فسیل دریایی: دفترچه خاطرات اقیانوسهای باستان
فسیل چیست و چگونه تشکیل میشود؟
تصور کن یک برگ بزرگ سرخس یا یک ماهی، بعد از مرگ در کف یک دریاچه یا دریا دفن شود. اگر شرایط کاملاً مناسب باشد، به جای پوسیدن و ناپدید شدن، به تدریج و در طول میلیونها سال، سنگ میشود! این فرآیند جادویی فسیلشدن1 نام دارد. برای فسیل شدن، چند شرط مهم لازم است:
- دفن سریع: جسد جانور باید خیلی زود زیر گل و لای، ماسه یا مواد آتشفشانی پنهان شود تا از دسترس لاشهخواران و عوامل تجزیهگر در امان بماند. مثل وقتی که یک حشره داخل صمغ درخت گیر میکند و بعداً که صمغ سفت شد، به کهربا تبدیل میشود.
- وجود بخشهای سخت: بخشهای سخت بدن مانند صدف، استخوان، دندان یا پوسته، شانس بیشتری برای فسیل شدن دارند. بخشهای نرم بدن معمولاً از بین میروند.
- زمان بسیار طولانی: این فرآیند نیاز به میلیونها سال زمان دارد. فشار لایههای رسوبی روی هم و نفوذ مواد معدنی موجود در آب به داخل استخوان یا صدف، به تدریج آن را به سنگ تبدیل میکند.
مثلاً وقتی به کوهها یا تپههای اطراف شهرتان نگاه میکنید، ممکن است لایههای سنگی مختلفی ببینید. بعضی از این لایهها، در واقع همان کف دریاهای قدیمی هستند که فسیلهای دریایی زیادی در خود دارند.
انواع اصلی فسیلهای دریایی
فسیلهای دریایی را میتوان بر اساس نوع بدن جاندار و نحوه حفظ شدن، دستهبندی کرد. جدول زیر انواع اصلی را نشان میدهد:
| نوع فسیل | شرح | مثالهای رایج |
|---|---|---|
| بدنسنگ2 | خود بدن جاندار (یا بخشی از آن) با مواد معدنی جایگزین شده و به سنگ تبدیل میشود. مثل یک مجسمه سنگی از یک صدف. | فسیل آمونیت3 (شبیه شاخ قوچ)، دندان کوسه، استخوان نهنگ |
| قالب و ریختهگری | جسد از بین میرود ولی حفرهای که در سنگ ایجاد کرده (قالب خارجی) باقی میماند. بعداً مواد دیگر وارد این حفره شده و یک کپی از شکل اولیه (ریختهگری) میسازند. | قالب صدف دوکفهای، ریختهگری ستاره دریایی |
| اثر یا رد | از خود جاندار چیزی باقی نمانده، بلکه اثر فعالیتش مثل رد پا، سوراخ لانه یا حتی فضولات سنگشده حفظ شده است. | رد پای یک خزنده آبزی قدیمی، سوراخ کرمهای دریایی در گلسنگ |
| فسیل کامل (نادر) | کل بدن جاندار، حتی بخشهای نرم آن، به طور کامل حفظ میشود. این حالت نیازمند شرایط استثنایی مثل گیر افتادن در یخ یا کهربا است. | ماموتهای پشمالوی یخزده (البته دریایی نیست)، حشرات در کهربا |
ستارههای دریایی، حلزونها و دیگران: دستهبندی بر اساس گروه جانداران
بیشتر فسیلهای دریایی متعلق به موجوداتی هستند که پوسته یا اسکلت خارجی محکمی داشتهاند. در اینجا با چند گروه مهم آشنا میشویم:
- نرمتنان4: این گروه بسیار بزرگ شامل آمونیتها (منقرض شده)، صدفهای دوکفهای (مثل صدف خوراکی) و حلزونهای دریایی است. فسیلهای مارپیچی زیبای آمونیتها بسیار معروفند.
- بندپایان5: مثل تریلوبیتها6 که موجوداتی با پوسته سخت و بدنی بخشبخش بودند و حدود 250 میلیون سال پیش منقرض شدند. آنها یکی از فراوانترین فسیلهای دریایی هستند.
- بازوپایان7: جاندارانی کوچک با دو پوسته که شاید در نگاه اول شبیه صدف دوکفهای به نظر برسند، اما ساختار داخلی متفاوتی دارند.
- خارپوستان8: اعضای این خانواده امروزی هم وجود دارند: ستاره دریایی، توتیای دریایی و خیار دریایی. اسکلت خاردار آنها گاهی فسیل میشود.
