ما هي الأحافير؟
تعرّف الأحافير (بالإنجليزية: Fossils) بأنّها بقايا وآثار الكائنات الحية من الحيوانات والنباتات التي عاشت في العصور الجيولوجية السابقة وحُفظِت في باطن الأرض، فعندما تموت تلك الكائنات الحية عادةً ما تتحلل كليًا، ولكن قد تتحول بقايا الكائنات الحية المدثورة إلى أحافير عند تعرّضها لعمليات كيميائية وفيزيائية تحفظها على هيئة أحافير.
أنواع الأحافير
كثيرة هي أنواع الأحافير التي اكتشفها العلماء والباحثون، لذا ولتسهيل دراستها صنّفوها ضمن 6 فئات، لذا سندرج فيما يلي معلومات عن الأحافير وأبرز أنواعها:
أحافير الأجزاء الصلبة من الجسم (Body Fossils)
تعد هذه الأحافير النوع الأكثر انتشارًا في العالم، حيث أنها تشكّلت من البقايا الصلبة للحيوانات والنباتات الميتة، وتتميّز بأنّ أحجامها تتفاوت ما بين أحافير الكائنات الحية الدقيقة الصغيرة وبين أحافير الديناصورات الضخمة، وتشمل بقايا أجسام الكائنات الحية المحفوظة كاملة، والتي تضم بقايا الأنسجة الرخوة والهياكل العظمية التي تتصلب سريعًا، ومن أبرز الأمثلة على أنواع أحافير أجزاء صلبة تتحل ببطؤ العظام والأسنان.
القوالب (Molds and Casts)
تمثل هذه الأحافير بصمة أو أثر تتركه قشرة الهيكل العظمي الصلبة على الصخور المحيطه بها، مثل عظام الديناصورات التي دفنت بين طبقات الصخور الرسوبية، وتنقسم هذه القوالب إلى نوعين؛ قوالب داخلية وقوالب خارجية.
وتتشكّل عندما يتحلل العظم الأصلي أو قشرة الكائن الحي مخلفةً ورائها فراغ على شكل منطقة مجوفة يمثّل شكل القشرة أو العظم، ومع مرور الوقت يمتلئ الفراغ بالرواسب فيتشكّل قالب مطابق لشكل الكائن الأحفوري الأصلي ، ومن أبرز الأمثلة على أنواع أحافير القوالب القواقع والمحار والرخويات بنحوٍ عام لأن أصدافها سريعة التحلل.
الأحافير المتحجرة وأحافير التمعدن (Permineralization and Petrification Fossils)
تتشكّل أحافير التمعدن عندما تتشبع أجسام الكائنات الحية بعد موتها بالمياه الجوفية، فتتحلل المواد التي تتكون منها الكائنات المدفونة وتُستبدَل بالمعادن ومنها؛ الكالسيت والحديد والسيليكا، فتتكون أحافير مطابقة لشكل الكائن الأصلي لكن بتكوين آخر و وزن أثقل، بينما تتشكّل أحافير التحجر عندما تُستبدل المواد العضوية للكائن الأصلي بالمعادن كُليًا وتتحول إلى حجر، ومن أبرز الأمثلة على هذه الأحافير الخشب المتحجر.
آثار الأقدام والمسارات (Trace Fossils)
تتشكّل هذه الأحافير عندما تتصلب أثار أقدام الكائنات الحية والمسارات التي كانت تسلكها قبل موتها، بالإضافة إلى الجحور الطينية، وتوفّر هذه الآثار معلومات حول طبيعة حياة الكائنات الحية وسلوكها وطريقة تحركها وكيفية تغذيتها، وتعتبر الطبعات نوع من الأحافير لأنها تُظهر آثار تعود إلى أجزاء من الكائن الحي مثل ذيله الذي كان يسحبه من خلفه.
