تاريخ علاقة الإنسان بـ”الأحفورة” وشروط حفظها وطبيعتها

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الأول

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الأحفورة شروط حفظ الأحفورة طبيعة الأحفورة علوم الأرض والجيولوجيا

يطلق مصطلح الأحافير (Fossils) على بقايا آثار وحركة المتعضيات (Organisms) التي حفظت من الماضي القديم. 

والأحافير جمع أحفورة والكلمة الإنجليزية (Fossil) لاتينية الأصل، فهي مأخوذة من كلمة (Fossilis) التي تعني المستخرج من الأرض.

وقد كانت كلمة الأحافير تستخدم على نطاق واسع لتدل على كل ما يستخرج من باطن الأرض، خاصة ما كان غريباً أو شاذاً في طيات الصخور سواء أكان عضوياً أم معدنياً.

 

ومع تطور العلم، تمكن العلماء من التفريق بين ما هو معدني وبين بقايا الكائنات الحية، ولذلك تحدد استعمال الكلمة الآن، فصار استخدامها مقصوراً على البقايا العضوية وآثارها، وقد تم التوصل إلى المفهوم الأخير قرب نهاية القرن السابع عشر الميلادي.

ويستخدم مصطلح الأحفورة ليدل أيضاً على التراكيب غير العضوية الموجودة في الصخور مثل الآثار الناجمة عن هطول الأمطار في الأزمنة الجيولوجية القديمة، والتشققات الحادثة في الطيــن، والعلامات الناتجة عن حركة الأمواج، والوقود الذي تكوّن في العصور الجيولوجية السابقة.

 

تاريخ علاقة الإنسان بالأحافير

لاحظ الإنسان منذ آلاف السنين وجود الأصداف والقواقع البحرية بين الحصى والرمال الساحلية أو مطمورة في داخل الصخور. 

وقد ورد وصف لأصداف المحار وعظام السرطان المتناثرة وسط الرمال بعيداً عن البحر في الموسوعة الصينية القديمة التي تشير إلى أن الطوفان الذي غمر البلاد في الماضي السحيق حمل معه الرمال والأصداف.

ويؤكد معظم الباحثين المعاصرين أن أول محاولة تفيد منشأ الأحافير تعود إلى العالم والفيلسوف اليوناني زينوفان القولوفوني (570 – 470 ق.م.)

 

فقد أشار هذا العالم إلى أثار عظام الأسماك وعجول البحر، التي عثر عليها في محاجر سراقوسة وفي مالطة، واعتبرها بقايا الحيوانات البحرية التي تحجرت مع تحجر الطين بعد انحسار البحر.

وكانت للمؤرخ اليوناني الشهير هيرودوت اهتمامه بالأحافير أيضاً، فقط لاحظ الأصداف البحرية على التلال الموجودة على ضفاف النيل، واستنتج منها ومن طبقة الأملاح التي كانت تغطي وجه الأرض أن هذه الأجزاء كانت فيما مضى مغمورة بمياه البحر.

وقد درس علماء المسلمين في العصور الوسطى الأحافير، ويعتبر ابن سينا والبيروني من الرواد الأوائل في هذه الدراسة.

 

وقد أفرد ابن سينا للأحافير مواضيع عدة من مؤلفاته. أما البيروني فقط تطرق للأحافير في كتابه ((الجماهر في معرفة الجواهر)) ومن استقراء ما كتبه ابن سينا عن الأحافير ومدلولاتها الجيولوجية يمكننا أن نلخص ما توصل إليه هذا العلامة في النقاط التالية:

1- الأحافير هي بقايا حيوانات مائية قديمة متحجرة.

2- الصخور الحاوية للأحافير تكونت في نفس الوسط (البحر) الذي كانت تعيش فيه الحيوانات المائية القديمة.

 

3- وجود بقايا هذه الحيوانات داخل صخور في الجبال يؤكد أن هذه الجبال كانت في يوم ما بحراً ثم انحسر البحر عنها.

4- الأصداف والحيوانات المائية متزامنة مع الصخور الحاوية لها، أي تكونت في زمن واحد، وأن عملية تحول الطين إلى صخور وتحجر الحيوانات المائية تمت في مرحلة واحدة.

 

5- عملية تحجر الرواسب والحيوانات المائية تجري ببطء وتستغرق مدة طويلة من الزمن، ولا يستبعد أيضاً أن تكون هذه العملية تمت بسرعة تحت تأثير عامل خارجي أطلق عليه ابن سينا اسم ((القوة المعدنية المتحجرة)).

6- جميع هذه العمليات (الترسيب والتحجر وانحسار البحر عن اليابسة) تجري ببطء شديد، وتستغرق زمناً طويلاً، وقد حدث كل هذا في العصور الغابرة التي سبقت العصر التأريخى.

