ما هي الأحافير؟
الأحافير، والتي تعرف أيضًا بالمستحاثات، هي عبارة عن بقايا أو آثار أو طبعات لكائنات حية نباتية أو حيوانية كانت موجودة في العصور الجيولوجية القديمة. تم الحفاظ على هذه البقايا والآثار داخل طبقات القشرة الأرضية. تعتبر الأحافير في الواقع صخورًا متحجرة وليست بالضرورة بقايا للكائن الحي نفسه. يمكن للأحفورة أن تحتفظ بالشكل الكامل للكائن أو بجزء منه، مثل العظام والأصداف والريش والأوراق.
تتفاوت الأحافير في أحجامها، حيث تتراوح بين الأحافير المجهرية التي لا ترى بالعين المجردة كالبكتيريا وحبوب اللقاح، والأحافير الضخمة التي قد يصل طولها إلى عدة أمتار وتزن أطنانًا، مثل الأشجار المتحجرة وعظام الديناصورات.
تبدأ بقايا الكائنات في التحول إلى أحافير عندما يتجاوز عمرها 10,000 سنة. من بين أحدث الأحافير المكتشفة أسنان الماموث الصوفي المتحجرة، بينما تعتبر أحافير الطحالب التي عاشت في المحيطات قبل 3 مليارات سنة من بين أقدم الأحافير المعروفة.
آلية تشكل الأحافير
تتكون الأحافير عادةً عندما تموت الكائنات الحية وتبدأ في التحلل. ومع ذلك، في ظل ظروف فيزيائية وكيميائية معينة، يمكن حفظ هذه الكائنات لتصبح أحافير.
بعض العمليات، مثل التجميد والتجفيف والتغليف بالقطران، يمكن أن تحافظ على أجسام الكائنات بأكملها، مما يحافظ على أنسجة الجسم ويعطي صورة واقعية عن شكل الكائنات المحفوظة عندما كانت على قيد الحياة. ومع ذلك، هذا النوع من الأحافير نادر.
غالبية الكائنات الحية لديها القدرة على التحول إلى أحافير عندما تتعرض لعمليات تغيير مختلفة. يمكن أن يؤدي الدفن العميق والحرارة والضغط الناتج عنه إلى إطلاق أنسجة جسم الكائن المدفون، مثل أوراق النباتات والأجزاء اللينة، على شكل غازات الهيدروجين والأكسجين، مما يترك آثارًا من بقايا الكربون.
تصنيفات الأحافير
تصنف الأحافير إلى عدة أنواع رئيسية، تشمل:
أحافير الأجزاء الصلبة من الكائنات
تمثل أحافير الجسم بقايا الأجزاء الصلبة من الكائنات الحية، حيث يتم الحفاظ على الهياكل العظمية الصلبة فقط، مثل الأصداف والعظام، بينما تتحلل الأجزاء اللينة، كالجلد والعضلات والأعضاء الداخلية، بعد موت الكائن.
في بعض الحالات، يمكن حفظ الكائنات ذات الأجسام اللينة، كالحشرات المحنطة في العنبر، ولكن عادةً ما تكون الكائنات ذات الهياكل الرقيقة، مثل الحشرات والروبيان، أقل عرضة للتحول إلى أحافير. تعتبر أحافير العظام والأسنان من بين أكثر أحافير الجسم شيوعًا.
الأحافير القالبية
تُظهر القوالب طبعة أو بصمة يتركها الغلاف الخارجي للهيكل العظمي الصلب على الصخور، مثل عظام الديناصورات المدفونة تحت طبقات الصخور والرواسب لآلاف السنين. تصنف القوالب إلى نوعين رئيسيين: القوالب الداخلية والقوالب الخارجية.
يوجد نوع آخر مماثل للقوالب يسمى قوالب الكاست، وهي قوالب أحفورية تنشأ بشكل طبيعي عندما يمتلئ الفراغ الناتج عن إزالة القالب بالمواد الرسوبية.
أحافير التمعدن والتحجر
تتكون أحافير التمعدن عندما تتشبع مسامات بقايا الكائن الحي المدفون بالمياه الجوفية. تتحلل أجزاء من هذا الكائن وتستبدل بمواد أخرى، مثل معادن الكالسيت والحديد والسيليكا، مما يؤدي إلى تشكيل أحافير تمثل الشكل الأصلي للكائن المدفون ولكن بتركيب مختلف ووزن أثقل.
