Dr. Darja Dankina, Gamtos tyrimų centras, Vilnius
Dr. Agnė Venckutė-Aleksienė, Gamtos tyrimų centras, Vilnius

Įžanga

Paleontologinę kolekciją priklausančią Gamtos tyrimų centrui (GTC) sudaro daugiau kaip pusę milijono fosilijų iš įvairių geografinių vietovių, tokių kaip Lietuva, Latvija, Estija, Lenkija, Baltarusija, Ukraina, Anglija, Vokietija, Prancūzija, Špicbergenas, Uzbekistanas, Rusija (Taimyro pusiasalis, Šiaurės Žemė, Uralas), Tolimieji Rytai, Iranas, Australija ir kt. Kolekcija suskirstyta į keturias pagrindines grupes: bestuburių ir stuburinių gyvūnų, augalų fosilijas bei mikrofosilijas. Kiekviena grupė ir jų deriniai atspindi skirtingus evoliucinius etapus ir ekologinius aspektus, leidžiančius geriau suprasti praeities gyvybės įvairovę Žemėje. Skleidžiant žinias apie mokslinius atradimus ir jų svarbą visuomenėje, galima naudoti įvairias priemones: pamokas, prezentacijas, ekskursijas po paleontologinius ir geologinius muziejus bei archyvus, 3D virtualius turus, mokslinius renginius ir edukacines programas. Tokiu būdu galima didinti moksleivių, studentų, senjorų ir kitų asmenų supratimą bei susidomėjimą mokslu.

Fosilijų apdorojimas, analizė ir jų indėlis į mokslinius tyrimus

Per pastarąjį šimtmetį Lietuvos paleontologai surinko ir sukaupė skirtingų grupių fosilijų kolekcijas, kurių moksliniai rezultatai buvo išsamiai aprašyti monografijose, disertacijose, ataskaitose ir straipsniuose. Ši literatūra saugoma GTC bibliotekoje ir kolekcijų archyve. Be to, daugelis straipsnių yra prieinami internete. Šie darbai suteikia vertingų įžvalgų apie paleontologijos istoriją dabartinėje Lietuvos teritorijoje ir už jos ribų.

Atvykę į GTC, vietiniai ir užsienio mokslininkai bei lankytojai gali apžiūrėti jūrinės kilmės išnykusių gyvūnų kolekcijas, kurios atspindi ilgą gyvūnijos evoliucijos laikotarpį nuo prekambro iki paleogeno ir aprėpia beveik visą Žemės raidos istoriją. Šiame straipsnyje bus pristatytos tik kelios gausiausios paleontologinės kolekcijos, saugomos GTC:

Prekambro ir ankstyvojo paleozojaus pasaulį (prieš ~543–485 milijonus metų), atspindi mikrofitoplanktoninių organizmų kolekcija. Šių grupių fosilijinę medžiagą rinkdavo ir tyrinėdavo Lietuvos mokslininkai –  Lilija Paškevičienė ir Tadas Jankauskas. Remiantis kitų mokslininkų tyrimais, manoma, kad šie organizmai galėjo atsirasti maždaug prieš 1,8 milijardo metų ir sėkmingai tęsiasi iki šių dienų.

Akritarchai – tai mažos, apvalios kapsulės, kurių dydis svyruoja nuo kelių µm iki 1 mm. Šie itin maži objektai yra tiriami optiniu mikroskopu, o morfologiškai yra skirstomi į dvi pagrindines grupes:

• sferomorfus, kurie yra lygūs ir apvalūs (žr. nuotrauką nr. 2 kairėje pusėje), 
• akantomorfus, kurie turi įvairių išaugų (žr. nuotrauką nr. 2 dešinėje pusėje).

Šių mikrofosilijų gausiai randama jūrinės kilmės nuosėdose visame pasaulyje, nes gyvi organizmai lengvai prisitaiko prie įvairių aplinkos sąlygų, pavyzdžiui, skirtingų vandens temperatūrų, gylių, druskingumo lygių ir kt. Fitoplanktonas gyvena vandens telkiniuose daugiau nei milijardą metų ir egzistuoja iki šiol. Esminis skirtumas yra tik jų rūšių pokyčiai. Fitoplanktonas yra svarbi bioįvairovės dalis, nes pats ją palaiko, prisidėdamas prie deguonies kiekio didinimo vandenynuose ir sudarydamas palankias sąlygas gyvūnų vystymuisi. Taip pat jis iki šiol atlieka reikšmingą vaidmenį jūros ekosistemos mitybinėje grandinėje.

