کاربردهای فسیلها در علوم زمین و تاریخ زندگی
فسیل چیست و چگونه تشکیل میشود؟
فسیلها بقایای جانوران، گیاهان یا ردپاها و اثراتی هستند که از زمانهای بسیار قدیم در لایههای سنگها حفظ شدهاند. برای فسیل شدن، یک موجود باید بلافاصله پس از مرگ در زیر رسوبات دفن شود تا از نابودی توسط عوامل مختلف در امان بماند. سپس، مواد معدنی موجود در آب به تدریج جایگزین بخشهای سخت بدن مانند استخوان یا صدف میشوند و یک کپی سنگی دقیق ایجاد میکنند. به این فرآیند سنگشدگی (Petrification) میگویند.
مثال: فسیل یک ماهی را در نظر بگیرید. اگر این ماهی در کف یک دریاچهٔ قدیمی بمیرد و به سرعت زیر گل و لای مدفون شود، با گذشت میلیونها سال، استخوانهای آن توسط سیلیس موجود در آب جایگزین میشوند و در نهایت یک فسیل سنگی از آن ماهی تشکیل میشود که دانشمندان میتوانند آن را مطالعه کنند.
فسیلها به عنوان ساعت زمینشناسی
یکی از مهمترین کاربردهای فسیلها، تعیین سن لایههای سنگهاست. دانشمندان از فسیلهای خاصی به نام فسیلهای شاخص استفاده میکنند. این فسیلها متعلق به جاندارانی هستند که در یک بازهٔ زمانی کوتاهِ زمینشناسی به سرعت گسترش یافته و سپس منقرض شدهاند. اگر این فسیلها را در یک لایهٔ سنگی پیدا کنیم، میتوانیم با اطمینان بگوییم که سن آن لایه برابر با همان بازهٔ زمانی کوتاه است.
مثال: آمونیتها (Ammonites) گروهی از جانوران دریایی با صدفهای مارپیچی بودند که برای تعیین سن سنگهای دورهٔ مزوزوئیک بسیار مهم هستند. هر گونه از آمونیتها فقط در یک دورهٔ خاص زندگی میکرده است.
| نام فسیل | دورهٔ زمانی | ویژگیها |
|---|---|---|
| تریلوبیت (Trilobite) | پالئوزوئیک | بندپایان دریایی با بدنی سهقسمتی |
| آمونیت (Ammonite) | مزوزوئیک | جانوران نرمتن با صدف مارپیچی |
| دایناسورهای پرندهپا (Hadrosaurs) | کرتاسه پسین | دایناسورهای گیاهخوار با منقار اردکی |
بازسازی دنیاهای گمشده با فسیلها
فسیلها به ما اجازه میدهند تا محیطهای باستانی زمین را دوباره بسازیم. برای مثال، اگر در یک منطقه فسیلهای مرجانها و کوسهها را پیدا کنیم، میتوان نتیجه گرفت که آن منطقه در گذشته یک دریای گرم و کمعمق بوده است. یا اگر فسیل برگهای پهنی که رطوبتپسند هستند را در یک منطقهٔ خشک امروزی بیابیم، نشان میدهد که آب و هوای آن منطقه در گذشته بسیار مرطوبتر بوده است.
مثال: پیدا شدن فسیل ماموتهای پشمالو در سیبری که امروزه بسیار سرد است، نشان میدهد که این منطقه در گذشته حتی از امروز هم سردتر بوده است، زیرا این جانوران برای زندگی در آبوهوای یخبندان سازگاری داشتند.
ردیابی درخت زندگی: فسیلها و داستان تکامل
فسیلها مدرک محکمی برای نظریهٔ تکامل ارائه میدهند. آنها به ما نشان میدهند که چگونه گونههای مختلف در طول میلیونها سال تغییر کردهاند. با مقایسهٔ فسیلهای قدیمی و جدید یک گروه، میتوانیم "حلقههای مفقوده" را پیدا کنیم. این حلقهها، گونههای میانی هستند که ویژگیهای دو گروه مختلف را دارند و نشان میدهند چگونه یک گونه به تدریج به گونهٔ دیگر تبدیل شده است.
مثال: فسیلهای معروف آرکئوپتریکس (Archaeopteryx) که هم ویژگیهای خزندگان (دندان و دم استخوانی) و هم ویژگیهای پرندگان (پر و بال) را دارد، به خوبی نشان میدهد که پرندگان از خزندگان دایناسورمانند تکامل یافتهاند.
فرمول سادهای برای درک قدمت فسیلها وجود دارد. اگر نیمهعمر یک عنصر رادیواکتیو را بدانیم، میتوانیم سن فسیل یا سنگ اطراف آن را محاسبه کنیم. برای کربن-۱۴ که برای تاریخگذاری مواد ارگانیک استفاده میشود، فرمول به این شکل است:
$ t = \frac{\ln(\frac{N_f}{N_0})}{\ln(\frac{1}{2})} \times t_{1/2} $
که در آن $ t $ سن نمونه، $ N_f $ مقدار کربن-۱۴ باقیمانده، $ N_0 $ مقدار اولیهی آن و $ t_{1/2} $ نیمهعمر کربن-۱۴ (۵۷۳۰ سال) است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: این یک اشتباه رایج است. در حالی که دایناسورهایی مانند آرژانتینوسوروس بسیار بزرگ بودند، بسیاری از آنها، مانند ولوسیراپتور، اندازهای به بزرگی یک بوقلمون داشتند. حتی دایناسورهای کوچکتری نیز وجود داشتند.
پاسخ: خیر. فسیل میتواند شامل انواع بقایا باشد: صدف، دندان، چوب سنگشده، ردپا، فضولات سنگشده (Coprolite) و حتی حشرات به دام افتاده در کهربا.
پاسخ: به جاندارانی که تصور میشد منقرض شدهاند اما بعداً زنده پیدا میشوند، «فسیلهای زنده» میگویند. اما این فقط یک اصطلاح است و آن جاندار واقعاً فسیل نیست. مثال معروف آن، ماهی سیلاکانت است که تصور میشد ۶۶ میلیون سال پیش منقرض شده، اما در ۱۹۳۸ زنده صید شد!
پاورقی
1آرکئوپتریکس (Archaeopteryx): یک سرده از پرندگان اولیه یا خزندگان پرنده که یک حلقهٔ واسطهٔ کلیدی بین دایناسورها و پرندگان محسوب میشود.
2تریلوبیت (Trilobite): گروهی منقرض شده از بندپایان که در دریاهای دوران پالئوزوئیک زندگی میکردند. نام آنها به معنای "سهلب" است.
3آمونیت (Ammonite): جانوران نرمتن منقرض شده که رابطهٔ نزدیکی با ماهیهای مرکب و هشتپاهای امروزی داشتند و صدفی مارپیچی و محفظهدار داشتند.
4سیلاکانت (Coelacanth): نوعی ماهی باستانی که زمانی تصور میشد منقرض شده، اما نمونههای زندهٔ آن در قرن بیستم کشف شد. به آن "فسیل زنده" میگویند.