الكوبروليت (Coprolites)
يُعرف الكوربروليت بحجر الروث أو البراز المتجر (بالإنجليزية: Fossilized Feces) وهو نوع نادر من الأحافير، لأن البراز مادة سريعة التحلل، وتوفّر الكوبروليت أدلةً ومعلومات حول الأماكن التي كانت تعيش فيها الكائنات الحية وماذا كانت تأكل قبل موتها، وتحفظ هذه الأحافير بالتحجر أو القوالب، ومن أبرز هذه الأنواع هي مخلفات الكائنات البحرية خاصةً الأسماك وبعض أنواع الزواحف، وتتكون هذه المخلفات من بقايا الغذاء الذي كان يتناوله الكائن الحي ولم يهضم مثل الأسنان والقشور والعظام.
الضغط (Compression)
يتشكل هذا النوع من الأحافير عندما تتعرض الكائنات المدفونة إلى ضغط كبير، فيتشكل طبعة قاتمة للكائن الأحفوري، وهذا النوع هو الأكثر انتشارًا بين الأوراق والسرخسيات مع إمكانية حدوثها للكائنات الحية المختلفة.
طرق حفظ الأحافير
يمكن حفظ الأحافير من خلال طريقتين رئيسيتين وهما:
طريقة الحفظ الكامل
تحدث هذه الطريقة عندما يُدفن الكائن الحي بأكمله وتُحفظ جميع أجزاءه بما فيها العظام والأنسجة الرخوة ضمن ظروف خاصة تمنع تحلله، وتعد هذه الطريقة نادرة للغاية، ومن أبرز الأمثلة عليها؛ حفظ الحشرات كاملةً في مادة العنبر (بالإنجليزية: Amber) وحفظ الثديات مثل حيوان الماموث في المناطق المتجمدة مثل الأنهار الجليدية.
إذ توفّر الأحافير المحفوظة بالكامل للعلماء القدرة على دراسة وفحص الجلد والشعر والأعضاء الخاصة بالكائنات القديمة، الأمر الذي يمكنهم من استخلاص الحمض النووي لها ومقارنة تسلسل أحماضها النووية مع تسلسل أحماض الكائنات الحية في العصر الحديث.
طرق الحفظ بتغيير التركيب الأصلي
تُحفظ الأحافير بتغيير تركيبها الأصلي من خلال عدة طرق، كما هو موضح أدناه:
الكربنة
الكربنة (بالإنجليزية: Carbonization) تحدث الكربنة عادةً للنباتات والكائنات الحية ذات النسيج الليّن، إذ تتعرض بقايا النبات أو الحيوان المدفون لعملية سحق شديدة نظرًا لوزن الصخور الموجودة فوقها، الأمر الذي ينتج عنه انطلاق غازات الهيدروجين والكربون والأكسجين منها بعد زيادة الحرارة والضغط، فيتحول الكائن إلى بقايا كربونية توفّر طبعًا عما كان عليه شكل الكائن قديمًا.
التحجر أو التعدين
التحجر أو التعدين (بالإنجليزية: Petrifaction and Permineralization) يحدث التحجر أو التعدين عادةً للنباتات والحيوانات، إذ يتغير تركيبها الداخلي عندما تمتلئ مسامات عظام الكائنات المدفونة بأحد المعادن الحافظة مثل كربونات الكالسيوم أو السيليكا، فيتحول الكائن إلى بقايا حجرية.
إعادة التبلور
إعادة التبلور (بالإنجليزية: Recrystallization) تحدث إعادة التبلور عادةً للأصداف، إذ تتحول جزيئات البلورات في هذه الأصداف إلى أحد أنواع كربونات الكالسيوم الأمر الذي يوفّر الدعامة والتثبيت للأحفورة.
الاستبدال
الاستبدال (بالإنجليزية: Replacement) يحدث الاستبدال عادةً للمحار والخشب، وذلك عندما تُستبدل التركيبة الذرية لخلايا الكائن الحي الأصلي بخلايا ذات تركيبة كيميائية جديدة، وتُحدّد نوعيّة هذه المواد الكيميائيّة من خلال المياه الجوفية التي تتواجد فيها الأحفورة، ومن أبرز أنواع عملية الاستبدال هو التحلل، وذلك عندما تُستبدل بقايا الكائن الحي الأصلية بمادة السليكيا، مثل الغابات المتحجرة.
