Цифровое настоящее и будущее палеонтологии

в 8:03, , рубрики: 3d, будущее здесь, наука, Научно-популярное, онлайн-библиотеки, палеонтология, систематика, фундаментальная наука, эволюция

Во времена частичного потери интереса к фундаментальной науке обществом, все же хочется помечтать о будущем науки, а именно палеонтологии в перспективе своего развития, если, конечно, наша цивилизация не сгорит в ядерном огне в ближайшее десятилетие.

Палеонтология – наука об ископаемых организмах, сравнительно молодая дисциплина, берущее свое начало, как самостоятельная дисциплина, с работ европейских ученых первой половины XIX столетия. Как любая наука, палеонтология развивалась и развивается, получила огромную доказательную базу данных для эволюционного учения. Благодаря палеонтологии была создана геохронологическая шкала и нам стала понятна этапность развития жизни на планете.

История жизни
История жизни. Источник ru.wikipedia.org

Последние 20 лет, с быстрым развитием цифровых технологий и интернета, ученые-палеонтологи получили немыслимые ранее возможности для исследований и обмену информации. Благодаря чему наметились основные тренды в развитии палеонтологии и эволюционной биологии, о которых я хочу рассказать.

Вообще, надо начать с того, что развитие науки идет по пути поиска и решения проблем. Это логично и, кстати, является одним из отличий от паранауки и псевдонауки, где проблемы, как правило, либо не существует или решение абсолютно противоречит законам логики и рациональности.

Научных, нерешенных проблем в палеонтологии масса. Основные, так сказать, глобальные задачи можно описать следующим списком.

1. Возникновение жизни. Эта проблема, конечно, решена не до конца. Существует две главные теории: абиогенез и панспермия. Первая, утверждает о абиотическом химическом происхождении жизни из неживого (где это грань тоже неясно) вещества, вторая о занесении жизни на Землю из Космоса. Вторая теория так же имеет доказательную базу, но дает больше вопросов, чем ответов. О происхождении жизни написаны сотни, если не тысячи научных трудов и об этом можно говорить часами, поэтому остановимся на том, что данная наиглавнейшая задача еще ждет своего однозначного решения.

Арт-реконстркция первичной Земли: метеориты, древний океан с первичным бульоном.
Арт-реконстркция первичной Земли: метеориты, древний океан с первичным бульоном.

2. Глобальные вымирания. Последние два десятилетия интерес к этим явлениями значительно возрос в научной среде. После нашумевшей работы Луиса и Уолтера Альвареса об метеоритной причине мел-палеогенового вымирания и публикации известной базы данных Дж. Сепкоски, анализ которой позволил выделить основные этапы вымираний органического мира в фанерозойском эоне, научное сообщество вышло на путь поиска причин массовых вымираний. Сейчас существует большое количество неоднозначных гипотез: о циклах прохождения нашей системы через губящие все живое области Галактики, о гибели из-за взрывов Сверхновых, о сильном вулканизме (это подтверждается для пермского вымирания) и т.д. Существует достаточно проработанная теория о биотических причинах массовых вымираний, разработанная отечественными палеонтологами. Есть также комплексные модели, включающие большое количество факторов, взаимосвязанных друг с другом и объясняющих эти явления. Но, однозначной теории, с которой бы согласилось подавляющее количество исследователей нет.

График вымирания морской фауны в течение фанерозоя
График вымирания морской фауны в течение фанерозоя. Построен благодаря анализу базы данных Дж. Сепкоски. Источник ru.wikipedia.org

3. Пути эволюции. Достаточно важная проблема. Со времен публикации трудов Ч. Дарвина эволюционная биология шагнула далеко вперед. Это довольно сложное, объемное учение, имеющее под собой незыблемую доказательную базу. Но общей, простой концепции, некой теории всего, объясняющей целиком и полностью законы и причины, конечно же нет. Главная проблема в том, что эволюция органического мира известна нам только в единичном экземпляре на нашей планете и нам попросту не с чем сравнивать.

Эволюционное древо гоминид
Эволюционное древо гоминид. Источник humanorigins.si.edu

4. Общая систематика органического мира. На данный момент времени не существует общей систематики органического мира, которая бы удовлетворила бы всех исследователей и отражала филогению всех групп. Начиная с того, что существует масса подходов к реализации построения систематик (морфологическая, молекулярная и т.д.), кончая главным вопросом – насколько существования таксонов в живой природе соответствует действительности? Где точная грань между видами, насколько целостны таксоны более высокого ранга. Это очень сложные вопросы, требующей стройного и однозначного ответа.

image
Одна из современных кладограм (по-сути филогенетических схем) органического мира. Источник ru.wikipedia.org

Существует еще масса важных, глобальных вопросов, таких как причины кембрийского взрыва, систематическое положение органического мира венда, великое кислородное вымирание в архее, эволюция человека и сознания и т.п., требующих дополнительных исследований и более однозначных ответов.

