بقایای موجودات زنده که در لایه های زمین – سنگواره (فسیل)

بقایای موجودات زنده که در لایه های زمین مانده اند سنگواره (فسیل) نامیده می شوند در فرآیندی که میلیونها سال به طول می انجامد سنگواره مانند یک کپی از حیوان یا گیاه مرده شکل می گیرد این فرایند آهسته به این معنی است که سنگواره هاییکه امروزه کشف می شوند از بقایای گونه های بسیار قدیمی تشکیل شده اند که بسیاری از آنها اکنون منقرض شده اند.

عکس سمت چپ متعلق به آرکئوپتریکس است . این پرنده مانند پرندگان امروزی بالهای پوشیده از پر داشت و مانند خزندگان دارای دندانها ٬چنگالها٬دست ها و دم بلند استخوانی بوده است .

سنگواره سمت چپ هم سنگواره آرکئوپتریکس است که در سال 1861 یافت شد.

حیوانات وگیاهان بسیار قدیمی نه تنها توسط فرآیند فسیل شدن در صخره ها بلکه به طرق دیگر نیز حفظ شده اند در بعضی موارد اعضای نرم بدنشان هم چنان به بقای خود ادامه داده اند برای مثال حشرات و عنکبوتها در عنبر حفظ شده اند ماموتهای پشمالو در دره های عمیق یخ زده به نام لایه منجمد دائمی یافت شده اند استخوانهای گربه های دندان شمشیری در حفره های قیر بسیار قدیمی کشف شده اند.

حشرات که حدود 350 میلیون سال پیش ظاهر گشتند اکنون فراوان ترین گروه جانوران روی زمین را تشکیل می دهند آنها از اجداد بدون بال خود تکامل حاصل کردند اما بعدها توانایی قدرت پرواز را کسب نمودند در حدود 130 میلیون سال پیش افزایش چشمگیر در تعداد و نوع حشرات حاصل شد گروههای جدید نظیر زنبور ها،مورچه ها و پروانه ها بر روی گیاهان متعلق به همان دوره رشد و نمو یافتند.

اکنون بزرگترین و متنوعترین گروه حیوانات روی زمین بی مهرگان (حیوانات بدون ستون مهره)هستند آنها همچنین اولین حیواناتی هستند که حدود یک میلیارد سال در دریاها تکامل یافتند تا 600 میلیون سال پیش چتر دریایی پدید آمده و دیگر نرم تنان مانند حلزون 50 میلیون سال بعد بوجود آمدند اولین نرم تنان ساکن زمین بیش از 400 میلیون سال پیش بر روی زمین ظاهر گشتندو باعث ازدیاد حیواناتی نظیر حشرات و عنکبوتها شدند.

این وابستگان عقربهای امروزی و خرچنگهای نعل اسبی بین 250 تا 440 میلیون سال پیش در آبهای شیرین و دریاها یافت شدند عقربهای دریایی از دست و پای پارو مانند خود برای شنای سریع استفاده می کردند گونه های بزرگتر آنها تا 1/2 متر (7 فوت)می رسیدند و با چنگالهای بزرگ خود ماهی شکار می کردند.

عکسهایی که می بینید مربوط به فسیل و گونه های عقرب دریایی و حشرات و نرمتنان است .

چگونگی تشکیل فسیل 

فسیل ها بقایای جانوران و گیاهان باستانی و ردپاها یا اثرات به جا مانده از موجودات زنده از دوره های زمین شناسی گذشته یا اثرات به جا مانده از هر فعالیتشان هستند. فسیل ها روی همه قاره های زمین پیدا شده اند.

لغت فسیل از لغت لاتین fossilis می آید که به معنی حفر کردن و کاوش کردن است. بیشتر لایه های فسیلی از سنگ های رسوبی به دست آمده اند. سنگ رسوبی سنگی است که از رسوباتی نظیر ماسه، گل و تکه های کوچک سنگ تشکیل شده است . پس از گذشت دوره های زمانی طولانی، این ذرات کوچک فشرده شده اند (متراکم شده اند). اگر فسیلی در میان آنها باشد، این فسیل زیر لایه های بیشتر و بیشتری از رسوب دفن شده است و در داخل سنگ های رسوبی فشرده شده است. لایه های زیرین قدیمی تر از لایه های بالایی هستند.

به عبارت دیگر در شرایطی، گیاهان و حیوانات مرده در زیر خاک دفن می شوند اما فاسد نمی شوند.آب به داخل خاک نفوذ می کند و مواد معدنی از قبیل آهن،سیلیکات و کلسیم را با خود می برند. این مواد دور واطراف گیاهان یا حیوانات مرده جمع می شوند و آنها را به همان صورت حفظ می کنند. با گذشت زمان، مواد شیمیایی فوق سخت می شوند و یک نسخه تقریبا کاملی از حیوان اصلی بوجود می آید. این نسخه را فسیل می گویند.