 

وفيما يلي بعض نصوص ابن سينا التي تناولت هذه المفاهيم:

1-  ((وإن كان مايحكى من تحجر نبات وحيوانات صحيحاً، فالسبب فيه شدة قوة معدنية محجرة تحدث في بعض البقاع البحرية أو تنفصل دفعة من الأرض في الزلازل والخسوف فتحجر ما تلقاه)).

 

2- ((فالجبال تكونها من أحد أسباب تكوّن الحجارة والغالب أن تكونها من طين لزج جف على طول الزمان، تحجر في مدد لا تضبط، فيشبه أن تكون هذه المعمورة قد كانت في سالف الأيام غير معمورة، بل مغمورة في البحار فتحجرت، أما بعد الانكشاف قليلاً قليلاً في مدد لا تفي التأريخات بحفظ أطرافها، وإما تحت المادة لشدة الحرارة المتحققة تحت البحر، والأولى أن تكون طينتها تعينها على التحجـر، إذ تكون طينتها لزجة وهذا ما يوجد في كثير من الأحجار إذا كسرت أجزاء الحيوانات المائية كالأصداف وغيرها، ولا يبعد أن تكون القوة المعدنية قد تولدت هناك فأعانت أيضاً، وأن تكون مياه قد استحالت أيضاً حجارة لكن الأولى أن يكون تكوين الجبال على هذه الجملة)).

 

والمياه التي يتحدث عنها ابن سينا في النص السابق هي ما نعرفه حاليا باسم المحاليل المائية، يقول الشيخ:

((وقد تتكون الحجارة من الماء السيال على وجهين: أحدهما أن يجمد أو يسيل برمته والثاني أن يرسب في سيلانه شيء يلزم وجه مسيله ويتحجر))

 

ويقول أيضاً:

((شوهدت مياه تسيل، ما يقطر منها على موضع معلوم فينعقد حجراً))

وقد وصف البيروني حلزونات متحجرة وسط صخور طينية، أو وسط طين متحجر عثر عليها على عمق 150 ذراعاً عن سطح الأرض، وقد استنتج هذا العلامة من ذلك أن بيئة الترسب القديمة، واستطاع أن يحكم على الظروف الجغرافية السائدة في الماضي.

 

يقول البيروني:

((حُمل إلينا من آبار معادن الذهب بزوربان عدة حلزونات وجدت في بئر بعد حفر مائة وخمسين ذراعاً في مقادير الجوزة، إلا أن قشرها غلاظ جداً حجرية، بزيادة خطوط كالحفر في عرض لولبها وقد خلت عن حيوانها وامتلأت بالطين، ثم استحجر فيها ذلك الطين، ولم أتحقق أكان استحجارها قبل استخراجها أو بسبب ضربة في الهواء وقعت وقت الإخراج، فإن من تلك الأطيان ما يوجد ذلك التحجر فيه، ولم يحصل من مشاهدة ذلك إلا أن أرض تلك الآبار كانت على وجه الأرض مكشوفة وقتاً ما، وكان العظم والصغر يلحقها بحسب المكان والماء وكنه طبيعتهما، فإن الحلزونات البحرية تكون أعظم جثة وأغلظ خزفا وأصلب.

وهكذا كان علماء المسلمين الرواد الأوائل في استخدام الأحافير في تحديد منشأ الصخور ودراسة تطور معالم سطح الأرض وتغير مستوى القشرة الأرضية.

 

– شروط حفظ الأحافير:

لم تتوفر شروط التحفر لحفظ جميع المتعضيات التي عاشت خلال التاريخ الجيولوجي، ولذلك فإن كثيراً منها بعد الموت أصابه التلف وتلاشى، وأهم الشروط التي تساعد على حفظ الأحافير ما يلي:

1- الدفن السريع للمتعضي بعد موته حتى لا تتحلل أجزاؤه بتأثير البكتيريا وعوامل التجوية.

2- وجود أجزاء صلبة في جسم المتعضي كالهيكل العظمي والأصداف والخشب تقاوم التحلل.

3- حدوث تحولات كيميائية وطبيعية كلية أو جزئية، تزيد عن قدرة المتعضي على مقاومة العوامل الخارجية التي تعمل على التحلل.

 

– طبيعة الأحافير:

هناك عدة صور معروفة لحفظ الأحافير، وبصورة عامة فإن حفظ المتعضي بكامل أجزائه، وخاصة الأجزاء الطرية كالأعضاء والأنسجة – يندر حدوثه ولكن الذين يحفظ غالباً هو الأجزاء الصلبة كالعظام والأصداف.

ومن صور حفظ الأحافير ما يلي:

1- حفظ المتعضي بكامل أجزائه:

إن الأجزاء الصلبة من جسم الكائن الحي هي التي تحفظ عادة، ولكن هناك استثناءات طبيعية أدت إلى حفظ الكائن الحي بكامل أجزائه بما في ذلك الأجزاء الرخوة منه، وطبيعية أن حفظ الأجزاء الطرية من الكائن يقتضيه توفر شروط معينة كالدفن السريع في بيئة خاصة.

وقد عُير على متعضيات كاملة من الثدييات المنقرضة (مثل فيل الماموث الصوفي – Wolly Mammoth) في المناطق الجليدية القطبية، حيث ظلت هذه الأحياء محفوظة تحت طبقات الجليد في صورة مبردة عدة آلاف من السنين.

 

ومن أمثلة ذلك، أحافير ماموث بيريسوفا (Beresovka) الذي وجد في سيبيريا الشرقية عام 1901 بصورة كاملة: بلحمه ودمه وأمعائه وشعره وطعام غير مزدرد في فمه.

مما يدل على أن الحيوان المنقرض قد سقط فجأة في صدع جليدي ودفن في الثلج في لحظة سقوطه، وقد كان جزء من لحم ماموث بيريسكوفا لا يزال أحمر اللون عند العثور عليه.

 

وقد التهمه بشغف كلب كان يرافق أحد أعضاء فريق البحث العلمي الذي اكتشف جثة هذا الحيوان. وبالطريقة نفسها تقريباً، عثر على الجثة كاملة كالكردن الصوفي المنقرض في تربة مشبعة بالنفط في بولندة.

ومثل هذا الحفظ الكامل لأنسجة الحيوان وأعضائه قاصر تقريباً على رواسب العصر الجليدي المتأخر والفترة التالية له. أما الخشب المتحجر فهو أكثر تحملاً ولذلك عثر على أحافير منه أكثر قدماً من أحافير الحيوانات المنقرضة، حيث يعود تاريخ بعض الأحافير الخشبية إلى العصر الطباشيري.

 

2-الأحافير المتحجرة:

تحولت أجسام بعض المتعضيات إلى أحجار، وينطبق على الأجزاء الصلبة منها فقط مثل العظام والأصداف والأخشاب.

ويتخذ التحجر إحدى الصور الثلاث التالية:

أ-التمعدن Permineralization

تحدث هذه العملية عندما تتسرب المياه المعدنية الجوفية إلى المسام والفراغات الدقيقة (الميكروسكوبية) في التراكيب الصلبة للمواد العضوية (كالعظام والأصداف والخشب) ومن ثم ترسب معادنها فيها، فتزداد كثافتها أولاً، وتزداد قدرتها على مقاومة التحلل والتفتت ثانياً، ومن أنواع هذه المعادن:

-الجالينا – البيريت – كربونات الكالسيوم – المرو

 

ب-الإحلال المعدني

لا تقتصر عملية تغلغل المياه المعدنية الجوفية – أحياناً – على ملء الفجوات والمسام في الأجزاء الصلبة للمتعضيات، وإنما تتجاوزها إلى استبدال مادتها مع الاحتفاظ بشكل الهيكل الأصلي وبنيته. 

ويتم ذلك ببطء، جزيئاً بعد جزيء، بحيث يتم حفظ التراكيب الميكروسكوبية خلال الوقت الذي تتحول خلاله هذه التراكيب إلى أحجار.

ومن أنواع الإحلال المعدني استبدال مادة الأشجار السيلولوزية بالسيلكا كما في الأشجار المتحجرة واستبدال مادة أصداف المسرجيات بالبيريت.

ويمثل الخشب المتحجر الموجود في شكل (1) كلاً من عمليتي التمعدن والإحلال المعدني. فالفراغات الموجودة في الخلية قد امتلأت بالكوارتز، بينما تم استبدال السيليلوز الأصلي لجدران الخلية بالكوارتز.

 

جـ التقطير Distillation

من المعروف أن الأنسجة العضوية – كالسليلوز واللحم – تتكون بصورة أساسية من الكربون والهيدروجين والأوكسجين وبعد دفن المتعضيات. 

وفي غياب الأكسجين، تتعرض هذه الأنسجة لعملية تقطير إتلافي تؤدي إلى انطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء

ولا يبقى سوى البقايا الكربونية، وتكوّن هذه البقايا طبقة رقيقة سوداء في الصخور تمثل نسخة كربونية من الحيوان أو النبات البائد، وعادة، يتم حفظ الأحافير الأوراق النباتية بهذه الطريقة.

 

وفي حالات نادرة تعكس البقايا الكربونية خواص الشكل العام للكائن الأصلي، حيث يتم حفظ مخطط الجسم اللحمي بالهيكل العظمي لأحفورة الحيوان (انظر شكل 2).

ومن الأمثلة المعروفة على البقايا الكربونية آثار الأجزاء الرقيقة الطرية والكاملة لحيوانات بائدة تم حفظها في الطين الصفحي الأسود Black Shale بمنطقة برجس (Burgess) في كولومبيا البريطانية. ويعود عمر صخور هذا الطين الصفحي إلى العصر الكمبري الأوسط، أى قبل حوالي 500 مليون سنة.

 

3-القوالب والنماذج والطبعات

تعتبر القوالب (molds) والنماذج (Casts) والطبعات (Imprints) صنفاً آخر من أصناف الأحافير ويطلق اصطلاح القالب على الأثر الذي يتركه هيكل الحيوان أو جزء منه (عظامه أو أسنانه) في المواد التي حوله.

ويتكون القالب حينما تتصلب الرواسب حول جسم عضوي، ثم يذوب الأخير بعد ذلك تاركاً وراءه حفرة في الصخر.

أما النموذج Cast فهو عبارة عن الصورة الأصلية للبقايا العضوية مأخوذة من أنواع مختلفة من القوالب، وعن طريق ضغط مادة بلاستيكية – مثل شمع الأسنان – في القالب.

أما النموذج الطبيعي (Natural Cast) فهو ينتج عندما يمتلئ القالب – أثناء انطماره في الصخور المحيطة به – بمواد رسوبية ناجمة عن المحاليل الأرضية الجوفية.

 

ويطلق اصطلاح الشكل الأحفوري الكاذب (Pseudomorph) على الأحافير التي حفظ شكلها ولم تحفظ مادتها العضوية.

أما قوالب الأجسام الرقيقة مثل أوراق الأشجار فيطلق عليها اصطلاح الطبعات (Imprints) ويوضح شكل (3) طبعة ورقة نبات الخنشار Fern التي تعرضت لعملية التقطير الإتلافي.

حيث تسجل الطبعة الرقيقة الكربونية الموجودة في الصخر شكل ورقة هذا النبات بصورة صادقة.

وفي الحالات التي تتم خلالها إزالة البقايا الكربونية للأحفورة من الصخر، يمكن التعرف على الطبعة من خلال ملاحظة آثارها على الصخر.

 

4 –المسارب والمسالك والحفر

تمثل المسارب (Tracks) والمسالك (Tails) والحفر (Burrows) الصنف الرابع من الأحافير.

وعلى الرغم من أن هذه الآثار لا تشتمل على أية بقايا للمتعضيات إلا أنها عبارة عن تراكيب خلفتها وراءها حيوانات حية عاشت في الأزمنة القديمة ومن ثم فإنها تعد دليلاً عن شكلها وحجمها وعاداتها فهي – على سبيل المثال – تخبرنا عما إذا كان الديناصور (Dinosaur) من ذوى القدمين أو من ذوي أربعة الأقدام.

 

وهل كان هذا الحيوان المنقرض نحيلاً خفيف الحركة أو كان ثقيل الوزن بطيء المشي، وهل كان يجري مثل النعامة أو كان يقفز مثل حيوان الكنغر (انظر شكل 4) .

ولاشك أن حفظ آثار الحيوانات البائدة – التي نجمت عن حركتها فوق أو خلال الصخور – تعتبر مفتاحاً لفهم البيئة المحلية التي تكونت خلالها الصخور، وعلى الأخص إذا كان المتعضي بدون هيكل صلب كالديدان الأنبوبية التي عثر على مساراتها في صخور الحجر الرملي القديم.

 

ويطلق اصطلاح المسارب (Tracks) على آثار الأقدام المتروكة من قبل الحيوانات فوق الطبقات الصخرية، وتكون احتمالات حفظ هذه المسارب أكثر في المناطق الجافة وشبه الجافة، حيث أن احتمالات تعرضها إلى الاندثار بوساطة الأمطار قليلة.

أما اصطلاح المسالك (التجرجر Trails) فيشير إلى الآثار والطبعات التي يكونها جسم الحيوان أو ذيله أو مفاصله الأخرى أثناء زحف الحيوان فوق الطبقات قبل تصلبها.

ويشير اصطلاح الحفر (Burrows) إلى الفتحات المماثلة للأنابيب التي حفرها الحيوان في صخور الأرض، سواء من أجل الحماية أم للبحث عن الطعام.

 

5 –الروث الأحفوري Coprolite

هي فضلات الحيوانات البائدة، وتكون في صورة روث متحجرة، وبشكل حبيبات أو عقد أنبوبية أو بأشكال مشابهة للكرة (Pelletlike) وهي فوسفاتية في تركيبها.

وتدلنا بقايا الطعام غير المهضوم الموجود في هذه الأحافير على العادات الغذائية للحيوانات البائدة، وعلى شكل أو تركيب الأجهزة الهضمية، فعلى سبيل المثال توضح البقايا النباتية التي عثر عليها في الروث الأحفوري لقرد الكسلان المنقرض، نوع الأعشاب والنباتات التي كان يتناولها هذا النوع من القردة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]