Давайте с вами помечтаем о возможном будущем палеонтологии и эволюционной биологии, которое уже постепенно, к счастью, наступает и какие подходы к этому прилагаются.

Первой, наиболее важной задачей, является развитие онлайн-библиотек. Вся, абсолютно вся научная литература должна быть оцифрована. Корпорация GOOGLE прикладывает к этому большие усилия, за что ей частично благодарен весь мир, но, как правило, тормозом этого процесса является существование авторских прав у издательств. В особенности издательства, открывающие доступ к ресурсам только на платной основе. Вся научная литература должна и обязаны быть бесплатной. Многие исследователи делятся с другими оттисками статей по электронной переписке или выкладывают у себя на сайтах, но в любом случае получить доступ ко всем оцифрованным статьям и трудам невозможно. Также, многие библиотеки против оцифровки своих книг, исходя из того, что по факту они останутся без работы, если литература будет доступна в электронном виде. Это, конечно, правда, но прогресс и общедоступность все-таки важнее, чем мнение библиотек. Это мое личное мнение, с которым, безусловно, не согласятся защитники авторских прав. В российском секторе интернета существует всего десяток сайтов, где авторы ресурсов собрали и выложили в открытый доступ оцифрованную научную литературу по палеонтологии. Наверное, два главных ресурса стоит упомянуть, а именно сайт известного палеонтолога, популяризатора науки А.В. Маркова и сайт сотрудников геологического института РАН.

Вторая, важнейшая задача, состоит в полной оцифровки типовых серий палеонтологического материала, хранящихся в фондах музеев и институтов Мира, а также созданий виртуальных музеев, с онлайн доступом. Это будет важнейшей вехой в развитии палеонтологии. Вы только подумайте, любой палеонтолог в любой точке Земного Шара сможет получить доступ к экземплярам для исследований, рассмотреть подробно структуру и прочее. Современные технологии уже позволяют создавать качественные 3D модели не прибегая к использованию дорогих 3D сканнеров, а используя лишь ряд пересекающихся фотографий. Развитие и общедоступность 3D печати позволит быстро и качественно распечатать моделей окаменелости для дальнейшей работы. Пока, подобные ресурсы большая редкость и их можно перечислить на пальцах. Вот, наиболее наглядные из них: 3dmuseum.org, www.3d-fossils.ac.uk, palbio.ru/modeling.

Третья задача, которую вряд ли получится решить в ближайшее десятилетие – создание глобальной базы данных ископаемых организмов до таксонов уровня вида и подвида. Решением этой сложнейшей задачи заниматься как целые организации, так и отдельные исследователи. Так, создание известной базы данных Дж. Сепкоски strata.geology.wisc.edu/jack, включающей в себя 36 000 родов ископаемых животных фанерозоя стало прорывом для исследований. Анализ этой базы позволил установить многие закономерности и этапность развития органического мира на Земле. Существует еще очень известный проект paleobiodb.org — база данных экземпляров окаменелостей из фондов научных коллекций. Огромная объемная БД, являющаяся коллективным проектом исследователей, за которой большое будущее. Но, к сожалению, тут против нас работает фактор ошибки и субъективности определения материала. Конечно, с учетом гигантского объема, им можно пренебречь, но результат анализа подобных БД точен только в первом приближении.

Четвертой, на мой взгляд, немаловажной задачей является создание узкоспециализированного софта для палеонтологов и эволюционных биологов, позволяющих быстро обрабатывать данные. А его катастрофически не хватает. Только в последнее пару-тройку лет стали появляться проекты, посвященные разработке приложений для этой дисциплины. Например, известное в научной среде приложение для корреляции и созданию стратиграфических шкал TimeScale Creator. Необходимы многие разработки приложений для моделирования эволюционных процессов, анализа морфологии и геохронологического распространения групп.

Пятой задачей можно выделить создание экспертных систем, определителей, способных к самообучению. По сути, внедрение ИИ в палеонтологию. Более точное определение, и уменьшение субъективности – главные принципы этого процесса. К сожалению, я не смогу привести известные примеры подобных систем в палеонтологии…

На самом деле, существует еще масса IT-подзадач, которые позволят исследователям проводить более тщательные и детальные исследования, увеличат количество открытий и на ум приходят замечательные произведения писателя-фантаста и палеонтолога И.А. Ефремова, в которых он мечтал о будущем этой интересной науки, открывшей много тайн о нашем прошлом.

image
Портрет Ивана Антоновича Ефремова кисти Бориса Ольшанского.

Автор: Paleontologist

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля