فهرست مطالب
فسیل چیست؟
واژه‌ی فسیل برگرفته از واژه‌ی لاتین «fossus»، به معنای “بیرون کشیده شده” یا “کشف شده” است. در ابتدا این واژه برای طیف گسترده‌ای از سنگ‌ها، بدون توجه به آلی یا غیرآلی بودن منشاء آنها، استفاده می‌شد. امروزه منظور از فسیل، بقایا و اثرات به جا مانده از گیاهان و جانورانِ از بین رفته است. بقایا و اثرات به جا مانده از جانداران، تنها زمانی تشکیل فسیل می‌دهند که سنی معادل 10,000 سال داشته باشند. برخی فسیل‌ها شامل بدن کامل یک جاندار هستند. دیگر فسیل‌ها تنها بخشی از جسم جاندار مثل استخوان، صدف، لاک یا برگ را در خود دارند. نوع دیگری از فسیل‌ها وجود دارد که اثرات ثبت و حفظ شده‌ی جانداران در پوسته‌ی زمین هستند، مثل ردپاهای به جا مانده از جانوران. همچنین برخی از فسیل‌ها ابعاد میکروسکوپی دارند؛ باکتری‌ها و دانه‌های گرده تشکیل فسیل‌هایی با اندازه‌ی میکروسکوپی یا میکروفسیل می‌دهند.
شرایط لازم برای تشکیل فسیل
تشکیل فسیل از بقایا و اثرات جانوران، واکنش رایجی نیست، چراکه اغلب جانداران به سرعت پس از مرگ تجزیه می‌شوند. برای آن‌که یک جاندار تشکیل فسیل دهد، بقایای جاندار باید سریعاً پس از مرگ به وسیله‌ی رسوبات پوشانیده شود. این رسوبات میتوانند شن‌های کف دریا، گدازه‌های آتشفشانی و یا حتی قیر چسبناک باشد. با گذشت زمان، مواد معدنی داخل رسوبات به درون بقایای جاندار نفوذ می‌کند و این بقایا تشکیل فسیل می‌دهند.
در بیشتر مواقع قسمت‌های سخت بدن جانداران مثل استخوان‌ها، لاک‌ها و دندان‌ها تشکیل فسیل می‌دهند. جانورانی با بدن‌های نرم مانند کرم‌ها، به ندرت تشکیل فسیل می‌دهند. البته در برخی مواقع، صمغ درختان تشکیل فسیل می‌دهد که به آن کهربا می‌گویند. صمغ فسیل شده یا کهربا میتواند بدن بسیاری از جانوران مثل مورچه‌ها، پشه‌ها و مگس‌ها را در خود حفظ کند.
پیدایش و مطالعه‌ی فسیل‌ها
دراوایل قرن ششم کسنوفانس، فیلسوف یونانی، متوجه شد که برخی صدف‌های فسیل شده بقایای نرم‌تنان صدف‌دار هستند. او از این یافته‌ی خود نتیجه گرفت که در گذشته این خشکی‌ها نیز زیر دریا بودند. بعدها داوینچی نیز به نتایج مشابهی دست یافت. در قرن شانزدهم میلادی فیلسوف‌های طبیعت شروع به جمع‌آوری گسترده و دسته‌بندی فسیل‌ها کردند. البته در این سال‌ها همچنان بسیاری از دانشمندان اروپایی نمی‌دانستند که فسیل‌ها بقایای موجودات زنده هستند. فلسفه‌ی طبیعت این ایده را نیز مطرح می‌کرد که در درون زمین، اجسام سنگی مشابه موجودات زنده رشد میکنند.
در قرن‌های هفدهم و هجدهم، ماهیت فسیل‌ها و ارتباط آنها با حیات در گذشته‌ی زمین، بهتر درک شد. در این سال‌ها دانشمندانی مانند رابرت هوک، نیکلاس استنو و ژرژ کوویه به تحقیق بر روی فسیل‌ها پرداختند. ژرژ کوویه مطالعات خود بر روی فسیل‌ها را به کمک کالبدشناسی مقایسه‌ای پیش برد. در اواخر قرن هجدهم در نتیجه‌ی فعالیت‌های ژرژ کوویه، علم دیرینه‌شناسی شکل گرفت.
پیدایش فسیل‌های دایناسورها
رابرت پلات در سال 1677 برای اولین بار استخوان فسیل شده‌ی یک دایناسور را کشف کرد. البته او حدس زد که استخوان متعلق به یک انسان غول‌پیکر است. در سال 1824، ویلیام باکلند فک پایینیِ فسیل شده‌ی یک خزنده‌ی گوشت‌خوار را پیدا کرد و نام آن را Megalosaurus گذاشت. درهمان سال گیدئون مانتل متوجه شد که دندان‌های بزرگ فسیل شده‌ای که که پیش‌تر پیدا کرده بود، متعلق به خزنده‌ای غول‌پیکر و گیاه‌خوار است. او نام این خزنده را بخاطر شباهت دندان‌هایش به دندان‌های ایگوانا، Iguanodon گذاشت. در سال 1842، ریچارد اوون Megalosaurus و Iguanodon را به دسته‌ی جدیدی از خزندگان به نام دایناسورها اختصاص داد.
فسیل‌ها و دگرگشت
فسیل‌ها برای زیست‌شناسان از اهمیت بالایی برخوردارند. آنها فسیل‌های گیاهان، جانوران و دیگر جانداران را بررسی میکنند تا درک بهتری از حیات جانداران در گذشته داشته باشند. همچنین به کمک فسیل‌ها تغییرات صورت گرفته طی دوران‌های مختلف، در حیات جانداران را بررسی میکنند.
کتاب منشاء انواع چارلز داروین در سال 1859 منتشر شد. پس از آن تلاش برای پیدا کردن فسیل‌هایی که به اثبات دگرگشت کمک کنند، بالا گرفت. در سال 1861 اولین نمونه‌ی فسیل شده از Archaeopteryx کشف شد. این موجود هم دارای دندان و هم دارای پر بوده است. در 1872 نمونه‌های مشابه بیشتری هم پیدا شد. موجودی که هم‌زمان ترکیبی از ویژگی‌های خزندگان و پرندگان را دارد، میتواند نمونه‌ی خوبی برای اثبات ارتباط دگرگشتی بین پرندگان و خزندگان باشد.
در این دوران دگرگشت انسان هم مورد توجه علاقمندان بود. در سال 1856 اولین فسیل نئاندرتال کشف شد؛ البته در آن دوران مشخص نبود که این فسیل نمایان‌گر گونه‌ای دیگر از انسان امروزی است. سرانجام در سال 1891 فسیل انسان جاوه‌ای ،که نمونه‌ای از انسان راست‌قامت است، پیدا شد. این فسیل به وضوح حد واسطی میان انسان و میمون بود.
انواع فسیل‌ها
انواع مختلف فسیل‌ها، بسته به اینکه پس از مرگ جانور چه اتفاقی و در چه محیطی رخ دهد، تشکیل می‌شوند.فسیل‌ها معمولا درون سنگ‌های رسوبی شکل می‌گیرند. بقایای جانور ابتدا توسط چندین لایه رسوب و مواد معدنی پوشیده می‌شود و ساختار بدن و اسکلت جانور در این فضا گیر می‌افتد. اغلب اجزای بدن جانور معمولا تجزیه می‌شود و تنها اسکلت، استخوان‌ها، دندان‌ها و دیگر اجزای سخت به جا می‌مانند. فسیل‌ها به شکل‌های دیگری نیز تشکیل می‌شوند، حفره‌های قیر و کهربا از جمله این روش‌ها هستند. فسیل‌ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند: فسیل‌های اندامی(body) و فسیل‌های اثری (trace)
فسیل‌های اندامی (body)
فسیل‌های اندامی، اجزای واقعی بدن جانور هستند که حفظ شده‌اند؛ این اجزا میتوانند دندان، استخوان، برگ و یا ساختارهای بنیادی‌تر بدن جاندار باشند. معمولا فقط اجزای سخت جاندار تشکیل فسیل می‌دهند و بافت‌های نرم به سرعت تجزیه می‌شوند. سه نوع فسیل وجود دارند که اجزای بدن جاندار را در خود ثبت میکنند. فسیل‌های قالبی(mold)، فسیل‌های جایگزینی(cast) و فسیل‌های کامل.
فسیل‌های قالبی (mold)
در تشکیل فسیل‌های قالبی، جاندار پس از مرگ توسط لایه‌های رسوبی پوشانده می‌شود. جاندار به تدریج تجزیه می‌شود و جای خالی آن در رسوب باقی می‌ماند. برخی فسیل‌های قالبی یک تصویر کلی از بدن جاندار را نشان می‌دهند و برخی تنها بخشی از این تصویر را حفظ کرده‌اند. تصویر حک شده‌ی از یک صدف بر روی ماسه، نمونه‌ای از این نوع فسیل است. پس از سفت شدن ماسه‌ها، صدف احتمالا تجزیه شده‌است؛ به این ترتیب، فضای خالی به شکل صدف در سنگ رسوبی ایجاد می‌شود. این فضای خالی، فسیل قالبی یا mold نام دارد. فسیل‌های قالبی میتوانند داخلی یا خارجی باشند.
فسیل‌های جایگزینی (cast)
نحوه‌ی تشکیل این فسیل‌ها تا حدودی مشابه نحوه‌ی تشکیل فسیل‌های قالبی است. تشکیل این فسیل‌ها نیز با ایجاد یک اثر بر روی رسوبات و سنگ‌ها همراه است؛ اما پس از ایجاد یک قالب توخالی، این قالب‌ها با مواد معدنی پر می‌شوند. سپس این مواد معدنی سخت می‌شوند و از طریق فرآیند کانی‌سازی، تشکیل سنگ‌های منسجم می‌دهند. این فرآیند، میتواند به کمک مواد معدنی مثل سیلیس و پیریت که موجب تشکیل فسیل‌های براق می‌شود، رخ دهد.
چوب‌ِ سنگ شده، از طریق فرآیندی مشابه تشکیل می‌شود. مواد معدنی جایگزین مواد طبیعی درخت می‌شوند و سنگ شدگی(petrification) رخ می‌دهد. این فرآیند ساختار چوب درخت را حفظ می‌کند. در سنگ‌شدگی مواد آلی به طور کامل توسط مواد معدنی جایگزین شده و تبدیل به سنگ می‌گردد. در این فرآیند بافت‌ها با تمام جزئیات جایگزین می‌شوند.
برخی مواقع دیرینه شناسان به کمک فسیل‌های قالبی(Mold) به همراه خمیربازی و یا لاتکس فسیل‌ها جایگزینی(Cast)مصنوعی می‌سازند.
تفاوت میان دو فسیل قالبی و جایگزینی در تصویر زیر مشهود است.
فسیل کامل(True Form Fossil)
این فسیل‌ها زمانی که تمام بدن جاندار در صمغ درختان و کهربا گیر می‌افتد و حفظ می‌شود، به‌وجود می‌آیند. در این فسیل‌ها بقایای حفظ شده، نسبتاً سالم و کامل هستند. دیرینه‌شناسان به
کمک این فسیل‌ها میتوانند به دقیق‌ترین شکل مواد آلی را بررسی کنند
فسیل‌های اثری (Trace)
فسیل‌های اثری یا ichnofossile، حاوی اندام‌های جانور نیستند بلکه آثار به‌جا‌مانده از جانوران هستند. رایج‌ترین فسیل‌های اثری، لانه‌ها، ردپاها، رد دندان‌ها و مدفوع جانور هستند. این فسیل‌ها رایج‌ترین نوع فسیل‌ها هستند و برخی مواقع اطلاعات بسیار بیشتری نسبت به اجزای فسیل شده‌ی بدن جانوران به دیرینه‌شناسان می‌دهند.
مدفوع فسیل‌شده‌ی جانوران یا Coprolites، اطلاعاتی از مکان زندگی و خوراک جانور به دیرینه‌شناسان می‌دهد. مدفوع معمولا به‌سرعت از بین می‌رود، بنابراین این فسیل‌ها بسیار کمیاب هستند. رایج‌ترین Coprolite یافت شده، متعلق به حیوانات دریایی، مخصوصا ماهی‌ها و خزندگان هستند. این فسیل‌ها حاوی ذرات غیرقابل تجزیه از خوراک حیوان هستند، ذراتی مانند بخشی از فلس، استخوان، دندان و صدف.