Jų fosilijų tyrimai padeda paleontologams suprasti praeities aplinkos sąlygas ekosistemų kompleksuose, nes skirtingos akritarchų rūšys buvo ir vis dar yra būdingos specifinėms aplinkoms – nuo priekrantės zonų iki gilių jūros šelfų. Be to, akritarchai, kaip ir kitos indeksinės fosilijos, yra unikalus mokslinis „įrankis“ paleogeografiniams ir biostratigrafiniams tyrimams atlikti, padedantis nustatyti ir sukoreliuoti geologinius sluoksnius skirtingose geografinėse vietovėse (žr. iliustraciją nr. 3).

Ordoviko ir silūro jūrinį pasaulį atspindi Vytauto Saladžiaus konodontų kolekcija. Konodontai – tai išnykę stuburiniai gyvūnai, primenantys dabartines upines nėges, tačiau daug mažesni (žr. iliustraciją nr. 4). Ši svarbi paleontologinė grupė išnyko vėlyvajame triaso laikotarpyje dėl didelės konkurencijos vandenyno ekosistemose.

Šiandien išlikę tik konodontų dantų elementai, kurių dydis svyruoja nuo maždaug 0,25 iki 2-5 mm. Mokslininkai tiria šiuos elementus, norėdami sužinoti, kada ir kokiomis sąlygomis gyveno šie gyvūnai. Kadangi konodontų rūšys keitėsi per laiką, jų dantukų formos taip  pat  pasikeitė. Būtent nesikartojanti dantukų išorinė morfologija (forma) padeda nustatyti uolienų amžių, kuriose jie randami ir atlikti uolienų sluoksnių koreliaciją, sudarant geologinius pjūvius. Be to, dantukų atspalvis gali būti įvertintas naudojant spalvos pakitimo indeksą (angl. „Color Alteration Index (CAI))“, kuris nustato, kaip dantų atspalvis kito laikui bėgant dėl šilumos poveikio Žemės gelmėse (žr. nuotrauką Nr.5). Paleontologė Dr. Anita Harris nustatė, kad uolienose, palaidotose didesniame gylyje ir veikiamose aukštesnės temperatūra, randamos tamsesnio atspalvio konodontų fosilijos. Svarbu pažymėti, kad Žemės gelmėse palaidotos augalų ir gyvūnų liekanos, veikiamos pakankamai aukšta temperatūros ir esant tam tikroms sąlygoms, gali virsti nafta, dujomis ar anglimi, t. y. iškastiniu kuru. Dr. Harris įtarė, kad konodontai gali būti naudojami kaip uolienų temperatūros matuokliai  Daugiau informacijos apie tai galima rasti čia: https://www.museumoftheearth.org/daring-to-dig/bio/harris

Iš uolienos konodontų dantys yra išgaunami cheminiu būdu, naudojant skirtingus rūgšties tirpalus, pvz., skruzdžių rūgšties tirpalas naudojamas jei uoliena karbonatinė. Po to atliekamas pavyzdžių plovimas (angl. „screen washing“) (žr. nuotrauką Nr.6), tada seka sijojimas, naudojant sietų rinkinius ir, galiausiai, dantų atrinkimas rankiniu būdu, naudojant binokuliarinį mikroskopą. Šis procesas gali trukti nuo kelių mėnesių iki kelių metų, priklausomai nuo medžiagos kiekio. Paskutinė proceso stadija gali būti atliekama naudojant brangų natrio polivolframato tirpalą, kuris padeda greičiau atskirti konodontus. Šis metodas žymiai pagreitina fosilijų atrankos procesą, tačiau jo taikymas priklauso nuo projekto finansavimo.

Vidurinio paleozojaus laikotaprį, t.y. silūro ir devono periodus (~440–360 mln. metų), atspindi Juozo Valiukevičiaus žuvų kolekcija. Tuo metu dabartinė Lietuvos teritorija buvo apsemta vandens, tačiau šių periodų uolienos retai aptinkamos Lietuvos paviršiuje (išskyrus kelias vietas, pvz., Joniškio apylinkių atodangose). Dauguma jų slūgso maždaug 1 km ar net didesniame gylyje, todėl mokslininkai jas tyrinėja kerno pavidalu, kuris saugomas Vievio kerno saugykloje.

J. Valiukevičiaus kolekciją sudaro daugiausia akantodų, t.y. išnykusių žuvų klasės, fosilijos (žr. nuotrauką Nr.8 dešinėje) ir žymiai mažiau kaulinių žuvų mikrofosilijos, kurių dydis svyruoja nuo 0,05 mm iki kelių centimetrų, priklausomai nuo kūno fragmento dalies. Dažniausiai fosilijomis virsdavo žuvų pavieniai žvynai, dantys, pelekai, otolitai (ausų „akmenys“), skeletų fragmentai ir kt. Šioje kolekcijoje yra daugiausiai surinkta žvynų ir dantų, kurių bendras skaičius siekia tūkstančius. Jų išoriniu vaizdu galima grožėtis naudojant tiek binokuliarinį mikroskopą (spalvotas vaizdas), tiek skenuojantį elektroninį mikroskopą (juodai baltas vaizdas), tačiau pastarasis suteikia detalesnį vaizdą ir išryškina fosilijų paviršiaus bruožus (žr. nuotrauką Nr. 8 kairėje).

Paleoichtiologiniai tyrimai yra plačiai taikomi paleontologijos ir paleobiologijos srityse. Pavyzdžiui, daugelio paleozojaus ir meozojaus erų kremzlinių žuvų rūšys buvo identifikuotos ir aprašytos remiantis tik jų dantimis, nes kitos kūno dalys, sudarytos iš kremzlių, greitai suirdavo. Žuvų otolitai tiksliai atspindi elementų koncentracijas tuo metu egzistavusiame vandenyje, o tai padeda geriau suprasti jų paleoekologines sąlygas. Be to, skirtingos žuvų kūno vietos buvo padengtos skirtingos formos žvynais. Žvynai atitiko specifines funkcijas: jie padėjo žuvims lengviau judėti (atlikti staigius posūkius, stabdyti, greičiau ar lėčiau plaukti), apsaugoti kūną nuo trynimosi į dugną arba nuo plėšrūnų ir kt.

Lietuvos permo periodas, žinomas kaip periodas, kurio pabaigoje įvyko didžiausias masinis išmirimas, sunaikinęs daugiau nei 87 % jūrinių ir sausumos organizmų (žr. nuotrauką Nr.9), yra puikiai apibūdinamas P. Suveizdžio, K.V. Miklukho-Maklay ir L.B. Ukharskaya kolekcijų pavyzdžiais. Šios kolekcijos apima foraminiferų (iki šiol gyvenantis mikroskopiniai vienaląsčiai organizmai, kurių kūną dengia karbonatinis kiautelis); samangyvių (kolonijiniai jūriniai bestuburiai gyvūnai) ir pečiakojų moliuskų (jūrinių bestuburių gyvūnų, kurie klestėjo iki permo periodo, bet po masinio išmirimo dauguma rūšių išnyko) grupes. Šios kolekcijos suteikia vertingų mokslinių įžvalgų apie jūrinių organizmų evoliuciją bei ekosistemų pokyčius ne tik paleozojaus eros pabaigoje, bet ir vėlesniais laikotarpiais.

