ما هي الأحافير وكيف تتكون؟

تعريف الأحافير

تُعدّ الأحافير (بالإنجليزيّة: Fossils) الأدلة المحفوظة على النباتات والحيوانات التي عاشت في الماضي فوق سطح الأرض، إذ إنّها بقايا، أو آثار من عصر جيولوجي سابق، تمّ حفظها في قشرة الأرض لسنوات طويلة جدًا، وعلاوة على ذلك، يُمكن أن تكون الأحافير صغيرة الحجم، مثل: حبوب اللقاح، أو ضخمة الحجم مثل هيكل العظمي للديناصور، ولا بدّ من الإشارة إلى أنّ السجل الأحفوري الذي يضم مجموعة من البيانات المسجلة حول الأحافير في العالم، هو المصدر الأساسي للمعلومات عن تاريخ الحياة على الأرض، إلّا أنّه ينقصه الكثير، ويعود سبب ذلك إلى أنّه عند تشكيل الأحافير يتمّ عادة الحفاظ على الأجزاء الصلبة فقط من الكائن الحي، مثل الأسنان، والأصداف، والعظام، وفي الحقيقة ساعدت دراسة الأحافير على اكتشاف كيف كانت الحياة في الماضي، وبالتالي كيف تطورت وتغيّرت مع مرور الوقت.^[١][٢]

أنواع الأحافير

هناك العديد من أنواع الأحافير التي وجدها العلماء خلال بحثهم والتي تدل على وجود الحياة قبل مليارات السنين، وفيما يأتي أهمّ هذه الأنواع:^[٣]

• أحافير الجسم: هي البقايا المتحجرة لحيوان أو نبات، مثل: العظام، والأصداف، والأوراق، ويشمل هذا النوع الهياكل العظميّة المتحجرة للديناصورات مثلًا، والأحافير البديلة مثل الخشب المتحجر، أو أحافير الجسم بالكامل عندما تحاصر في الجليد مثل الماموث، أو الحشرات المحاصرة في الكهرمان، ومن الجدير بالذكر أنّ هناك أثرًا يتركه الهيكل العظمي الصلب على الصخور المحيطة به بعد امتلائه بالرواسب، وتُسمّى القوالب، وقد تكون هذه القوالب خارجية أو داخلية.
• أحافير الكربون: عندما يموت الكائن الحي ويُدفن في الرواسب تتفكك المواد التي يتكون منها ويبقى فقط الكربون، وبذلك ستبقى طبقة رقيقة من الكربون المتروكة لتدل على الأجزاء الدقيقة من الكائن الحيّ، ولعلّ من المفيد معرفة أنّ جميع الكائنات الحيّة تحتوي على عنصر الكربون، ومن الأمثلة عليها: أحافير السرخسيات التي يصل عمرها إلى 300 مليون عام.
• الأحافير الزائفة: قد يحصل في بعض الأحيان أن تترسب المعادن والمحاليل المائيّة عبر الرواسب لتأخذ شكل جزء من النبات أو الحيوان، وبعد دراستهم يتبين أنّهم ليسوا بقايا كائنات حيّة.
• آثار الأقدام: تُعدّ هذه الآثار دليلًا مهمًا على كيفية تصرف الحيوانات عندما كانت على قيد الحياة، مثل كيفية تحركها، وأين تتغذى، ومساراتها، وتظهر تلك الآثار على شكل آثار أقدام، أو مسارات الحيوانات، أو حجور الحيوانات فوق الطين فتتصلب لتصبح أحافير أثريّة.^[٤]
• أحافير التمعدن والتحجر: تتكون عند تحلل مواد الكائن الحي وتستبدل مكانها بمعادن مثل الكالسيت، والحديد، والسيليكا، وذلك عندما تتشبع المياه الجوفية بداخل بقايا النباتات أو الحيوانات بعدما تموت، وبالتالي تتشكل الأحافير على الشكل الأصلي للكائن الحي مع اختلاف المحتوى، وهذا ما يُسمّى التمعدن (بالإنجليزية: Permineralization)، ويُمكن أن تتحجر هذه المعادن من خلال استبدال المعادن بالمواد العضوية بالكامل وبعدها تتحول إلى حجر، وتُسمّى هذه العملية التحجر (بالإنجليزية: Petrification).^[٤]
• الكوبروليت: يُمكن تسميته بالبراز المتحجر (بالإنجليزية: Coprolites)، ويقدم هذا النوع أدلة على أماكن عيش بعض الحيوانات وماذا تأكل، وتحتوي على بقايا غذاء الكائن الحي غير القابل للهضم، ويتمّ الحفاظ عليها عن طريق التحجّر، وهذا النوع نادر الوجود؛ لأنّ البرز يتحلل بسرعة بشكل عام، ومن الأمثلة عليه: براز الكائنات البحري، مثل الأسماك، والزواحف.^[٤]