فسیل کربنی
زمانی که جانداری می‌میرد و زیر رسوبات مدفون می‌شود، بقایای جاندار دچار فشردگی(compression) می‌شوند؛ به این ترتیب مواد تشکیل‌دهنده‌ی بدن جاندار به‌تدریج نابود می‌شوند و تنها کربن باقی می‌ماند. لایه‌ی نازک دوبعدی به جا مانده از کربن نشان‌دهنده‌ی اجزای ظریفی مانند برگ‌ها است. برخلاف فسیل‌های کربنی گیاهی، فسیل‌های کربنی جانوری بسیار کمیاب هستند. فسیل‌های کربنی معمولا در نزدیکی رگه‌های معدنی معدن زغال سنگ یافت می‌شوند.
شبه‌فسیل (Pseudofossil)
انواع فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی، الگو‌ها، آثار و اجسام معدنی یا آلی را به‌وجود می‌آورند که شبیه به ساختارهای زیستی هستند. شبه فسیل‌ها ساختارها و آثار غیرزیستی هستند که شبیه به ساختارهای زیستی هستند اما فسیل نیستند.
محیط‌های مناسب برای تشکیل فسیل
فسیل‌ها در محیط‌های مختلفی شکل می‌گیرند، اما برخی مکان‌های خاص برای حفظ آنها مناسب‌تر هستند. سنگ های رسوبی مانند سنگ آهک، شیل و ماسه سنگ معمولاً با تشکیل فسیل همراه هستند. این سنگ ها از تجمع رسوبات در طول دوران‌ها، در مناطقی مانند بستر رودخانه‌ها، دریاچه‌ها یا محیط‌های دریایی تشکیل می شوند. مناطقی مانند بستر رودخانه‌ها، کف دریاچه‌ها و مناطق ساحلی، که رسوب در آنها بسیار رخ می‌دهد، برای حفظ فسیل‌ها مطلوب هستند. این محیط‌ها امکان دفن سریع ارگانیسم‌ها را فراهم می کند و آن¬ها را در برابر تجزیه و لاشخورها محافظت می¬کند. محیط¬های دریایی، مانند صخره های مرجانی و دریاهای کم عمق نیز، به دلیل فراوانی جانوران دریایی و رسوب بالای انواع رسوبات، می توانند شرایط مناسبی را تشکیل فسیل فراهم کنند.
رسوبات خاکسترهای آتشفشانی که به‌عنوان توف(tuff) شناخته می شوند، میتوانند فسیل‌ها را حفظ کنند. خاکستر میتواند به سرعت بقایای ارگانیسم‌ها را بپوشاند و از آنها محافظت کند. غارها و گودال‌های قیر نیز، به دلیل شرایط محصور و بی‌هوازی که ایجاد میکنند به حفظ فسیل‌ها کمک میکنند.
مراحل تشکیل فسیل
فسیل‌ها به شیوه‌های متفاوتی ایجاد می‌شوند. در ادامه مراحل شکل‌گیری یک فسیل جایگزینی معمول را بررسی می‌کنیم. در ابتدا جاندار موردنظر می‌میرد و بدنش در کف دریا فرو می‌رود. در اغلب مواقع قسمت های نرم بدن جاندار پوسیده می‌شود و فقط اسکلت آن باقی می‌ماند. اسکلت توسط رسوبات ی(مانند گل یا ماسه) که از بالای آب به پایین می‌ریزد مدفون می شود. کف دریا مکانی ایده‌آل برای فسیل‌سازی است، به همین دلیل بسیاری از فسیل‌ها دریایی هستند (از حیواناتی که در دریا زندگی می‌کردند). جانداران ساکن خشکی ممکن است بمیرند و به صورتی بقایای آنها به دریا برسد و به همین صورت ترتیب دفن شوند. به تدریج به رسوبات بر روی بفایای جاندار اضافه می‌شود. به این ترتیب فشار بر روی لایه‌های زیرین افزایش می‌یابد و باعث سخت شدن‌آن‌ها می‌شود. این اسکلت اکنون در عمق مدفون شده و توسط بافتی سنگی احاطه شده است، اسکلت توسط آب¬های زیرزمینی حل می‌شود. این عمل یک حفره باقی می‌گذارد که شکل اسکلت اصلی را حفظ می‌کند. این حفره به عنوان یک قالب طبیعی شناخته می¬شود. آب غنی از همان مواد معدنی وارد این قالب می شود و حفره را پر می کند. مواد معدنی داخل قالب نوعی فسیل جایگزینی(cast) را تشکیل می‌دهند که مانند اسکلت اصلی است. البته که بخش‌های درونی این فسیل مشابه بخش‌های داخلی اسکلت نیست. میلیون‌ها سال بعد، سنگ‌های اطراف اسکلت به سطح زمین بالا می‌آیند (این اتفاق در طول کوه‌سازی، زلزله و سایر فرآیندهای زمین رخ می‌دهد). این سنگ‌ها سپس در اثر باد و باران فرسوده شده است و فسیل در معرض دید قرار میگیرد. این مکانیسم تشکیل فسیل Permineralization یا معدنی‌سازی نام دارد. استخوان‌های فسیل‌شده ی دایناسورها، چوب های سنگ شده و بسیاری از فسیل‌های دریایی در اثر معدنی سازی تشکیل شدند.
