojawianie się i znikanie taksonów (łącznie z wymieraniem i radiacją), a także wymianę i powtarzanie się zbiorowisk skamieniałości (Brett, 1995;1998). Istotną częścią tego procesu byłoby uwzględnienie różnicy między przetransportowanymi zbiorowiskami skamieniałości a zbiorowiskami wskazującymi na nieznaczne przemieszczenie się lub skamieniałymi na miejscu.
Wreszcie, bardzo istotne byłyby badania analizujące implikacje czasu wynikające z zapisu kopalnego. Szczególnie interesująca byłaby analiza względnej proporcji nagromadzeń skamieniałości (np. warstw muszli) powstałych w wyniku powolnego osadzania z uśrednieniem w czasie lub gwałtownych zdarzeń sedymentacyjnych.
Wnioski
Skamieniałości stanowią niezwykłe archiwum dawnych form życia. W związku z tym, że poszerzają naszą wiedzę na temat historii życia na Ziemi, powinny być one wysoko cenione jako źródła informacji przez wszystkich zainteresowanych problematyką pochodzenia życia.
Skamieniałości istotnie zyskują na znaczeniu, gdy są analizowane w kontekście stratygraficznym. W związku z tym uznanie tabeli stratygraficznej za konstrukt empiryczny oparty na współzależności między lokalnymi obserwacjami jest niezbędne do analizy ogólnych wzorców w zapisie kopalnym.
Każdy z wyłaniających się wzorców podlega ciągłej dyskusji i ulepszaniu, jednak istnieje rzetelna baza danych empirycznych stanowiąca wspólny grunt, na którym zarówno kreacjoniści, jaki i ewolucjoniści mogą testować swoje modele.
Brak ciągłości między głównymi grupami skamieniałości dobrze wpisuje się w kreacjonistyczny paradygmat pierwotnej różnorodności stworzonych gatunków i wraz z dużą rozbieżnością początkową oraz przewagą zastoju nad stopniową zmianą stanowi problematyczną kwestię w kontekście ewolucyjnej interpretacji zapisu kopalnego. Z drugiej strony wzorce związane z uporządkowanym rozmieszczeniem stratygraficznym taksonów oraz zasadą „im wyżej, tym bliżej współczesności” są obecnie w mniej zadowalającym stopniu zintegrowane z modelami kreacjonistycznymi.
Pokładając nasze zaufanie w Biblii i odkrywając bogactwo przyrody, powinniśmy pozostać świadomi złożoności zapisu kopalnego, podkreślać w sposób zrównoważony różne jego aspekty oraz przyczyniać się do lepszego zrozumienia niektórych z tych aspektów poprzez prowadzenie wnikliwych badań.
Przypisy:
- Biom to ekosystem charakteryzujący się określonymi warunkami klimatycznymi i geograficznymi (np. biom obszarów trawiastych w strefie tropikalnej, biom mokradeł w strefie umiarkowanej itd.)
Bibliografia:
Benton, M.J., 2012. No gap in the Middle Permian record of terrestrial vertebrates. Geology, 40, 339-342.
Brand, L., 2009. Faith, reason and Earth history. Andrews University Press, Berrien Springs, 508 pp.
Brand, L. & Gibson, L.J., 1993. An interventionist theory of natural selection and biological change within limits. Origins, 20, p. 60-82.
Brett, C.E., 1995. Sequence stratigraphy, biostratigraphy, and taphonomy in shallow marine environments. Palaios, 10, p. 597-616.
Brett, C.E., 1998. Sequence stratigraphy, paleoecology, and evolution; biotic clues and responses to sea-level fluctuations. Palaios, 13, p. 241-262.
Clark, H.W., 1946. The new diluvialism. Science Publications, Angwin, 222 pp.
DiMichele, W.A., Kerp, H., Tabor, N.J. & Looy, C.V., 2008. The so-called “Paleophytic–Mesophytic” transition in equatorial Pangea—Multiple biomes and vegetational tracking of climate change through geological time. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 268, p. 152-163.
Foote, M., 2001. Estimating completeness of the fossil record. In: Briggs, D.E.G. & Crowther, P.R. (eds), Palaeobiology II. Blackwell Publishing, Oxford, p. 500-504.
Looy, C.V., Kerp, H., Duijnstee, I. & DiMichele, W.A., 2014. The late Paleozoic ecological-evolutionary laboratory, a land-plant fossil record perspective. The Sedimentary Record, 12/4, p. 4-18.
Roth, A.A., 1998. Origins – Linking science and scripture. Review and Herald Publishing Association, U.S.A., 384 pp.
Sahney, S., Benton, M. J. & Falcon-Lang, H. J., 2010. Rainforest collapse triggered Carboniferous tetrapod diversification in Euramerica. Geology, 38(12), 1079-1082.
Schopf, J.W., Kudryavtsev, A.B., Walter, M.R., Van Kranendonk, M.J., Williford, K.H., Kozdon, R., Valley, J.W., Gallardo, V.A., Espinoza, C. & Flannery, D.T., 2015. Sulfur-cycling fossil bacteria from the 1.8-Ga Duck Creek Formation provide promising evidence of evolution’s null hypothesis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112/7, p. 2087-2092.
Stanley, S.M., 2001. Controls on rates of evolution. In: Briggs, D.E.G. & Crowther, P.R. (eds), Palaeobiology II. Blackwell Publishing, Oxford, p. 166-171.
Valentine, J.W., 2004. On the origin of phyla. University of Chicago Press, Chicago IL, U.S., 608 pp.
Wagner, P.J., 2010. Paleontological perspectives on morphological evolution. In: Bell. M.A., Futuyma, D.J., Eanes, W.F., & Levinton, J.S. (eds.), Evolution since Darwin: the first 150 years. Sinauer Associates, Inc., Sunderland MA, U.S., p. 451-478.
Wood, T.C. & Murray, M.J., 2003. Understanding the pattern of life. Broadman & Holman Publishers, Nashville, TN, 231 pp.