Mezozojaus eroje, juros ir kreidos periodais (prieš 201–66 mln. metų), kai Gondvanos ir Laurazijos kontinentuose gyveno dinozaurai, Lietuva buvo apsemta jūra, kurioje gyveno amonitai, dvigeldžiai, pečiakojai moliuskai ir kiti organizmai (žr. nuotraukas Nr.10-13). Jų fosilijas galima rasti Lilijos Rotkytės kolekcijoje. Dėl savo dydžio šių grupių fosilijos priskiriamos makrofosilijoms ir gali būti tiriamos plika akimi. Svarbu pažymėti, kad, neatsižvelgiant į fosilijų dydį, jos gali būti randamos „laisvoje“ formoje paviršiuje (pvz., karjeruose, atodangose) arba „užrakintoje“ uolienose.  okiu atveju reikalingas jų išlaisvinimas iš uolienų, kuris atliekamas ne cheminiu, kaip su mikrofosilijomis, o mechaniniu būdu, naudojant specialią įrangą ir skirtingus grąžtus, panašius į tuos, kurie naudojami stomatologijoje.  Naudojant oro kompresorių, reguliuojama oro srovė, patenkanti į grąžtą, leidžia fosiliją milimetras po milimetro valyti ir atskirti nuo uolienos. Šių fosilijų tyrimai plečia paleontologų supratimą apie paleogeografiją, biostratigrafiją ir evoliucijos raidą, ypač tiriant masinių organizmų išmirimų mąstą ir poveikį bioįvairovei, įvykusį juros periodo pradžioje ir kreidos periodo pabaigoje.

Be šių išvardintų skirtingų paleontologinių kolekcijų, GTC turi ir daugiau, tačiau mažesnės apimties kolekcijų, kurios taip pat turi svarbią mokslinę reikšmę ir paskirtį. Mezozojaus kolekciją papildo jūrų ežiai – plačiai paplitusi dygiaodžių bestuburių grupė (žr. nuotrauką nr. 14) ir koralai – kolonijiniai jūriniai gyvūnai (žr. nuotrauką nr. 15). Šias jūrinės kilmės fosilijas galima rasti Algimanto Grigelio kolekcijoje.

Kreidos periodo paleontologinę kolekciją papildo paleoryklių fosilijos, surinktos ir apibūdintos Romualdos Mertinienės (žr. nuotrauką Nr.16). Dažniausiai elasmobranchijų (kremzlinių žuvų klasė) dantys analizuojami naudojant histologinius tyrimus (2D šlifai), kai fosilija yra poliruojama iš abiejų pusių (procesas yra negrįžtamas), siekiant pamatyti danties vidinę sandarą su SEM mikroskopu (žr. nuotrauką Nr. 17). Tyrimo metu nagrinėjamas emalio (labiau paplitęs tarp mezozojaus ir dabartinių žuvų) ar enameloido (būdingas paleozojaus žuvims) bei dentino vidinių audinių santykis, jų storis, mineralizacijos lygis – visa tai gali suteikti informacijos apie dantų funkciją perdirbant maistą ir mitybos ypatybes.Be to, gali būti atliekamas trimatis danties vidinių kraujagyslių pasiskirstymo, 3D modelių pavidalu, tyrimas (žr. nuotrauką Nr.18). Tai yra saugus metodas tirti fosilijas, nes jo metu tiriamas objektas skenuojamas kompiuteriniu tomografu arba sinchotronu, kuris yra žiedinis dalelių greitintuvas, naudojamas moksliniuose tyrimuose. Vėliau gautos nuotraukos sujungiamos į modelį naudojant specialiai tam sukurtas programines įrangas, tokias kaip Avizo, 3D Slicer ir kitos.

Išvados

Kaip matome, paleontologija yra labai įdomus mokslas, leidžiantis mums grįžti į praeitį ir įsivaizduoti, kokia bioįvairovė klestėjo senoviniuose vandenynuose. Paleontologiniai tyrimai padeda atkurti seniai išnykusius organizmus, suprasti jų reikšmę mitybinėse grandinėse ir išsiaiškinti ekologines sąlygas, kurios leido faunai ir florai drąsiai vystytis ir evoliucionuoti. Be to, paleontologija leidžia atsakyti į daugybę kitų įdomių klausimų, kaip klimato pokyčiai paveikė gyvybės formas ir jų dydžius, kokie evoliuciniai procesai lėmė dabartinių rūšių atsiradimą ir pan. Tyrinėdami fosilijas ir jų ypatumus, mokslininkai gali geriau suvokti, kaip biologinė įvairovė reaguoja į aplinkos pokyčius, o tai ypač svarbu šiandien, kuomet daug kalbama apie klimato kaitą ir išnykimo grėsmes. Galiausiai, paleontologija ne tik plečia mūsų žinias apie praeitį, bet ir padeda geriau suprasti dabar Žemėje vykstančius sudėtingus procesus.