برخی از فسیل ها زمانی تشکیل می‌شوند که بقایای آنها تحت فشار زیادی فشرده می‌شود.این روش که فشرده سازی نام دارد، برای فسیل‌های برگ‌ها و سرخس‌ها رایج‌تر است، اما می تواند در سایر موجودات نیز رخ دهد
رنگ فسیل‌ها
رنگ فسیل‌ها نشان‌دهنده‌ی محیطی است که جاندار در آن مدفون، فسیل و در نهایت یافت شده است. این رنگ میتواند مشخص کند که منطقه‌ی موردنظر، هنگام مرگ جاندار به چه صورت بوده‌است و پس از آن چه رویدادها زمین‌شناسی در آن رخ داده¬است؛ در نتیجه، می-توانیم مناطقی که ممکن است فسیل¬های مشابهی داشته باشند را مشخص کنیم.
انواع کانی‌ها می.توانند در به وجود آمدن فسیل¬ها دخیل باشند. برخی کانی‌ها و مواد معدنی میتوانند رنگ فسیل‌ها را مشخص کنند. کانی‌های مناطق محتلف از جهان از نظر ساختار، سختی و درخشش، متنوع هستند. رسوبات و آب های زیرزمینی که پس از مرگ جاندار بقایای آن را در بر می‌گیرند، حاوی مواد معدنی با طیف رنگی وسیعی هستند این مواد معدنی به تدریج داخل بقایای جاندار نفوذ میکنند و سطح آن را می‌پوشانند. در برخی موافع این مواد معدنی به طور کلی جایگزین بقایای جاندار می‌شوند. بقایای فسیلی به تدریج ویژگی‌های فیزیکی این مواد معدنی، از جمله رنگ، را به خود می‌گیرند. این رنگ‌ها معمولا سیاه، سفید، صورتی چرک، زرد روشن، بژ روشن و قهوه‌ای تیره هستند. برای مثال، در آمریکای شمالی اغلب فسیل‌ها حاوی فسفات، آهک و آهن هستند. فسفات معمولا، منجر به تشکیل فسیل‌های سیاه‌رنگ می‌شود. آهک نیز فسیل‌هایی به رنگ خاکستری متمایل به زرد ایجاد می‌کند. اغلب فسیل‌های مربوط به دایناسورها در مناطقی غنی از آهن ایجاد و یافت شده‌اند. این فسیل‌ها معمولا در طیف قهواه‌ای مایل به قرمز هستند.
اهمیت فسیل‌ها
فسیل‌ها از زمان پیدایش تاکنون، کمک‌های شایانی به علوم مختلف کرده‌اند. دانشمندان به کمک آنها توانستند دوره‌های زمین‌شناسی را کشف کنند، تغییرات تدریجی آب‌وهوایی را مطرح کنند و گونه‌های انقراض یافته را بشناسند. امروزه نیز تلاش برای کشف فسیل‌ها و پژوهش بر روی آنها صورت میگیرد. فسیل‌ها میتوانند ما را در پیشبینی آینده‌ی گونه‌های مختلف یاری دهند.
نویسنده: مبینا جاویدی
منابع:
- https://sciencing.com/describe-types-fossils-8147260.html
- https://learningzone.oumnh.ox.ac.uk/how-are-fossils-formed
- https://nature.ca/en/what-colour-are-fossils-where-science-and-artistry-merge/
یک نظر