بنابراین فسیل ها انواع باقیمانده جانورى و گیاهى نظیر جسم حیوانات و استخوان هاى مربوط به آنها ، تنه گیاهان قدیمى و ساختمان شان ، کرمهاى نرم، ستاره هاى دریایى و غیره ( از نقطه نظر تشریحى ) و آثار و مواد به جامانده از آنها نظیر فضولات ، مدفوعات ، تخم ها ( آثار طبیعى ) و اثر لانه ها ، آشیانه ها ، رد پاها ( آثار مصنوعى ) را شامل مى شود و تمامى اینها بطور مستقیم توسط موجودات که در گذشته مى زیسته اند ، بوجود آمده اند .

اصطلاح فسیل دلالت بر زمانی طولانی می کند که در طی آن موجود ات فسیل شده زندگی می کردند و بقایای مرده آنها در رسوبات ادوار ما قبل تاریخ به حالت سنگواره باقی می ماندند . البته این بدان معنی نیست که فسیل ها از موجودات کاملا ناپدید شده اند بلکه اشکال گوناگونی از آنها نیز جمع آوری و شناسایی شده اند که امروزه نیز زندگی می کنند.

جانور شناسی و گیاه شناسی اطلاعاتی درباره زندگی موجوداتی می دهندکه بدون آشنایی به هر کدام از آنها فسیل ها نمی توانند مفهومی داشته باشند و علم دیرینه شناسی نیز شواهد و مدارکی را درباره زندگی اجداد جانوران و گیاهان در اختیار زیست شناسان قرار می دهد . مطالعه فسیل ها اساس و پایه بخشی از علم زمین شناسی اقتصادی است و برای شناسایی سنگهای سوختی مانند زغال سنگ ها و منشاء ‌نفت و گاز دارای ارزش زیادی هستند .این نکته را به خاطر داشته باشید که فسیل یک استخوان هیچ استخوانی در داخلش نیست. یک شیء فسیل شده همان شکل شیء اصلی را دارد، اما از نظر مواد شیمیایی بیشتر شبیه به سنگ است.دیرینه شناسی شاخه ای از زیست شناسی است که اشکال زندگی ای را که در دوره های زمین شناسی قبل تر وجود داشته است را مطالعه می کند. اکثراً این کار را با مطالعه فسیل ها انجام می دهد.

شکل فسیل ها :

فسیل ها همان شکلی را دارند که شیء اصلی داشته است. اما رنگ، تراکم و رنگ بندی آنها با شیء اصلی خیلی متفاوت است. رنگ یک فسیل به مواد معدنی ای که آن را تشکیل داده اند بستگی دارد. فسیل ها معمولاً سنگین تر از شیء اصلی هستند .( فسیل ها به طورکلی از سنگ هستند. چراکه مواد سنگی به تدریج جایگزین شیء اصلی شده است). بیشتر فسیل ها از مواد سنگی معمولی ساخته شده اند، اما بعضی پرمزورازترند.

چگونگی تشکیل فسیل ها :

فسیل های بخش های سخت (مانند استخوان ها و دندان ها) به صورت زیر تشکیل شده اند :

¯ بعضی از جانوران به سرعت بعد از مرگشان دفن شده اند (با دفن شدن زیر گل و لای یا دفن شدن در توفان شن و غیره ( با گذشت زمان رسوبات بیشتر و بیشتری بقایای جانور را پوشانده است .

¯ بخش هایی از جانوران که پوسیده و فاسد نشده (معمولاً بخش های سخت تر مثل استخوان ها و دندان ها) در زیر رسوبات تازه شکل گرفته دفن می شود.

¯ در شرایط مساعد (بدون وجود لاشخورها، دفن سریع، نبودن تغییرات آب و هوایی خیلی زیاد)، بخش های بدن جانور در طول زمان به فسیل تبدیل می شود.

¯ بعد از مدت زمانی طولانی، مواد شیمیایی موجود در بدن جانور دفن شده ، تحت یک سری از تغییرات قرار می گیرد. به طوری که استخوان به آهستگی می پوسد وفاسد می شود، آب با مواد معدنیش به داخل استخوان رسوخ می کند و مواد شیمیایی داخل استخوان را با مواد معدنی سنگ مانند جایگزین می کند. فرایند فسیل شدن به نحوه جایگزینی و حل شدن موادمعدنی اصلی در شیء با مواد معدنی دیگر بستگی دارد.این فرایند نتیجه اش یک کپی سنگ مانند سنگین از شیء اصلی است- یعنی یک فسیل. فسیل همان شکل شیء اصلی را دارد، اما از نظر شیمیایی بیشتر شبیه به سنگ است.

راه های تشکیل فسیل موجودات زنده :

–محافظت در برابر دگرگونی : بخش های حشرات یا گیاهان که در کهربا به دام افتاده اند

سنگ شدن : مواد معدنی سنگ مانند به آهستگی به شیء اصلی نفوذ و چکه می کنند و بافت اندام اصلی با سیلیکات، کلسیت یا سولفید آهن جایگزین می شود و در نهایت یک فسیل سنگ مانند را تشکیل می دهد. بیشتر فسیل های چوب و استخوان به طریق سنگ شدن تشکیل می شوند.

جایگزینی : بخش های سخت موجود زنده حل می شود و به وسیله مواد معدنی دیگر مانند کلسیت، سیلیکات، سولفید آهن یا آهن جایگزین می شود .

–کربونیزه شدن ( ذغال سنگی شدن ) : به این ترتیب که تنها کربن در نمونه باقی می ماند و عناصر دیگر، مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن از بین می روند.

–حفاظت از authigenic : محافظت در مقابل این که کالبد ها و قالب های موجودات زنده خراب یا حل شوند.

بیشتر جانوران فسیل نمی شوند. چراکه آنها به سادگی فاسد می شوند و می پوسند و به صورت فسیل ثبت نمی شوند. دیرینه شناسان تخمین می زنند که تنها درصد ناچیزی از دایناسورها فسیل هایشان پیدا شده یا پیدا خواهد شد.بیشتر اسکلت دایناسورها که در موزه ها نشان داده می شود واقعاً فسیل نیستند. آنها از جنس پشم شیشه سبک وزن هستند یا مشابه صمغ کاج هستند.

انواع فسیل :

فسیل ها را می توان به دو نوع تقسیم کرد :

بخش های فسیل شده بدن (استخوان ها، چنگال ها، دندان ها، پوست و غیره)

ردها یا اثرات به جا مانده فسیل شده (شامل جای پاها، لانه ها،‌ مدفوع، جای دندان و غیره) که حرکت ها و رفتارها دایناسور را ثبت می کند.

کاربرد فسیلها در زمین شناسی:

مهمترین کاربرد فسیلها در تعیین سن طبقات زمین می‌باشد.

فسیلها معرف شرایط محیطی جغرافیای دیرینه بوده و در این مورد اطلاعات با ارزشی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند.

بیشتر فسیلها از کربنات ها و یا فسفات های ترکیب شده با مواد آلی تشکیل شده اند. آنها تحت تأثیرگرما ، فشار ، ترکیبات سیال اطرافشان و همه دیگر عوامل که خصوصیت سنگهای رسوبی را بعد از اینکه رسوب می کنند تغییر می دهند ، قرار دارند. بنابراین فسیلها شاخصهای حساس تغییر حرارت و ابزارهای قدرتمندی برای پیش بینی ذخیره زایشی هیدروکربن ها هستند.

همه این عنوان ها اطلاعاتی اساسی در تجزیه و تحلیل حوزه ه های رسوبی و اکتشاف زغال سنگ ، نفت و گاز که باقیمانده های زندگی قدیم هستند ، شرکت دارند.

جاهایی که فسیل ها پیدا می شوند و شیوه تعیین سن فسیل ها

از آن جایی که فسیل ها در طول تشکیل شدن دفن شده اند، پیدا کردن آن ها ممکن است مشکل باشد. دیرینه شناسان تحقیقات بسیار زیادی انجام می دهند تا تصمیم بگیرند که کجا را برای پیدا کردن دایناسورها حفر کنند. برای انتخاب بهترین مکان برای کندن، آن ها این مکان ها را انتخاب می کنند:

– سنگ رسوبی- سنگ های شن و ماسه ای، سنگ رسی یا سنگ آهکی.

– لایه رسوبی از عهد مزورزوییک(موقعی که دایناسورها زندگی می کردند). سنگ رسوبی بی حفاظ تشخیص اش بسیار آسان است. برای پیدا کردن یک مثال از سنگ رسوبی بی حفاظ در منطقه تان به صخره هایی که برای ساخت بزرگراه  بریده شده بگردید. لایه ها باید به آسانی قابل مشاهده باشند. مکان های دیگر برای پیدا کردن لایه رسوبی، دره های باریک، زمین های سنگلاخی یا باتلاقی است.

– مکانی که در طول دوره مزوزوییک نه اقیانوس بوده و نه دریاچه. به خاطر این که  دایناسورها تنها در خشکی زندگی می کردند. مناطقی که سنگ رسوبی حاوی فسیل دارند به سرعت فرسوده می شوند(به خاطر باران، سیل، باد و غیره). این مکان ها برای پیدا کردن فسیل ها خوب هستند. به ندرت فسیل ها به آسانی پیدا می شوند. دیرینه شناسان باید مقدار خیلی زیادی کار کنند تا محل فسیل را پیدا کنند و بعد محل را حفر کنند.