أهمية الأحافير
تضم عملية البحث والكشف عن الأحافير العديد من الفوائد، ذلك أنها تقدم صورة أكثر وضوحًا حول طبيعة الحياة والسبيل الذي سلكته أثناء تطورها، لذا وفيما يلي سنأتي على ذكر أبرز فوائد الأحافير:
- تقديم معلومات حول بدايات نشأة الحياة وتحوّلاتها، بالإضافة إلى فهم الأنظمة البيئية التي تواجدت فيها أشكال الحياة القديمة والمنقرضة.
- توفير المعلومات الأساسّية والمتعلقة ببُنية أجسام الكائنات الحية القديمة والمنقرضة وأشكالها، حيثُ تُظهِر الأحفورة الكاملة معالم الكائن الأحفوري بصورٍة مثالية، ويمكن أن توفّر الأحفورة الجزئية بعض المعلومات الهامة أيضًا.
- توفير المعلومات التي يحتاج لها علم الجيولوجيا، حيثُ تُظهِر الأحافير المنتشرة في الأماكن المختلفة حركة القشرة الأرضية وتوزيع الكائنات الحية في زمانٍ ومكان ما، عندها يمكن فهم الزمن الذي تكونت فيه طبقات الصخور عن طريق تقدير أعمارها، حتى لو كان بينها فترات زمنية كبيرة.
- فهم الآلية التي تطورت بها الكائنات الحية القديمة عبر ملايين السنين عند العثور على أحافير لنفس نوع الكائن الحي ولكن من أعمار مختلفة، هذا بالإضافة إلى تمكين العلماء من رسم شجرة الحياة (بالإنجليزية: Tree of Life) لوصف تطور العلاقات بين الكائنات الحية القديمة والحديثة على حد سواء.
- التعرف على كيفية حصول الكائنات الحية في عصور ما قبل التاريخ على الغذاء وكيفية تكاثرها وطبيعة سلوكها ونمط حياتها، كما يمكن أن توفّر دراسة هذه الأحافير الأدلة التي تشير إلى طريقة وأسباب موت الكائن الأحفوري.
- تحديد أماكن تواجد النفط والغاز الطبيعي الاحتياطي من خلال دراسة الأحافير التي تتواجد على السطح أثناء حفر آبار النفط، كما يمكن استخراج الوقود المتكون من بقايا الأحافير المتحجرة كالفحم والنفط والغاز.
علم الحفريات (Paleontology)
يعرّف بأنه العلم القائم على دراسة تاريخ حياة الأرض عن طريق الأحافير، وذلك لتمكين علماء الحفريات من فهم كافة جوانب الحياة المتعلقة بالكائنات الحية المنقرضة، حيثُ يوفّر هذا العلم المعلومات القيّمة على نحوٍ أساسي من خلال دراسة وتحليل الأحافير التي تعود إلى عصور ما قبل تاريخ الأرض والتي مر عليها ملايين السنين.
الملخص
تتعرض بقايا الكائنات الحية من نباتات وحيوانات بعد موتها في حال لم تتحلل إلى عمليات تُحفظ من خلالها وتتحول لتصبح أحافير، ومن أبرز طرق حفظ هذه الأحافير؛ طريقة الحفظ الكامل والتي من خلالها يُحفظ الكائن المدفون بأكمله وهي من أندر الطرق.
وطريقة حفظ الأحافير بتغيير التركيب الأصلي، والتي تشتمل على عدة أنواع منها؛ الكربنة والاستبدال والتحجير والتمعدن وإعادة التبلور، وتكمُن أهميّة الأحافير بجمع المعلومات عن الكائنات الحية ودراستها وتحليلها، الأمر الذي يمكَّن العلماء من تحديد بدايات الحياة ومعرفة أشكال الكائنات الحية القديمة، وتحديد أعمار طبقات الصخور، بالإضافة إلى الحصول على الوقود الأحفوري.