تتكون الأحافير المتحجرة عندما تستبدل جميع المواد العضوية في الكائن المدفون بالمعادن، ثم تتحول إلى حجر، بحيث يتم الحفاظ على الأنسجة الأصلية بجميع تفاصيلها. الخشب المتحجر هو مثال بارز على هذا النوع من الأحافير.
الأحافير الأثرية
تتشكل أحافير آثار الأقدام أو المسارات التي تعود للكائن الحي عندما تدفن تلك الآثار في طبقات الطين وتتصلب لتصبح نوعًا من الأحافير يسمى الآثار الأحفورية.
تساهم هذه الآثار في تقديم معلومات قيمة حول نمط حياة الكائن الحي قبل موته، مثل كيفية انتقاله وأماكن تغذيته. يمكن أن تشير بعض الانطباعات الأحفورية إلى جزء آخر من الكائن الحي، مثل الذيل الذي يسحبه الكائن على الأرض.
الكوبروليت: البراز المتحجر
تعرف أحافير الكوبروليت أو البراز المتحجر بأنها روث أو فضلات متحجرة تقدم معلومات حول مكان عيش الكائنات الحية وطبيعة غذائها وهي على قيد الحياة. تعتبر هذه الأحافير نادرة لأن الروث يتحلل بسرعة.
تعتبر أحافير الكوبروليت الناتجة عن الكائنات البحرية من بين الأنواع الأكثر شيوعًا، خاصةً تلك الناجمة عن الأسماك والزواحف، حيث تتألف من بقايا الطعام غير المهضوم، مثل الأسنان والأصداف والعظام، وتحفظ من خلال عملية التحجر أو بالقوالب.
أساليب الحفاظ على الأحافير
تصنف طرق حفظ الأحافير إلى نوعين رئيسيين:
حفظ البقايا دون تغيير
يمثل حفظ البقايا الأحفورية دون تغيير طريقة لحفظ المواد الأصلية للكائن الحي، بما في ذلك الأنسجة قبل موته، دون أن تتعرض للتغيير على مدى السنين. تنقسم الأحافير المحفوظة دون تعديل إلى نوعين رئيسيين:
البقايا المعدنية غير المعدلة
تتشكل البقايا المعدنية غير المعدلة عندما تتصلب أجزاء الكائنات الحية القديمة، مثل الأصداف والهياكل العظمية الخارجية، وتستبدل بالمعادن، مثل الكالسيت والأراغونيت، بينما تتحلل الأجزاء اللينة بعد فترة قصيرة من موت الكائن الحي، وتبقى الأجزاء الصلبة دون أي تغيير على مر السنين.
هذا النوع من الحفظ شائع، خاصة بين بعض الكائنات البحرية غير الفقارية، أي التي تفتقر إلى وجود هياكل عظمية داخلية.
البقايا المتجمدة
تعتبر طريقة الحفظ بالتجمد واحدة من أفضل الطرق في حفظ الكائنات القديمة بأكملها، والتي تتمثل بحفظ الكائن بأكمله في التربة الجليدية القديمة في سيبيريا. يقدم هذا النوع من الحفظ معلومات قيمة عن تاريخ الحياة القديمة، ويتيح دراسة الأنسجة اللينة والأعضاء الأخرى لأجسام الكائنات المحفوظة.
حفظ البقايا مع التغيير
تمثل البقايا المعدلة الأحافير التي تعرضت للتغيير، أي أن المواد التي تتكون منها الأحفورة تختلف بشكل جزئي أو كلي عن تلك الأصلية للكائن وهو على قيد الحياة.
تشمل أبرز أنواع حفظ البقايا المعدلة التمعدن والتحجر والاستبدال والتبيرت وإعادة التبلور والكربنة.
عندما تُدفن العظام؛ فإنَّ المياه الجوفية ترسب معادنها كالكالسيت والسليكيا في داخل الفراغات المسامية للعظام، بحيث تتحول تلك العظام إلى حجر، وتصبح أكثر كثافة، وكذلك الأمر بالنسبة للنباتات الأحفورية التي تشبه العظام.
تتحدث عملية الاستبدال عندما تُستبدل المواد الأصلية للكائن الحي بمواد ثانوية جديدة، وذلك بعد مدة قصيرة من موت الكائن الأحفوري، أي أنّ هذا النوع من الحفظ لا يحافظ على الأجزاء الأصلية للكائن كما كانت وهو على قيد الحياة.
تحدُث عملية التبيرت عندما تحل مادة معدنية تسمى البيريت أو الذهب الكاذب بدلاً من معدن الكالسيت في الكائن الأحفوري، الأمر الذي يمنح بعض الأحافير لونًا ذهبيًا، ويشار إلى أنّه في بعض الحالات يحدث التصخر بالتبيرت للأجزاء اللينة والتي بدورها تكشف تفاصيل أكثر عن الكائنات القديمة.
تتضمن عملية إعادة التبلور تحول المعادن التي تتشكل منها الأجزاء الصلبة في الكائن الحي إلى بلورات وذلك بعد مرور وقت قصير أو طويل من دفن الكائن الأحفوري.
يترتب على إعادة التبلور تغيير في التركيبة البلورية وليس في الخاصية الكيميائيّة للمعدن، مثل تغير معدن الأراغونيت إلى معدن الكالسيت، الذي يعد أكثر استقرارًا من الجانب الجيولوجي لنفس المادة الكيميائيّة.
تحدُث عملية الكربنة عندما تدفن الكائنات الحية بسرعة، ضمن ظروف تفتقر إلى وجود الأكسجين، الأمر الذي ينتج عنه تشكيل أحافير كربونية تمتاز باللون الأسود، نظرًا لأنها تتكون من عنصر الكربون كالفحم، وجدير بالذكر أن معظم الأحافير ذات الأجزاء اللينة تُحفظ من خلال الكربنة.
من الأمثلة على الكربنة؛ أحافير النباتات، والحشرات، وأحفورة طفل برجس.
أهمية دراسة الأحافير
تحظى الأحافير بأهمية علمية كبيرة للأسباب التالية:
- تقديم الحقائق المتعلقة بتاريخ عمر الأرض، حيث يتواجد أحافير يصل عمرها إلى حوالي 3.8 مليار سنة.
- توفير معلومات قيمة حول كيفية عيش الكائنات الحية من الحيوانات والنباتات في العصور الجيولوجية السابقة وطريقة غذائها وتكاثرها وسلوكياتها، بالإضافة إلى تقديم الأدلة حول كيفية موت الكائن الأحفوري.
- تأريخ طبقات الصخور، حيث تمكن علماء الجيولوجيا من تحديد عمر طبقات الصخور بين الأماكن المختلفة من خلال الارتباط الحيوي الطبقي، الذي يرتكز على مقارنة مدى تشابه الأحافير في كل طبقة صخرية.
- تحديد أماكن احتياطات النفط والغاز بالاعتماد على دراسة الأحافير التي تظهر على السطح عند حفر آبار النفط.
أشهر الاكتشافات الأحفورية
فيما يلي بعض أشهر وأندر أنواع الأحافير المكتشفة:
- أحفورة عظم الفخذ لديناصور ميغالوصور والتي اكتشفت في عام 1676 م في إنجلترا.
- أحفورة الهيكل العظمي للزاحف البحري موزاصور المُكتشفة في عام 1764 م في أوروبا.
- أحفورة الديناصور إغواندون، المُكتشفة في عام 1820 م.
- الأحفورة شبه المكتملة لديناصور هادروصور، المُكتشفة في عام 1858 م في الولايات المتحدة الأمريكيّة.
- أحفورة الديناصور ديبلودوكس، المكتشفة في غرب أمريكا الشمالية، وذلك في عام 1877 م.
علم الأحافير: تعريفه ونطاقه
يعرف علم الأحافير أو علم الأحياء القديمة بأنه العلم المختص بدراسة جيولوجيا الحياة القديمة بالاعتماد على تحليل الأحافير النباتية والحيوانية. يهتم هذا العلم بدراسة كافة جوانب الحياة البيولوجية القديمة كأشكال الأحياء القديمة وتراكيبها وأنماط تطورها وتصنيفها مع بعضها البعض ومع الكائنات الحية الحديثة وأماكن انتشارها وارتباطها مع البيئة.
يرتبط علم الحفريات بشكل وثيق بدراسة طبقات الأرض وعلم الجيولوجيا التاريخية، لأن الأحافير تساهم في تحديد الطبقات الصخرية الرسوبية وتحديد العلاقات الترابطية بينها.