كيف تتكون الأحافير

يمكن أن تتشكل الأحافير بعدة طرق، وفيما يأتي المراحل التي قد تتكون فيها الأحفورة:^[٥]

• المرحلة الأولى: يموت الكائن الحي سواءً أكان حيوانًا أم نباتًا، بعدها يتمّ دفنه داخل الصخور الرسوبية بوجود ظروف مناسبة لحفظه وتحويله إلى أحافير، مثل حرارة وضغط العاليين، وقدْ يتسبب ذلك في إطلاق غازي الهيدروجين، والأكسجين، مع بقاء الكربون في جسم الكائن في عملية تُسمّى التكربن (بالإنجليزية: Carbonization)، كما تبقى بعض الأجزاء الصلبة، مثل: العظام، والأسنان.
• المرحلة الثانيّة: يحدث تسرّب للمياه الجوفيّة إلى بقايا الكائن المدفون لتحل محل المعادن التي كانت موجودة في جسمه، كما تتسرب بعض المعادن إلى داخل المساحات الفارغة في عظام الكائن المدفون لتتبلور المعادن على شكل بلورات، ويساعد هذا على تصلب بقايا الكائن الحي مع الصخور الرسوبيّة، أو من الممكن تشكيل القوالب في حالة اختفاء بقايا الكائن الحي في الصخر الرسوبي، إذ يمتلئ التجويف الداخلي للكائن بالرواسب وتختفي بقايا الكائن الحي الأصلي.

أهمية الأحافير

كان لوجود الأحافير على مدى السنين أهمية كبيرة على العلم والحياة بشكل عام، ومن أبرز فوائد الأحافير ما يأتي:^[٦]

• تقديم الحقائق عن الماضي: من الممكن أن تعطينا بقايا الكائنات الحيّة معلومات جيدة حول كيفية حصول النباتات والحيوانات على الغذاء، وآلية التكاثر، وكيفية تصرفها وسلوكها، كما أنّها من المحتمل أن تقدم معلومات عن كيفية وأسباب موت الكائن الحي.
• توثيق التغييرات البيئيّة: إذ يُمكن أن تحدد نوع الأحافير في موقع معين عن نوع البيئة التي كانت موجودة فيها عندما تشكّلت، وعلى سبيل المثال عند وجود أحافير حيوانات بحريّة في حجر رملي يدل ذلك على أنّه كان هناك بيئة بحرية في تلك المنطقة في وقت ما.
• تأريخ طبقات الأرض: يستخدِم الجيولوجيون الأحافير في مضاهاة الطبقات الحيوية، بمعنى مطابقة طبقات الصخور في مواقع مختلفة حسب العمر بناءً على مدى تشابه الأحافير في الطبقات الصخرية، وبذلك تحديد عمر الطبقات الصخريّة.
• التطور: من أهم وظائف الأحافير هي توفير إمكانية إعادة بناء أنواع أجسام الحيوانات التي لم تعد موجودة لوصف العلاقات التطوريّة بين الكائنات الحيّة.
• النفط: يتمّ استخراج الوقود الأحفوري المُستخدَم في صناعات الطاقة والصناعات الأخرى من طبقات الصخور التي تحتوي على البقايا العضوية للكائنات الحيّة، وفضلًا عن ذلك، تكمن أهمية دراسة الأحافير التي تظهر على السطح عند حفر آبار النفط في مساعد الباحثين على تحديد مواقع احتياطات النفط والغاز.
• سجل الأحافير: إنّ هناك العديد من الأحافير التي تقدّم لمحة مفصلة عن الماضي وتعطي العلماء صورة أكثر اكتمالًا عن تاريخ الحياة على الأرض، في حين أنّ هناك كائنات حيّة رخوة لا تشكّل الأحافير؛ مما يجعل هنالك فجوات في السجل الأحفوري.