قاره ها

فسیل ها در هر قاره ای روی زمین پیدا می شوند. لایه های سنگ در بسیاری از مکان ها به طور قابل توجهی شبیه به بقیه هستند. این نظریه آلفرد واگنر را تأیید می کند که 200 میلیون سال قبل تنها یک خشکی روی زمین وجود داشته که همان پانگه آ نامیده می شود(به معنی همه زمین). این خشکی به آهستگی جدا شده و قاره های جدا را تشکیل داده. تئوری واگنر توضیح می دهد که چرا فسیل های یک گونه در قاره های مختلف غیر متصل وجود دارد.

بچه ها و فسیل ها

بچه ها فسیل های مهمی از دایناسورها پیدا کرده اند. از جمله پوست یک تی رکس به وسیله یک کودک 12 ساله و یک تخم دایناسور به وسیله یک کودک سه ساله پیدا شده است. دیرینه شناسان روش های زیادی را برای تعیین سن فسیل ها در دوره های زمین شناسی مورد استفاده قرار می دهند.

1- قدیمی ترین روش استرتیگرافی(لایه شناسی) است که مطالعه درباره عمقی است که یک فسیل در آن دفن شده. فسیل های دایناسورها معمولاً در سنگ های رسوبی پیدا می شوند. لایه های سنگی رسوبی(استراتا) به طور افقی ته نشین می شوند. و لایه های جدیدتر بالای لایه های قدیمی تر تشکیل می شود و آن ها را فشرده می کند. دیرینه شناسان می توانند زمانی را که از عمر دایناسور گذشته است را با تخمین زمانی که استراتوم -که حاوی فسیل است- شکل گرفته تخمین بزنند. معمولاً فسیل های قدیمی تر وسنگ های قدیمی تر در لایه های پایین تر پیدا می شوند.

2- تماشای نوسانات حوزه مغناطیسی زمین. این نوسانات در دوره های زمین شناسی مختلف، حوزه های مغناطیسی مختلفی در سنگ ها به جا گذاشته.

3- تعیین سن تقریبی یک فسیل که چند ساله است با استفاده از تعیین سن رادیو ایزوتوپ سنگ های آتش فشانی که نزدیک فسیل پیدا می شود. ایزوتوپ های عناصر رادیواکتیو بی ثبات مانند اورانیوم- 235 که به طور ثابت فاسد می شود، شناخته شده ترین نسبت ها را در طول زمان دارد(نیم عمر آن، بیش از 700 میلیون سال است). یک تخمین دقیق از سن سنگ را می توان با آزمایش نسبت های عناصر رادیواکتیو باقی مانده تعیین کرد. برای مثال موقعی که گدازه خنک می شود، هیچ محتوای سربی ندارد اما مقداری اورانیوم رادیواکتیو U-235 دارد. با گذشت زمان که اورانیوم رادیواکتیو بی ثبات به شکل دایمی به صورت سرب-207 فاسد می شود، مشخص می شود که به نیمه عمرش رسیده است. با مقایسه نسبت اورانیوم-235 و سرب207 می توان سن سنگ آتش فشانی را تعیین کرد. پتاسیم-40(که به آرگون-40 فاسد می شود) هم برای تعیین سن فسیل ها مورد استفاده قرار می گیرد. کربن-14نیمه عمرش 5586 سال است. این معنی اش این است که نیمه کربن-14 به نیمه نیترو‍ژن-14 فاسد می شود. نیمه باقی مانده کربن-14 5568 سال بعد فاسد می شود و غیره. این میزان برای تعیین سن دایناسورها کافی نیست. در نتیجه کربن-14 برای تعیین تاریخ موادی که بیش از حدود 50 هزار تا 60 هزار سال سن دارند مفید است(برای تعیین سن موجودات زنده ای مثل انسان نئاندرتال و جانوران عصر یخبندان مفید است). تعیین سن از راه رادیوایزوتوپ را نمی توان مستقیماً روی فسیل ها مورد استفاده قرار داد. برای تعیین سن یک فسیل، لایه های سنگ آتشفشانی زیر فسیل (فسیل ماقبل تاریخ) و بالای آن که بعد از وجود دایناسور است تاریخ گذاری می شود. نتیجه اش این است که می توان دامنه زمانی زندگی دایناسور با لحاظ فوران های آتشفشانی به دست می آید.

4- جستجو برای فسیل های مرتب فسیل های عادی مشخصی برای تعیین سن زیست شناسی مهم هستند. چرا که می دانیم موجوداتی که تبدیل به این فسیل ها شده اند، در محدوده زمانی مشخصی وجود داشته اند.