- مهرهداران: دندانهای کوسه (به دلیل استحکام زیاد)، استخوانهای ماهی، دلفین و نهنگهای باستانی از فسیلهای ارزشمند دریایی هستند.
کاربرد فسیلهای دریایی: فراتر از یک سنگ قشنگ
این سنگهای باستانی فقط برای تماشا یا کلکسیون کردن نیستند. دانشمندان (دیرینهشناسان9) از آنها مانند ابزار و مدارک علمی استفاده میکنند:
- تعیین سن لایههای زمین: بعضی از جانداران دریایی فقط در یک دوره زمانی خاص زندگی میکردهاند (مثل آمونیتها و تریلوبیتها). وقتی دانشمندان این فسیلهای شاخص10 را در یک لایه سنگی پیدا میکنند، میتوانند سن تقریبی آن لایه و حتی لایههای اطراف را حدس بزنند. مانند این است که در یک کتاب تاریخی، مهر و امضای مربوط به یک سال خاص را پیدا کنند.
- نقشهبرداری از جغرافیای گذشته: پیدا شدن فسیل یک ماهی آبشیرین در وسط یک بیابان خشک به ما میگوید که روزی در آن منطقه دریاچه یا رودخانه وجود داشته است. یا پیدا شدن فسیلهای مشابه در دو قاره مختلف، نشان میدهد که آن قارهها زمانی به هم متصل بودهاند.
- ردیابی تغییرات آب و هوایی: برخی از جانداران دریایی کوچک (مثل روزنهداران11) به دما و اسیدیته آب بسیار حساسند. با مطالعه ترکیب شیمیایی پوسته فسیلشده آنها، دانشمندان میتوانند دمای اقیانوسها در میلیونها سال پیش را محاسبه کنند! این کار با استفاده از نسبت ایزوتوپهای12 اکسیژن انجام میشود. فرمول سادهشده آن این است: هرچه نسبت ایزوتوپ سنگینتر اکسیژن-$^{18}$O به سبکتر اکسیژن-$^{16}$O در پوسته بیشتر باشد، دمای آب در زمان زندگی آن جانور پایینتر بوده است.
- درک فرآیند تکامل: فسیلها حلقههای مفقوده بین جانداران امروزی و اجدادشان را نشان میدهند. مثلاً فسیلهایی یافت شدهاند که ویژگیهای بین خزندگان خشکی و پستانداران دریایی را دارند و داستان مهاجرت حیوانات از خشکی به دریا را روایت میکنند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. برای اینکه یک شیء «فسیل» نامیده شود، باید سنی در حد چند هزار تا چند میلیون سال داشته باشد و فرآیند معدنی شدن13 روی آن اتفاق افتاده باشد. یک صدف تازه مرده در ساحل، فسیل نیست. اما اگر همان صدف در لایههای زیرین زمین دفن شود و طی میلیونها سال مواد معدنی جایگزین بافت آن شوند، تبدیل به فسیل میشود.
پاسخ: محیط دریا (به ویژه کف دریا) برای فسیل شدن ایدهآلتر است. زیرا رسوبات نرم (گل و لای) به سرعت لاشه را میپوشانند و از آن محافظت میکنند. اما در خشکی، عوامل تجزیه (مانند باکتریها، حشرات، باران و باد) خیلی سریعتر عمل میکنند و فرصت فسیل شدن را از بین میبرند.
پاسخ: در فیلمها ممکن است این اتفاق بیفتد، اما در واقعیت، مولکولهای پیچیدهای مثل DNA در طول میلیونها سال از بین میروند و تجزیه میشوند. تاکنون امکان استخراج DNA کاربردی از فسیلهای خیلی قدیمی وجود نداشته است. فسیلها بیشتر شکل و ساختار را حفظ میکنند، نه مواد شیمیایی پیچیده اصلی بدن.
پاورقی
1 Fossilization (فرآیند فسیل شدن)
2 Body Fossil
3 Ammonite
4 Mollusks
5 Arthropods
6 Trilobite
7 Brachiopods
8 Echinoderms
9 Paleontologist
10 Index Fossil: فسیلهایی که گسترش جغرافیایی وسیع ولی گسترش زمانی کوتاه دارند و برای تعیین سن سنگها بسیار مفیدند.
11 Foraminifera: موجودات تکسلولی ریز با پوستههای محکم.
12 Isotopes: اتمهای یک عنصر که به دلیل داشتن تعداد نوترون متفاوت، جرم متفاوتی دارند.
13 Mineralization: فرآیند جایگزینی مواد آلی اصلی با مواد معدنی.
